[發明專利]放射性照射下高分子聚合物分解氣體生成量化分析方法

在審

• 申請號: 202010113919.7
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111323332A
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發明（設計）人: 耿靜;鄭金明;張云輝;李生華;葉杰;張楊俊
• 申請（專利權）人: 耿靜
• 主分類號: G01N7/18
• 分類號: G01N7/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及放射性污染治理技術領域，特別是放射性照射下高分子聚合物分解氣體生成量化分析方法，由于聚丙烯材料在α射線持續照射下，逐漸分解生成小分子量的氣體（主要為氫氣及二氧化碳等），通過分析計算Pu?239發射的α射線在有機包裝材料中的能量沉積率（EDR）和包裝材料受照后分解的比產氣率（Gnet），即可評估該條件下單位時間內聚丙烯材料的分解產氣量。本發明以放射性廢物高分子聚合物包裝袋為研究對象，用聚丙烯編織袋包裝以Pu?239污染物為主的比活度較高的低中放砂土廢物，計算在α射線持續照射下高分子聚合物分解的氣體生成情況，并對其結果作分析評價。

技術領域

本發明涉及放射性污染治理技術領域，特別是放射性照射下高分子聚合物分解氣體生成量化分析方法。

背景技術

放射性污染治理的主要工程內容之一是放射性廢物的收集、包裝、轉運和處置(貯存)。對于大體積、長壽命、中低比活度的干性固體放射性污染物，收集的難度高，處置工程量大，且需要建立長期安全有效的地質處置工程屏障，確保放射性廢物對人類及自然環境的危害風險降至盡可能的低[1,2]。其中，對放射性廢物處置時的包裝方式及包裝材料的選擇，直接關系到放射性污染治理工程的質量、效率及其對環境安全和操作人員的安全。

對于含長壽命超鈾核素(如Am-241、Pu-239)的放射性廢物來說，其幾千年至幾萬年的半衰期，在現有條件下任何人工包裝材料都難以保證萬年量級的長期安全有效。因此針對長壽命、中低放射性比活度的超鈾核素放射性廢物來說，重點考慮其在治理工程過程中以及處置后短、中期內的廢物包裝有效性。相對于剛性包裝而言，柔性材料軟包裝的優點是，既方便現場作業時的各種操作，又有利于提高處置(貯存)單元的空間利用率，還可降低工程造價。其中，利用高分子聚合材料制作廢物包裝袋是最可能和方便采用的包裝材料及方式。

國外某超鈾核素污染場地(Am-241、Pu-239)的清污整治工程采用超級編織袋包裝低放廢物(按美國標準IO CFR61.55：超鈾核素比活度低于3.7×106Bg/kg為低放廢物，可在NTS的3#RWMS核爆炸陷落彈坑中填埋處置)。該包裝袋有內外兩層，外層用聚丙烯材料由機器編織而成，主要用于承受應力；內袋由6mm厚的聚乙烯塑料構成，主要用于袋體密封。包裝袋容量有0.43m3和0.85m3兩種規格[3]。

利用高分子聚合物材料做放射性廢物包裝材料的缺點是：在放射性廢物輻射的射線作用下聚合物將逐漸分解，分解過程中產生的氣體可能會對處置(貯存)工程的安全構成潛在威脅[4,5]。主要存在以下兩種安全隱患，一是在短時間積聚大量可燃性氣體，導致局部氣壓快速升高引發破壞性爆炸，而損壞廢物處置的工程結構；二是持續不斷產生的氣體通過工程屏障內的裂隙往外持續泄漏，久而久之形成泄漏通道，致使處置(貯存)單元內外連通，損壞工程屏障的隔離封閉作用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種放射性照射下高分子聚合物分解氣體生成量化分析方法，以放射性廢物高分子聚合物包裝袋為研究對象，用聚丙烯編織袋包裝以Pu-239污染物為主的比活度較高的低中放砂土廢物，計算在α射線持續照射下高分子聚合物分解的氣體生成情況，并對其結果作分析評價。

本發明的目的是這樣實現的：一種放射性照射下高分子聚合物分解氣體生成量化分析方法：

S1：設置前提性科學試驗場景：聚丙烯編織袋包裝體主要含有Pu-239污染物的低中放砂土廢物，形成放射性污染物包裝體；將該包裝體置于滿足α放射性廢物處置而特殊設計構筑的工程結構單元中，進行常規放射性廢物近地表處置；以單個的包裝體為例，分析計算包裝材料接受的α射線輻照產氣情況；主要考慮分布在同包裝材料鄰近的α廢物；Pu-239核素發射的α粒子可直接作用于包裝材料，沉積的部分能量可使包裝材料分解而產生氣體；包裝材料的受照分解持續進行，直至全部分解凈盡；