本发明属于核设施放射性废物管理领域，更具体地说，本发明涉及一种核设施固体废物货包放射性活度评估方法和系统。
背景技术：
：近几十年来，国家核工业建设和核能开发持续开展了大量科研生产活动，建立了大量核设施，在科研生产过程中不可避免产生一定量的中低放废物；同时随着近年来核电站建设与运营的快速发展，各种放射性废物持续产生。早期建设的大量核设施在圆满完成了各项国家任务后，为保障环境和公众安全，各类核设施已陆续关闭和进入了退役阶段，将来也会有更多的核设施实施退役，退役过程中也必将产生大量的中低放废物。放射性废物与其他有害物质或一般废物不同，它的危害性不能通过化学、物理或生物的方法消除，而只能通过自身衰变或核反应嬗变来降低其放射性水平。核设施产生的放射性水废滤芯、废树脂、浓缩液、泥浆以及拆除的金属类部件、混凝土结构、污染土壤、技术废物及其他杂项废物等固体干废物，通常首先对放射性废物进行分拣整备，将其装入钢桶或钢箱等包装容器中。随后将这些放射性废物货包在废物暂存库中暂存三至五年，再外运至处置场进行最终处置。固体废物中放射性核素类型及其活度浓度测量是废物处置的必要前提，应满足处置安全和处置场接收准则。处置场安全评价有主要核素总量限制，需关注和了解放射性的总量和特定放射性核素的活度浓度。一般情况应由废物产生方评估并给出其产生放射性废物中放射性核素类型及其活度浓度。处置场安全评价重点关注的多为受处置场特殊设计限制的长寿命核素，而一般放射性废物中包含的重要的长寿命核素多为难测核素(difficult-to-measurenuclide，dtm)，即很难从废物货包外侧通过非破坏性技术直接测量得到，主要是因为这些核素为穿透效果较差的特征x射线、α或β发射体核素。这些难测核素可通过取样直接测量，但是要求复杂的放射化学分析方法，且对实验室设备有较高要求，对于数量庞大的废物货包进行取样测量这些核素是不现实的。技术实现要素：有鉴于此，本发明提供一种便于现场实施、评估结果更为可信的核设施固体废物货包放射性活度评估方法和系统。本发明实施例提供了一种核设施固体废物货包难测核素放射性活度浓度评估方法，包括：选取与难测核素相关的易测核素作为该难测核素放射性活度浓度评估的关键核素；在放射性废物的产生或处理阶段，对原生放射性废物进行取样及分析，获得放射性废物中放射性核素种类及活度浓度，分析得到难测核素的活度浓度与其关键核素的活度浓度之间的关联因子；及在该类放射性废物处理形成废物货包后，测量废物货包中的关键核素的放射性活度浓度，根据关键核素的放射性活度浓度及难测核素的活度浓度与其关键核素的活度浓度之间的关联因子计算得到难测核素的放射性活度浓度。进一步地，所述根据关键核素的放射性活度浓度及难测核素的活度浓度与其关键核素的活度浓度之间的关联因子计算得到难测核素的放射性活度浓度包括：根据公式ai＝a0i·sfi计算得到难测核素的放射性活度浓度ai，其中，ai是难测核素i的放射性活度浓度；a0i是难测核素i的关键核素的的放射性活度浓度；sfi是难测核素的活度浓度与其关键核素的活度浓度之间的关联因子。进一步地，所述选取与难测核素相关的易测核素作为该难测核素放射性活度浓度评估的关键核素包括：根据核素产生机理、运输机理和物理化学性质的相似性或者基于预设关系，选取相关的易测核素作为难测核素放射性活度浓度评估的关键核素。进一步地，所述核设施固体废物货包难测核素放射性活度浓度评估方法还包括按预设的周期定期修正所述关联因子。进一步地，所述易测核素包括γ发射体放射性核素，所述难测核素包括x射线、α或β发射体核素，所述关键核素包括放射性活度浓度与难测核素的放射性活度浓度相关联的γ发射体放射性核素。本发明又一实施例提供了一种核设施固体废物货包难测核素放射性活度浓度评估系统，所述系统包括：关键核素选取模块、关联因子评估模块、核素活度测量模块及核素活度计算单元；所述关键核素选取模块，用于选取与难测核素相关的易测核素作为该难测核素放射性活度浓度评估的关键核素；所述关联因子评估模块，用于在放射性废物的产生或处理阶段，对原生放射性废物进行取样并分析，获得放射性废物中放射性核素种类及活度浓度，分析得到难测核素的活度浓度与其关键核素的活度浓度之间的关联因子；所述核素活度测量模块，用于在放射性废物处理形成废物货包后，测量废物货包中的关键核素的放射性活度浓度；所述核素活度计算单元，用于根据关键核素的放射性活度浓度及难测核素的活度浓度与其关键核素的活度浓度之间的关联因子计算得到难测核素的放射性活度浓度。进一步地，所述核素活度计算单元用于根据公式ai＝a0i·sfi计算得到难测核素的放射性活度浓度ai，其中，ai是难测核素i的放射性活度浓度；a0i是难测核素i的关键核素的放射性活度浓度；sfi是难测核素的活度浓度与其关键核素的活度浓度之间的关联因子。进一步地，所述关键核素选取模块用于根据核素产生机理、运输机理和物理化学性质的相似性或者基于预设关系，选取相关的易测核素作为难测核素放射性活度浓度评估的关键核素。进一步地，所述核设施固体废物货包难测核素放射性活度评估系统还包括关联因子修正模块，用于根据按预设的周期定期修正所述关联因子。进一步地，所述易测核素包括γ发射体放射性核素，所述难测核素包括特征x射线、α或β发射体核素，所述关键核素包括放射性活度与难测核素的放射性活度浓度相关联的γ发射体放射性核素。与现有技术相比，本发明实施例针对核设施固体废物货包中难测核素的放射性活度浓度评估，提出了一种更便于现场实施、评估结果更为可信的活度浓度评估方法和系统，可分析评估得到废物货包中难测核素的活度浓度，满足国家放射废物处理处置相关的要求。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明实施例提供的一种核设施固体废物货包难测核素放射性活度浓度评估方法流程图；图2为本发明实施例提供的一种核设施固体废物货包难测核素放射性活度浓度评估系统的示例图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明通过对核设施放射性废物从产生、处理、暂存至最终处置的全生命周期流程进行研究，依据我国放射性废物管理相关法律、行政法规、部门规章和国家标准的相关要求，针对放射性固体废物提出一种最佳可行的固体废物货包难测核素放射性性活度浓度评估方法和相应的系统。为了方便对以下实施例的理解，对本发明实施例中部分术语的解释或定义如下。放射性废物：是指含有放射性核素或者被放射性核素污染，其活度浓度大于国家确定的解控水平，预期不再使用的废弃物。废物货包：按照搬运、运输、贮存和(或)处置要求整备后的产物，包括废物体、容器和容器之间的填充物。贮存：是指将放射性固体废物临时放置于专门建造的设施内进行保管的活动。处置：是指将放射性固体废物最终放置于专门建造的设施内的活动。易测核素(etmn)：能够通过无损分析(non-destructiveassay，nda)方法在废物货包外直接测量其放射性活度浓度的γ发射体放射性核素，如co-60、cs-137、sb-125等核素。难测核素(dtmn)：很难从废物货包外侧通过nda方法直接测量得到，多为穿透效果较差的特征x射线、α或β发射体，如h-3、c-14、fe-55、ni-63、sr-90、tc-99、i-129、pu-239、pu-241等核素。关键核素(kn)：放射性活度浓度与难测核素的放射性活度浓度相关联且能够通过nda方法在废物货包外直接测量其放射性活度浓度的γ发射体放射性核素。如图1所示,本发明实施例提供了一种核设施固体废物货包难测核素放射性活度浓度评估方法，其包括以下步骤。s1:根据核素产生机理、运输机理和物理化学性质(如溶解度、挥发性)等方面的相似性或者基于经验关系，选取相关的易测核素作为难测核素放射性活度评估的关键核素。不同难测核素的关键核素可能会相同。例如，难测核素dtmn1对应的关键核素为kn1；难测核素dtmn2对应的关键核素为kn2，难测核素与关键核素之间的关联关系可以是通过分析得出、或根据经验得出，两者之间的关联关系可以表格或其他形式记录并存储下来，以累积数据，供后继使用。难测核素关键核素dtmn1kn1dtmn2kn2…………表1关键核素选取s2：在放射性废物的产生或处理(整备)阶段，对原生放射性废物进行取样，样品送至放射性化学实验室测量分析，获得放射性废物中放射性核素种类及活度浓度，分析得到难测核素的活度浓度与其关键核素的活度浓度之间的关联因子(如表2)。例如，难测核素dtmn1的活度浓度与其关键核素kn1的活度浓度之间的关联因子为sf1、难测核素dtmn2的活度浓度与其关键核素kn2的活度浓度之间的关联因子为sf2。在后续使用过程中只需定期(如以年或燃料循环为周期)进行测量修正，不需要对所有放射性废物进行取样测量分析。难测核素关键核素关联因子dtmn1kn1sf1dtmn2kn2sf2………………表2关联因子确定s3：在该类放射性废物处理形成废物货包后，根据关键核素的活度浓度及难测核素的活度浓度与其关键核素的活度浓度的关联因子计算废物货包中的难测核素的放射性活度浓度。具体地，可根据公式(1)计算得到难测核素的放射性活度浓度ai。ai＝a0i·sfi(1)公式(1)中：ai为难测核素i的放射性活度浓度，bq/kg；a0i为难测核素i的关键核素的放射性活度浓度，bq/kg；sfi为难测核素i的活度浓度与其关键核素的活度浓度之间的关联因子；其中，i＝1,2,3……用以区分不同的难测核素。表3难测核素活度浓度计算针对本发明技术方案，采用以下的替代方案同样能完成发明目的：废物货包中的关键核素放射性活度浓度也可在废物产生或整备阶段测量确定，或者测量废物货包表面剂量率，根据已知的废物货包γ谱型，通过剂量率反推法得到关键核素的活度浓度。废物货包中难测核素的活度浓度与其关键核素的活度浓度之间的关联因子也可通过对废物货包取样分析获得。如图2所示,本发明另一实施例提供了一种核设施固体废物货包难测核素放射性活度浓度评估系统，其包括：关键核素选取模块10、关联因子评估模块20、核素活度测量模块30及核素活度计算单元40。所述关键核素选取模块10，用于选取与难测核素相关的易测核素作为该难测核素放射性活度浓度评估的关键核素。例如，难测核素是很难从废物货包外侧通过nda方法直接测量得到，主要为穿透效果较差的特征x射线、α或β发射体核素，如h-3、c-14、fe-55、ni-63、sr-90、tc-99、i-129、pu-239、pu-241等核素，与之关联的易测核素是能够通过nda方法在废物货包外直接测量其放射性活度浓度的γ发射体放射性核素，如co-60、cs-137、sb-125等核素，则可将与难测核素关联的γ发射体放射性核素选为关键核素。所述关联因子评估模块20用于在放射性废物的产生、处理(整备)阶段，对原生放射性废物进行取样，样品送至放射性化学实验室测量分析，获得放射性废物中放射性核素种类及活度浓度，分析得到难测核素的活度浓度与其关键核素的活度浓度之间的关联因子。所述核素活度测量模块30在放射性废物处理形成废物货包后，测量废物货包中的关键核素的放射性活度浓度。所述核素活度计算单元40是根据确定的输入参数(废物货包中关键核素活度浓度和关联因子)，使用公式(1)计算得到废物货包中难测核素的活度浓度。ai＝a0i·sfi(1)公式(1)中：ai为难测核素i的放射性活度浓度，bq/kg；a0i为难测核素i的关键核素的放射性活度浓度，bq/kg；sfi为难测核素的活度浓度与其关键核素的活度浓度之间的关联因子。进一步地，所述核设施固体废物货包难测核素放射性活度评估系统还包括关联因子修正模块50，其用于根据按预设的周期定期修正所述关联因子。本发明实施例在放射性废物的产生、处理(整备)阶段，对原生放射性废物进行取样和实验室测量分析，获得难测核素与关键核素之间的关联因子(如表2)。在后续使用过程中只需定期测量修正，能减少实验室取样分析工作量。本发明创造技术方案带来的技术效果如下：针对核设施固体废物货包中难测核素的放射性活度浓度评估，提出了一种更便于现场实施、评估结果更为可信的活度浓度评估方法和系统，可分析评估得到废物货包中难测核素的活度浓度，满足国家放射废物处理处置相关的要求。本发明实施例与传统的取样实验室放化分析和nda方法相比具有以下优点：本发明在放射性废物的产生、处理(整备)阶段，通过取样分析，获取关联因子，该关联因子可直接用于本机组产生或运行状态相似的同类机组产生的同类废物中难测核素的活度浓度评估，解决废物货包大量取样和测量困难的问题，大大节约了分析测量周期和分析费用。关联因子在后续使用过程中(机组状态发生明显变化或者)定期修正即可，不需对每批废物均进行关联因子的确定，从而大大减少取样实验室分析的工作量。本发明根据废物类型，分别确定关联因子，以评估其难测核素，评估结果可信度更高。本发明创造技术方案更贴近于现场实际情况，便于现场的操作和实施。最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。当前第1页1 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技术特征：1.一种核设施固体废物货包难测核素放射性活度评估方法，其特征在于，所述方法包括：
选取与难测核素相关的易测核素作为该难测核素放射性活度浓度评估的关键核素；
在放射性废物的产生或处理阶段，对原生放射性废物进行取样及分析，获得放射性废物中放射性核素种类及活度浓度，分析得到难测核素的活度浓度与其关键核素的活度浓度之间的关联因子；
在该类放射性废物处理形成废物货包后，测量废物货包中的关键核素的放射性活度浓度，根据关键核素的放射性活度浓度及难测核素的活度浓度与其关键核素的活度浓度之间的关联因子计算得到难测核素的放射性活度浓度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据关键核素的放射性活度浓度及难测核素的活度浓度与其关键核素的活度浓度之间的关联因子计算得到难测核素的放射性活度浓度包括：
根据公式ai＝a0i·sfi计算得到难测核素的放射性活度浓度ai，
其中，ai是难测核素i的放射性活度浓度；a0i是难测核素i的关键核素的放射性活度浓度；sfi是难测核素的活度浓度与其关键核素的活度浓度之间的关联因子。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述选取与难测核素相关的易测核素作为该难测核素放射性活度浓度评估的关键核素包括：根据核素产生机理、运输机理和物理化学性质的相似性或者基于预设关系，选取相关的易测核素作为难测核素放射性活度浓度评估的关键核素。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括按预设的周期定期修正所述关联因子。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于,所述易测核素包括γ发射体放射性核素，所述难测核素包括x射线、α或β发射体核素，所述关键核素包括放射性活度浓度与难测核素的放射性活度浓度相关联的γ发射体放射性核素。
6.一种核设施固体废物货包难测核素放射性活度评估系统，其特征在于，所述系统包括：
关键核素选取模块，用于选取与难测核素相关的易测核素作为该难测核素放射性活度浓度评估的关键核素；
关联因子评估模块，用于在放射性废物的产生或处理阶段，对原生放射性废物进行取样并分析，获得放射性废物中放射性核素种类及活度浓度，分析得到难测核素的活度浓度与其关键核素的活度浓度之间的关联因子；
核素活度测量模块，用于在放射性废物处理形成废物货包后，测量废物货包中的关键核素的放射性活度浓度；
核素活度计算单元，用于根据关键核素的放射性活度浓度及难测核素的活度浓度与其关键核素的活度浓度之间的关联因子计算得到难测核素的放射性活度浓度。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述核素活度计算单元用于根据公式ai＝a0i·sfi计算得到难测核素的放射性活度浓度ai，其中，ai是难测核素i的放射性活度浓度；a0i是难测核素i的关键核素的放射性活度浓度；sfi是难测核素的活度浓度与其关键核素的活度浓度之间的关联因子。
8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述关键核素选取模块用于根据核素产生机理、运输机理和物理化学性质的相似性或者基于预设关系，选取相关的易测核素作为难测核素放射性活度浓度评估的关键核素。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，还包括关联因子修正模块，用于根据按预设的周期定期修正所述关联因子。
10.根据权利要求6所述的系统，其特征在于,所述易测核素包括γ发射体放射性核素，所述难测核素包括x射线、α或β发射体核素，所述关键核素包括放射性活度浓度与难测核素的放射性活度浓度相关联的γ发射体放射性核素。
技术总结本发明实施例提供一种核设施固体废物货包难测核素放射性活度评估方法及系统，该方法包括：选取与难测核素相关的易测核素作为该难测核素放射性活度评估的关键核素；在放射性废物的产生或处理阶段，对原生放射性废物进行取样及分析，获得放射性废物中放射性核素种类及活度浓度，分析得到难测核素与关键核素之间的关联因子；在该类放射性废物处理形成废物货包后，测量废物货包中的关键核素的放射性活度浓度，根据关键核素的放射性活度浓度及难测核素的活度浓度与其关键核素的活度浓度之间的关联因子计算得到难测核素的放射性活度浓度。本发明实施例针对核设施固体废物货包中难测核素的放射性活度浓度评估，评估实施难度降低，且评估结果可靠。
技术研发人员：尹淑华;魏学虎;熊军;高耀毅
受保护的技术使用者：深圳中广核工程设计有限公司;中广核工程有限公司;中国广核集团有限公司;中国广核电力股份有限公司
技术研发日：2020.11.05
技术公布日：2021.03.12
