4.1 正常运行时的环境影响
正常运行时,对环境产生影响的主要污染源有γ辐射、有害气体、退役钴源和噪声等。
Co-60 γ放射源是主要污染来源。本报告书将按本辐照站的最大装源能力2.22×1017Bq(600万居里)计算辐照室周围环境的附加辐射剂量率,并评价其对环境的影响。
4.1.1.1 屏蔽计算
由于该辐照室的源架的尺寸相对于钴源室的尺寸非常小,采用点源模式进行计算。计算结果见表 4‑1。
表 4‑1屏蔽厚度值
|
计算点 |
离源距离*(m) |
屏蔽层厚度,cm |
线性衰减系数**,cm-1 |
累积因子*** |
剂量率,
μGy/h |
|
A |
5.85 |
230 |
0.138 |
250.3 |
8.32E-3 |
|
B |
10 |
220 |
0.138 |
131.1 |
5.93E-3 |
|
C |
7.6 |
225 |
0.138 |
122.2 |
4.80E-3 |
|
屋顶 |
5.0 |
200 |
0.138 |
151.9 |
4.34E-1 |
(2)辐照室迷道散射
γ射线在迷道中经辐照室屏蔽墙、屋顶和地板的多次散射,到达辐照室出入口,而形成一个辐射场,计算结果见表 4‑2。
由表 4‑2可以看出,每散射一次剂量率降低大约100倍,射线在人行通道中至少要散射六次才能到达门口,因此F点剂量率肯定小于D点剂量率,剂量估算中按D点剂量率进行计算。
表 4‑2反散射计算所用参数及结果
|
散射线路 |
散射次数 |
入射角,度 |
反射角,度 |
散射角,度 |
散射面积
,m2 |
距离
,m |
散射后能量Mev |
剂量率,Gy/h |
|
红线 |
第一次 |
15 |
51 |
114 |
2.7 |
2.5 |
0.28 |
4.90E+00 |
|
第二次 |
51 |
0 |
129 |
4.35 |
5.2 |
0.15 |
2.50E-02 |
|
第三次 |
0 |
67 |
113 |
4.35 |
4.4 |
0.11 |
1.38E-04 |
|
第四次 |
67 |
42 |
71 |
2.43 |
7.9 |
0.09 |
1.39E-07 |
|
第五次 |
48 |
64 |
68 |
2.55 |
3.0 |
0.08 |
7.27E-10 |
|
蓝线 |
第一次 |
18 |
48 |
114 |
2.33 |
2.5 |
0.28 |
4.13E+00 |
|
第二次 |
48 |
0 |
132 |
4.35 |
5.2 |
0.15 |
2.20E-02 |
|
第三次 |
0 |
70 |
110 |
4.35 |
4.6 |
0.11 |
1.01E-04 |
|
第四次 |
70 |
35 |
75 |
4.2 |
8.0 |
0.09 |
1.56E-07 |
|
第五次 |
55 |
69 |
56 |
6.87 |
2.4 |
0.08 |
3.17E-09 |
(3)天空散射
天空散射计算参数见和计算结果见表 4‑3。
表 4‑3天空反散射参数及结果表
|
计算点 |
距离x,m |
屋顶厚度d,cm |
立体角,Sr |
距离H,m |
放射源活度,Bq |
累积因子 |
线性衰减系数,cm-1 |
剂量率,mSv/h |
|
墙外0.3m处 |
5.85 |
200 |
3.57 |
4.7 |
2.22E+17 |
151.9 |
0.138 |
1.98E-06 |
|
北面,昭和真空 |
30 |
200 |
3.57 |
4.7 |
2.22E+17 |
151.9 |
0.138 |
7.55E-08 |
|
西面,骏源 |
200 |
200 |
3.57 |
4.7 |
2.22E+17 |
151.9 |
0.138 |
1.70E-09 |
|
东面,马路 |
130 |
200 |
3.57 |
4.7 |
2.22E+17 |
151.9 |
0.138 |
4.02E-09 |
|
南面,力赛佳 |
200 |
200 |
3.57 |
4.7 |
2.22E+17 |
151.9 |
0.138 |
1.70E-09 |
由以上计算可知,天空散射对室外剂量率贡献小于1.98×10-3μSv/h,对厂外公众位置剂量率贡献小于7.55×10-5μSv/h,完全可以忽略不计。
(4)贮源井水表面的剂量
该水井除了非辐照时贮源外,倒源、装源等操作也在水下进行。贮源水井水层深度既要保证最大贮源量时井上工作人员的安全,又要保证进行水下各种操作时,有足够厚的水屏蔽层。计算参数和结果见表 4‑4。
表 4‑4储源水井屏蔽计算结果
|
放射源状态 |
放射源活度,Bq |
屏蔽层厚度,cm |
距计算点距离,m |
线性衰减系数,cm-1 |
累积因子 |
剂量率,
μSv/h |
|
储存状态 |
2.22E+17 |
490 |
5.2 |
0.063 |
205 |
2.06E-2 |
|
倒源状态 |
2.22E+17 |
490 |
5.2 |
0.063 |
205 |
2.06E-2 |
|
3.7E+14 |
440 |
4.7 |
0.063 |
112 |
5.40E-4 |
|
合计 |
—— |
—— |
—— |
—— |
2.11E-2 |
4.1.1.2 受照剂量估算
(1)工作人员
u 工作人员倒装放射源时受照剂量
倒装放射源是指将放射源从运输容器中取出安装到辐照装置源架上的过程。该过程能够对工作人员造成比较大的剂量贡献。对于本辐照装置,初装源80万居里,考虑以后每年补充20万居里。
购买的放射源采用B(U)类型容器进行运输,源罐为3级黄色包装,每罐一般为20万居里,容器符合IAEA及我国关于放射性物质运输的相关标准。该容器表面剂量率小于2mSv/h, 1米处剂量率小于0.1mSv/h。而实际上工作人员靠近容器表面的操作主要有固定吊点(使容器与运输车辆分离)和卸除容器底座螺丝并拧松顶盖螺丝这两个过程。通过对倒源人员进行分组和分工可以使每个人的时间控制在10分钟左右,则此两个过程对工作人员的剂量贡献约为0.33mSv;而其他操作均为远距离操作,保守取1米处剂量率计算,每个人的时间保守估计为半小时,则剂量贡献为0.05mSv;当容器放入贮源井操作时,工作人员所受剂量率最大为前述计算的倒源状态下的2.1×10-2μSv/h,保守估计,每个工作人员操作5小时,剂量贡献仅为0.15μSv。
综合考虑,以上20万居里钴源的倒装对工作人员的剂量贡献约为0.38mSv,80万居里钴源的倒装对工作人员的剂量贡献约为1.52mSv。因此,只要采取合适的方案,倒源之前制定详细的实施计划,就能够确保工作人员所受剂量低于工作人员年剂量约束值。
u 正常工作时工作人员受照剂量
保守起见,以辐照室外最大剂量率估算工作人员受照剂量,辐照室外最大剂量率为为8.3×10-3μSv/h,每个工作人员的全年工作时间为2000小时,居留因子为1,则工作人员所接受的年有效剂量为16.4μSv。
因此,第一年考虑装源和正常工作,工作人员的年受照剂量为1.54mSv,今后如果每年增源20万居里,则工作人员的年受照剂量为0.4mSv。
(2)周围公众
考虑透射和散射两种作用,辐照室东屏蔽墙外的γ辐射剂量当量率最高,以此估算辐照装置运行时,公众所接受的年有效剂量。
在辐照室东屏蔽墙外最近居民处透射和天空散射γ辐射的总剂量率为8.3×10-3μSv/h。此位置位于辐照中心的内部消防通道,保守估计年居留因子为1/10, 全年工作时间2000小时,则公众所接受的最大年有效剂量为16μSv,远低于剂量约束值0.1mSv/a。
通常最近的公众停留点为与辐照中心紧临的安谷路,且安谷路距离辐照室东墙尚有21米,该处的剂量率约为1.1×10-2μSv/h;同时该拟建辐照装置位于工业园区内,在规划中周围没有设置居民区,保守的以公众(商店、办公室)的年工作时间2000小时计算,公众的年有效剂量为22μSv,也远低于公众剂量约束值。
对于辐照室北面距离辐照室北墙约12米的厂区内部通道,该处剂量率已经低于1×10-4μSv/h。同时临近辐照室的其他建筑物主要是陕西方圆毛纺织有限责任公司和上海金鹏源辐照技术有限公司毛条分厂,但这些建筑物距离辐照室的外墙均在100米以外,辐照中心对这些位置的剂量贡献已经完全可以忽略。
本项目运行期间会使空气发生辐射分解,产生臭氧(O3)和氮氧化物(NOx)。其中,O3的危害大,产额高,毒性大,同时氮氧化物(NOx)的产额只有臭氧产额的约1/2。因此在考虑有害气体的影响时仅考虑臭氧的影响。
对于2.22×1017Bq的Co-60源,O3产生率Q0为2.0´105mg/h。
(2)臭氧的饱和浓度
考虑连续排风和臭氧的分解时,辐照室空气中臭氧的会达到一个平衡浓度。当辐照装置正常运行时,开启一台风机以排出有害气体。当辐照装置运行停止时,两台风机同时开启。
按一台风机计算,臭氧的平衡浓度为10.6mg/m3。
按两台风机计算,臭氧的平衡浓度为5.6mg/m3。
(3)排风系统和大气扩散
辐照室内产生的臭氧和氮氧化物等有害气体由排风系统排出,并通过烟囱进入大气向环境扩散。对辐照室的换气能力为18000m3/h。
由辐照室每秒排出的气体体积和臭氧的平衡浓度,得出辐照室排出的臭氧速率为27.85mg/s(按开启一台风机计算)。
采用保守的静风模式来估算地面浓度。在静风的情况下,采用烟团正态扩散模式法计算。计算结果见表 4‑5。
由表 4‑5可以看出,距排气筒5米处的地面臭氧浓度最大,无论在何种大气稳定度条件下,其最大值为1.36×10-2 mg/m3,也就是说在最保守情况下(静风)厂区内最大浓度值比规定限值0.20mg/m3(1小时平均)低1个量级,厂区边界最大浓度5.36×10-3 mg/m3,远小于规定限值0.20mg/m3(1小时平均)。
表 4‑5 不同稳定度下的最大落地浓度
|
X(m) |
5 |
20 |
35 |
110 |
130 |
|
Cm
(mg/m3) |
A |
1.36E-02 |
4.17E-03 |
1.65E-03 |
1.84E-04 |
1.32E-04 |
|
B |
7.03E-03 |
5.21E-03 |
3.32E-03 |
5.73E-04 |
4.20E-04 |
|
C |
6.09E-03 |
5.36E-03 |
4.25E-03 |
1.14E-03 |
8.58E-04 |
|
D |
4.79E-03 |
4.51E-03 |
4.01E-03 |
1.62E-03 |
1.28E-03 |
|
E |
3.19E-03 |
3.12E-03 |
2.97E-03 |
1.81E-03 |
1.55E-03 |
|
F |
2.28E-03 |
2.26E-03 |
2.20E-03 |
1.64E-03 |
1.48E-03 |
氮氧化物中以NO2为主,NO2的产额约为臭氧的一半,最大落地浓度约6.8×10-3mg/m3,浓度限值为0.24mg/m3(1小时平均)。因此,臭氧和氮氧化物的排放对环境的影响可以接受。
钴-60 辐射源以5.27年的半衰期衰减,放射源使用到保质期(一般为15-20年)满,必须退役,退役钴源仍有相当强的活度,会对公众和环境带来潜在危险。购源时与生产厂家签订退役钴源返回生产厂家的协议,退役钴源及时返回生产厂家。在倒装时确保辐射屏蔽安全,防止丢失被盗。退役钴源及时进行合理处理,避免了对环境和公众的潜在危害。
噪声主要来源于通风机组,约80dB(A)。预测点选在项目厂界外1m处。
本项目噪声源位于室内,噪声预测采用HJ/T2.4-1995《环境影响评价技术导则 声环境》中推荐的关于噪声的预测模式。则风机房对场址边界1m处噪声贡献见表 4‑6。
风机房距离最近的厂界距离r为23m,则到达厂址边界的衰减量为38.2 dB(A),由于通风机组对厂址边界的噪声影响为41.8 dB(A)。同时排风机等都安装在设备间,对噪声仍然会有一定的衰减作用,因此,正常运行期间通风机组对厂址边界的噪声影响小于41.8dB。根据项目所在地噪声现状监测值,昼间噪声水平最大为56.8dB,夜间噪声水平最大为53.2dB。根据预测结果,本项目运行期噪声的排放限值满足GB 12348-2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》的要求。
表 4‑6 厂址边界1m处噪声水平,dB(A)
|
噪声源 |
方位 |
衰减距离,m |
衰减值 |
噪声贡献 |
背景值 |
叠加值 |
|
昼间80dB(A) |
东 |
123 |
52.8 |
27.2 |
42.7 |
42.8 |
|
南 |
141 |
54.0 |
26.0 |
48.8 |
48.8 |
|
西 |
23 |
38.2 |
41.8 |
56.8 |
57.6 |
|
北 |
28 |
39.9 |
40.1 |
52.3 |
52.6 |
|
夜间80dB(A) |
东 |
123 |
52.8 |
27.2 |
42.1 |
42.2 |
|
南 |
141 |
54.0 |
26.0 |
48.9 |
48.9 |
|
西 |
23 |
38.2 |
41.8 |
53.2 |
53.5 |
|
北 |
28 |
39.9 |
40.1 |
53.2 |
53.4 |
4.2 事故情况下对环境的影响
由于源包壳密封性能欠佳或者长期浸泡在水中被腐蚀,造成钴源泄漏。微量放射性钴进入井水,使水中的放射性浓度逐渐升高。由于贮源井有不锈钢和混凝土两道防渗漏屏障,所以钴源泄漏对环境不直接造成影响。
如果钴源泄漏造成贮源井水污染,钴在水中以Co(OH)2形式存在,经氧化而形成棕色Co(OH)3。它们的溶解度均极小,易沉于井底,与井底沉渣混合而成为放射性固体废物。如果向外排放,会污染环境;如果贮源井水渗漏,会污染地下水。由于钴源泄漏污染井水的发展过程是缓慢的。只要及时监测,可以在泄漏发生的初期发现并妥善处理,控制事故产生的影响。对被污染的井水进行净化处理,净化系统的废离子交换树脂,凝聚物等作为固体放射性废物送城市放射性废物库。经净化处理的贮源井水如果要排放,水中的放射性活度浓度应满足国家标准。
为防止钴源泄漏和井水渗漏,一定要加强源的验收与源井的施工管理、验收,确保质量。并加强对贮源井水的监测,及早发现源的泄漏,避免事故的扩大。
发生源架卡住的概率十分小,一旦发生这种事故,采用迫降装置将源架降入贮源水井。源架卡住事故对辐照室周围环境几乎没有什么影响。但排除事故后要注意贮源井水的监测,以了解辐射水平是否异常。若有,说明源棒在排除事故时有破损,将按源棒破损事故处理。另外,一旦发生源架卡住故障,必须及时向有关部门通报,并在有关部门监督指导下排除事故。
辐照装置本身不会着火,如果被辐照物中含有易燃、易爆物质,由于机械、电器产生的火花会引起着火。着火时室内温度约为600-800℃。若此时钴源处于辐照位置,钴源不锈钢包壳的燃点为1400℃。金属钴的熔点为1495℃,故辐照室着火一般情况下不可能造成钴源熔化而导致大面积污染环境的事故,但辐照室着火仍然是一种很危险的事故。要严加防范,杜绝发生着火的可能性。为此,要防止易燃易爆物品进入辐照室,禁止在装卸料现场进行明火操作或吸烟,设有着火时立即降源、风机自动关闭的装置,设有感温感烟火灾报警系统并处于良好的工作状态,确实做好消防安全工作。
辐照室发生爆炸的可能性很小,但如果辐照物中含有易爆物质或者辐照室长时间不运行、不通风,钴源在井水中使水分解产生氢气。当氢气浓度积累到安全浓度以上,再次启动辐照装置时,由于静电效应、机械摩擦或其他原因产生的火花有可能引起爆炸。
钴-60放射源贮存于井下时,井水每吸收100ev辐射能量可产生0.45个氢分子,氢气在空气中的含量达到12%(体积比)时即可爆炸,其控制值为4.1%,可以估算出装源7.4´1016 Bq时,氢气产生量为333L/h,保守地假定氢气不溶于水而100%的逸出水面进入辐照室空气中,辐照室体积为667m3,当停止排风后,其达到爆炸控制值所需时间为3.4天左右。为安全起见,保守地规定:当辐照室长期停止辐照运行时,辐照室每2天必须通风换气一次,每次约0.5小时。
钴源处于辐照位置时,人员误入辐照室造成人员辐照事故。这种事故对人员构成的危害较大,严重地损害工作人员的身体健康。为防止此种事故的发生,本装置设置有人员安全联锁系统,确保辐照源处于工作状态时,人员通道门不能被打开;当有人在辐照室时,辐照源不可能提升出贮源水井;同时在辐照室进出口门附近的迷道内设置有三道防人光电装置,一旦有人误入,光电装置动作,辐照源即降至贮源井内。有关安全联锁装置的详细内容见5安全联锁和控制系统。
辐照室为厚钢筋混凝土结构,设计的抗震设防烈度为7度。设计基本地震加速度值0.10g。同时本装置设置有地震仪,当地震仪探测到地震发生时,如果源架在辐照位置则会立即自动降至贮存位以确保安全。因而即使地震发生,也不会造成放射性的泄漏。
4.3 施工建设过程对环境的影响
拟建项目在施工建设期间的主要污染是施工过程中产生的扬尘,各种施工机构和运输车辆的噪声及施工过程中产生的建筑垃圾等。在施工过程中对环境造成的影响是短期的、暂时性的。
施工过程中产生的扬尘及由土地裸露产生的二次扬尘,会使周围局部环境中总悬浮颗粒物(TSP)有所增加,施工扬尘主要来自土方开挖后,大片土地裸露和土方堆放,建筑材料的现场搬运及堆放,施工垃圾的清理及堆放,以及人来车往造成的现场道路扬尘。
施工扬尘对环境的影响是短期的,随施工的结束而结束。减缓扬尘的有效措施是施工现场和厂界加设围挡,围挡对减少施工扬尘污染有一定作用,当风速为0.5 m/s时,可使影响距离缩短40%左右。另外,注意建筑材料的选用和堆放,尽量少用干水泥,对易产生扬尘的材料如水泥、石灰等堆放在工棚内。对施工场地做硬化处理,每天定期洒水。对场地内运输通道及时清扫、冲洗,施工渣土外运车辆覆盖,避免起尘等等。
施工场地的噪声主要为各类高噪声施工机械,主要机械有搅拌机、混凝土振捣棒、载重车等。大多为不连续性噪声。这些机械的单体声级一般均在80dB(A)以上,且各施工阶段均有大量交互作业。
总之,为减少施工期噪声对环境的影响,要求施工单位合理安排施工时间,尽量避免夜间施工;文明操作;合理安排运输路线,合理布局施工场地;降低设备声级;建立临时隔离屏或围挡等措施减少噪声污染。
施工期的建筑垃圾主要来源于开挖土方和建筑施工中的废弃物,如:水泥、砖瓦、石灰、沙石等。粉尘废料可随降雨产生地面径流进入水体,使水中悬浮物大量增加,可使水体产生暂时污染影响。因此,对施工期建筑垃圾应采用有效的防护措施,建筑垃圾应及时清理,严禁随意堆放和丢弃。
施工过程中,会产生少量生活污水和施工泥水。这些污水主要集中在施工工地,生活污水通过污水管网排入工业园区的污水处理厂,施工泥水经沉淀后回用。对地下水不会造成影响。
总之,施工建设过程对环境的影响是短期的且受人为、自然条件影响较大。因此,通过加强施工现场管理,采取有效的防护措施,可以最大限度地减少施工期对周围环境的影响。
纵深防御原则:即多级防御,将人为因素降至最低限度,以便在万一发生事故或故障时得到必要的补偿或校正。这里所指的“人为因素”包括不携带剂量率报警装置进入钴源大厅,关门前不巡视等,减少人为因素是指尽量通过技术手段的方法而非管理手段来保证安全。如防护门的打开和关闭设计了三重层次;用于升源前对辐照室内人员警示的灯光音响装置;迷宫通道口设有紧急开门按钮,以便使人员误留时可以紧急降源和打开防护门避免受照事故的发生。
冗余性:采用比完成某一安全功能所必须的最少数目的物项更多物项,以防在运行过程中某一道物项失败或不起作用时导致其整体丧失功能。如源架位置的指示有TV监控系统,信号灯,光字牌,数码管,计算机监控系统。
独立性:指某一安全部位发生故障时,不会造成其他安全部件的功能故障或失去作用。多道联锁各部件之间完全独立,多级防御各部件之间也是完全独立的。多元性部件之间如水位控制系统,剂量率监测系统,光电控制系统和机械接触点控制系统也是完全独立的。