环境工程技术-第五篇第十五章电磁辐射和放射性污染治理

第一节电磁辐射的危害和测量一、电磁辐射的作用机理及其对人体的危害当射频电磁场达到足够的强度时，就会对生物体产生作用，机体可吸收一定的辐射能量，发生生物学效应，主要表现为热效应。当射频电磁场辐射强度在一定范围内，可对人体有良好作用，而超过一定范围时，则可破坏人体热平衡，有害健康。射频电磁场的生物学活性与频率的关系为；微波＞超短波＞短波＞中波＞长波。第十四章电磁辐射和放射性污染治理技术第一节电磁辐射的危害和测量一、电磁辐射的作用机理及其对人体的危害微波作用下主要病理表现为：引起严重神经衰弱症状，最突出的是造成植物神经机能紊乱。在高强度与长时间作用下，对视觉器官造成严重损伤，同时对生育机能也有显著不良影响。并且其作用具有积累性。第十四章电磁辐射和放射性污染治理技术第一节电磁辐射的危害和测量二、电磁污染源的种类与传播途径1、射频污染种类射频电磁场包括两类：天然源与人为源。天然源放电的频带较宽，可从几千周到几百兆周，乃至更高的频率。人为源按频率的不同可分为工频场源与射频场源。工频场源以大功频输电线路产生的电磁污染为主，也包括若干放电型污染源。射频场源主要由无线电或射频设备工作过程产生的电磁感应与电磁辐射所引起。第十四章电磁辐射和放射性污染治理技术第十四章电磁辐射和放射性污染治理技术第一节电磁辐射的危害和测量二、电磁污染源的种类与传播途径2、电磁污染的传播途径电磁污染大体可由下述三种途径传播：（1）空间辐射：这种辐射传播又分为两种方式：一种是以场源为核心，在半径为一个波长范围内，电磁能向周围传播，是以电磁感应方式为主，将能量施加于附近的仪器以及人体。另一种是在半径为一个波长范围之外，电磁能进行传播，以空间放射方式将能量施加于敏感元件。第十四章电磁辐射和放射性污染治理技术第一节电磁辐射的危害和测量二、电磁污染源的种类与传播途径2、电磁污染的传播途径（2）导线传播：当射频设备与其它设备共用同一电源，或两者间有电气联接关系，电磁能(信号)即可通过导线进行传播。（3）复合传播污染：属于同时存在空间传播与导线传播所造成的电磁辐射括染，称为复合传播的污染。第十四章电磁辐射和放射性污染治理技术第一节电磁辐射的危害和测量三、电磁污染的测量电磁污染测量的特点：电磁场有远区场与近区场之分。远区场是以场源为中心，半径在一个波长之外的区域；近区场则是指一个波长范围内的区域。1、远区场电磁污染测量特点；远区场电磁传播方式以辐射为主，也称为辐射场。由于已脱离了场源，电磁辐射强度的衰减比近区场缓慢，其电场强度E与磁场强度H有一固定的数学关系：第十四章电磁辐射和放射性污染治理技术HHE377120第一节电磁辐射的危害和测量三、电磁污染的测量2、近区场电磁污染测量特点：近区场主要为感应场。电场强度与磁场强度无固定关系，因此需要由偶极子天线与环形天线分别测量电场与磁场强度。3、电磁污染的量度单位：由于射频电磁场的频段不同，其测量采用的单位也有所不同。高频（100千周-30兆周）与甚高频（30-300兆周）的电场强度用V/m、mV/m、μV/m或分贝表示。磁场强度用A/m、mA/m、μA/m表示。微波（特高频，300兆周）是以能量通量密度度量，其单位为W/cm2、mW/cm2或μW/cm2第十四章电磁辐射和放射性污染治理技术第一节电磁辐射的危害和测量三、电磁污染的测量4、测量方法与仪器：对于主要辐射场源污染的测量是以设备为o点，作东、西、南、东南、西南、东北、西北每一方位为45°角(8个方位)的测量，每一方向上的测点选在10、20、30、40m……。测量前根据污染源的工作频率求出大致波长λ，按近区场与远区场范围分别测量场强，将测量之数据（包括峰值与平均值）记录于设定的表格中，可以做出辐射特性曲线与辐射图。第十四章电磁辐射和放射性污染治理技术第二节电磁辐射的危害和测量一、电磁屏蔽技术1、电磁屏蔽的原理与方式电磁屏蔽是采用某种能抑制电磁辐射能扩散的材料，将电磁场源与外界隔离开来，使辐射限制在某一范围内，达到防止电磁污染的目的。屏蔽材料选用良导体。当场源作用于屏蔽体时，因电磁感应，屏蔽体产生与场源电流方向相反的感应电流而生成反向磁力线，这种磁力线与场源磁力线相抵消，达到屏蔽效应。屏蔽方式根据场源与屏蔽体相对位置可分为主动场屏蔽与被动场屏蔽两类。第十四章电磁辐射和放射性污染治理技术第二节电磁辐射的危害和测量一、电磁屏蔽技术2、屏蔽材料与结构一般情况，电场屏蔽宜选用铜材，磁场屏蔽则宜选用铁材。屏蔽体结构一般选用板结构或网结构两种。第十四章电磁辐射和放射性污染治理技术场源频率。金属磁导率；金属相对导电系数；）金属板厚度（）衰减量（金属板内对电磁能吸收式中：fGcmdRfGdRaa;dB314.1第二节电磁辐射的危害和测量一、电磁屏蔽技术2、屏蔽材料与结构可见，电磁能的吸收衰减随屏蔽层厚度增大而增大。但当厚度超过1毫米时，屏蔽效果不再有显著改善。对于网状结构，网孔目数愈大，金属丝直径越粗，越有利于屏蔽。一般双层效果远高于单层。第十四章电磁辐射和放射性污染治理技术第二节电磁辐射的危害和测量一、电磁屏蔽技术3、接地处理接地处理是将屏蔽体用导线与大地连接，为屏蔽体与大地间提供一个等电势分布。接地系统必须通守下述各项要求：（1）由于射频电流的集肤效应，接地系统要有足够的表面积，以宽为10厘米的铜带为佳。（2）为保证接地系统有较低的阻抗，接地线应尽量短。第十四章电磁辐射和放射性污染治理技术第二节电磁辐射的危害和测量一、电磁屏蔽技术3、接地处理（3）为保证接地系统的良好作用，接线长度应避免1／4波长的奇数倍。（4）接地方式有埋接地棒、铜板或网格等，无论哪种方式，都应有足够厚度，以保证一定的机械强度与耐腐蚀性。二、吸收法控制微波污染对于微波辐射污染控制可以采用对这种辐射能产生强烈吸收作用的材料铺设于场源外围，以防止大范围的污染。第十四章电磁辐射和放射性污染治理技术第二节电磁辐射的危害和测量三、远距离控制和自动作业根据射频电磁场，特别是中、短波，其场强随距场源距离的增大而迅速衰减的原理，若采取对射频设备远距离控制或自动化作业，对操作人员将会显著减少辐射能的损害。四、线路滤波为了减少或消除电源线可能传播的射频信号和电磁辐射能，可在电源线与设备交接处加装电源(低通)滤波器，以保证低频信号畅通，而将高频信号滤除，起到对高频传导隔离去除作用。第十四章电磁辐射和放射性污染治理技术第二节电磁辐射的危害和测量五、个人防护对于临时无屏蔽条件的操作人员直接暴露于微波辐射近区场时，必须采取个人防护措施，包括穿防护服，戴防护头盔和防护眼镜。第十四章电磁辐射和放射性污染治理技术第三节放射性废物处理与处置技术一、放射性废物的来源与分类1、放射性废物的来源放射性废物来源于下述四个方面：（1）核燃料的生产过程产生的放射性废物（2）核反应堆运行过程产生的放射性废物（3）核燃料后处理过程产生的放射废物（4）放射性同位素应用过程产生的放射性废物。第十四章电磁辐射和放射性污染治理技术第三节放射性废物处理与处置技术二、放射性废液的成分和性质1、核燃料生产系统产生的放射性废液的成分与性质由采矿、矿石粉碎、溶矿、铀提取、精制与加工过程组成的核燃料生产系统中，放射性废液主要产生于溶矿、铀提炼与精制过程。这类废水的主要特征是含有高浓度溶解固体与悬浮固体，并含超铀元素，其中危害最大的是镭—226、氡—222和铀本身。第十四章电磁辐射和放射性污染治理技术第三节放射性废物处理与处置技术二、放射性废液的成分和性质2、反应堆运行系统废水成分与性质由于反应堆类型不同，运行过程产生的放射性废水的成分与性质也有差异。这类废水中的放射性化学成分主要来源于冷却剂自身含有的杂质与腐蚀产物受中子活化的结果。第十四章电磁辐射和放射性污染治理技术第三节放射性废物处理与处置技术二、放射性废液的成分和性质3、核燃料后处理厂放射性废水成分与性质核燃料后处理是对辐射后燃料元件实施化学处理，回收其中剩余与新生燃料的工艺过程，包括元件切割、脱壳、燃料芯酸溶、燃料的萃取分离与加工等工序。后处理过程是产生放射性废水量大、强度高的核工艺系统，其中脱壳、酸溶与燃料萃取分离、净化工序中分别产生不同的废水。第十四章电磁辐射和放射性污染治理技术第三节放射性废物处理与处置技术三、放射性废气与固体废物的性质1、放射性废气的产生与性质放射性废气来源于核工业的两方面，第一是核动力反应堆运行过程，核燃料辐照过程产生惰性气体同位素氙—133、氪—85与挥发性的碘—131与碘—129，溢出冷却剂之外形成放射性废气。第二是后处理工厂产生高放射性废气。2、放射性固体废物的产生与性质在核工业各环节与放射性同位素应用中，都可能产生放射性固体废物第十四章电磁辐射和放射性污染治理技术第三节放射性废物处理与处置技术四、放射性废物的危害性放射性元素通过外照射与内照射两种途径危害人类与生态机体。外照射是由废物中含有的γ辐射体与部分β辐射体直接对人体照射产生的生物效果。内照射则是废物中含有的α辐射体为主的核素，通过各种渠道进入人体，按不向性质分别集聚于不同的器官，产生破坏作用。这种照射作用因具有积累性，比外照射的危害更加严重。各类放射性核素内照射的危害程度有如下特点：第十四章电磁辐射和放射性污染治理技术第三节放射性废物处理与处置技术四、放射性废物的危害性第十四章电磁辐射和放射性污染治理技术1．能广泛分布于人体各器官的放射性核素比易于集聚于单一器官的核素危害性小。2．半衰期愈长的放射性核素危害性愈大。3．滞留于人体内时间(生物半衰期)愈长的放射性核素危害性愈大。4．能浓集放射性核素且对辐照敏感的器官，易于遭受破坏。5．易浓集放射性核素且在人体内起重要作用的器官，易于受辐照损伤。6．比电离能愈大的辐射核素，内照射的危害性愈大。第三节放射性废物处理与处置技术五、放射性处理与处置技术特点1．控制标准以放射性单位表示的去污率（因素)衡量。2．处理与处置所需设备材质都是耐腐蚀、耐辐照的合金材质。3．绝大部分操作是在较严密的防护与屏蔽条件下进行，屏蔽体可用铸铁板、钢筋混凝土，特别高水平的操作需要重混凝土屏蔽。4．操作中、高水平放射性废物时，设备或厂房应为密封与负压条件。5．废物处理过程产生的二次废物均需纳入后续的处理系统进一步处理。第十四章电磁辐射和放射性污染治理技术第三节放射性废物处理与处置技术六、放射性废液处理技术1、低放射性废水的处理低放射性废水分为表观清洁与混浊的两类。前者可以直接采用离子交换法、蒸发法或膜分离法处理，处理后的清水可以再回用，浓缩液(二次废物)以中等水平放射性废液进行再处理。混浊性废水则需除浊与除放射性的组合处理工艺，一般采用混凝沉淀一过滤一离子交换工艺。沉渣归于固体废物系统。废过滤料与废离子交换树脂也作为放射性固体废物处置。第十四章电磁辐射和放射性污染治理技术第十四章电磁辐射和放射性污染治理技术第三节放射性废物处理与处置技术六、放射性废液处理技术2、中水平放射性废水的处理中水平放射性废液的主要处理手段是蒸发浓缩，使废液体积进一步减小，达到形成高放射性废液的水平。3、高放射性废水的处理经冷却后的高放射性废液大多数国家都采用固化技术进一步处理，使之固定到高度稳定性的惰性固体物中，以便实施最终安全处置。第十四章电磁辐射和放射性污染治理技术第十四章电磁辐射和放射性污染治理技术第三节放射性废物处理与处置技术七、放射性固体废物的处理与处置技术1、可燃性放射性固体废物处理方法一般情况，采用焚烧法最为理想，使之生成水蒸汽、二氧化碳与灰分，将二次废物分别进一步处理。固化与贮存是固体废物最终处置途径。第十四章电磁辐射和放射性污染治理技术第十四章电磁辐射和放射性污染治理技术第三节放射性废物处理与处置技术七、放射性固体废物的处理与处置技术2、不可燃放射性固体废物的处理与处置这类废物以受污染的金属设备、部件为主，并杂以其它无机废物，因此首先进行拆卸与破碎处理，减少其有效体积是十分必要的。最终以燃烧熔融处理，使最终体积减到最小，最有利于最终贮存。第十四章电磁辐射和放射性污染治理技术第十四章电磁辐射和放射性污染治理