TBSRS 111-2024 高完整性容器內(nèi)容物樹(shù)脂輻解釋氫試驗(yàn)方法

IICS13.280CCSF73BSRS法RadiolysisexperimentmethodofhydrogenreleasefromresincontainingintheHighIT/BSRS111-2024 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語(yǔ)和定義 14試驗(yàn)方法和試驗(yàn)內(nèi)容 25輻照容器要求 26輻照樹(shù)脂樣品準(zhǔn)備 37輻照累積劑量計(jì)算方法和輻照方式 38輻照容器內(nèi)氣氛測(cè)量和樹(shù)脂釋氫計(jì)算 4附錄A輻照容器參考圖 6附錄B常見(jiàn)核素的基本放射性常量參數(shù) 7T/BSRS111-2024前言本文件按照GB/T1.1－2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專(zhuān)利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專(zhuān)利的責(zé)任。本文件為指導(dǎo)性參考方法。本文件由中國(guó)輻射防護(hù)研究院和生態(tài)環(huán)境部核與輻射安全中心組織制訂。本文件起草單位：中國(guó)輻射防護(hù)研究院和生態(tài)環(huán)境部核與輻射安全中心。本文件主要起草人：趙帥維、李洪輝、王亮、賈梅蘭、毛亮、郭喜良、高超、閆曉俊。T/BSRS111-2024引言民共和國(guó)核安全法》和《中華人民共和國(guó)環(huán)境影響評(píng)價(jià)法》，規(guī)范高完整性容器內(nèi)容物樹(shù)脂輻解釋氫試驗(yàn)方法，制定本文件。本文件規(guī)定了高完整性容器內(nèi)容物樹(shù)脂輻解釋氫試驗(yàn)方法，即通過(guò)加速輻照的方法獲得研究用樹(shù)脂在規(guī)定的處置年限和樹(shù)脂所含放射性核素?cái)?shù)據(jù)計(jì)算得到的累積劑量下的輻解氣體產(chǎn)量以及輻解氣體組分。本文件適用于低、中水平放射性廢物處置庫(kù)處置的貯樹(shù)脂高完整性容器釋放的輻解氣體（氫氣）對(duì)處置庫(kù)安全的評(píng)價(jià)所需的樹(shù)脂輻解氣體（氫氣）釋放速率的獲得。1T/BSRS111-2024高完整性容器內(nèi)容物樹(shù)脂輻解釋氫試驗(yàn)方法本文件用于指導(dǎo)低、中水平放射性廢物處置庫(kù)所處置的貯樹(shù)脂高完整性容器釋氫對(duì)處置庫(kù)安全評(píng)價(jià)中內(nèi)容物樹(shù)脂釋放的輻解氣體（氫氣）數(shù)據(jù)的獲得。本文件規(guī)定了高完整性容器內(nèi)容物樹(shù)脂輻解釋氫試驗(yàn)方法，即通過(guò)加速輻照的方法獲得研究用樹(shù)脂在規(guī)定的處置年限和樹(shù)脂所含放射性核素?cái)?shù)據(jù)計(jì)算得到的累積劑量下的輻解氣體產(chǎn)量以及輻解氣體組分。本文件適用于低、中水平放射性廢物處置庫(kù)處置的貯樹(shù)脂高完整性容器釋放的輻解氣體（氫氣）對(duì)處置庫(kù)安全的評(píng)價(jià)所需的樹(shù)脂輻解氣體（氫氣）釋放速率的獲得，其他材料的輻解實(shí)驗(yàn)方法和輻解氣體獲得方法可參照?qǐng)?zhí)行。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB9132低、中水平放射性固體廢物近地表處置安全規(guī)定；GB36900.1——2008低、中水平放射性廢物高完整性容器——球墨鑄鐵容器；GB36900.2——2008低、中水平放射性廢物高完整性容器——混凝土容器；GB36900.3——2008低、中水平放射性廢物高完整性容器——交聯(lián)高密度聚乙烯容器；GB/T5476——2013離子交換樹(shù)脂預(yù)處理方法；GB/T8331——2009離子交換樹(shù)脂濕視密度測(cè)定方法；GB/T8330——2008離子交換樹(shù)脂濕真密度測(cè)定方法；GB/T5757——2008離子交換樹(shù)脂含水量測(cè)定方法。3術(shù)語(yǔ)和定義3.1高完整性能容器HighIntegrityContainer（HIC）在預(yù)期300年以上的使用壽命內(nèi)，能夠有效包容其中盛裝的低、中水平放射性固體廢物的容器。高完整性容器可以由不同材料制成（如混凝土、球墨鑄鐵、高密度聚乙烯材料或復(fù)2T/BSRS111-2024合材料）。3.2輻解radiolysis借助輻射使物質(zhì)分解，是一種輻射化學(xué)變化，由體系吸收電離輻射能產(chǎn)生的激發(fā)分子、離子、電子和自由基引起。3.3軔致輻射bremsstrahlung是指高速電子驟然減速產(chǎn)生的輻射。泛指帶電粒子在碰撞（尤指它們之間的庫(kù)侖散射）過(guò)程中發(fā)出的輻射。例如一個(gè)高能電子與一個(gè)原子核相碰撞時(shí)就產(chǎn)生這種輻射。3.4輻照劑量率exposurerate單位時(shí)間內(nèi)的照射量。3.5加速輻照acceleratedirradiation通過(guò)提高輻射劑量率使受照射物質(zhì)在較短的時(shí)間內(nèi)獲得一定的照射量或受到一定的累積劑量。3.6累積劑量cumulativedose亦稱(chēng)“累積吸收劑量”。指人體、生物機(jī)體或其他物質(zhì)在各種電離輻射的一次連續(xù)照射下（或多次反復(fù)照射），所受到的總的吸收劑量。4試驗(yàn)方法和試驗(yàn)內(nèi)容通過(guò)加速輻照的方法獲得研究用樹(shù)脂在特定累積劑量下的輻解氣體產(chǎn)量以及輻解氣體組分。樹(shù)脂在加速輻照試驗(yàn)中受到的輻照劑量率高，因此相同累積劑量下加速輻照試驗(yàn)方法獲得的數(shù)據(jù)作為相關(guān)安全評(píng)價(jià)的輸入可以認(rèn)為是保守的。為了完成廢樹(shù)脂輻解釋氫試驗(yàn)研究，需要完成主要工作1）輻照容器的設(shè)計(jì)、加工與檢測(cè)2）輻照樹(shù)脂樣品的準(zhǔn)備3）輻照累積劑量計(jì)算及輻照方式4）輻照容器內(nèi)氣氛測(cè)量5）樹(shù)脂釋氫計(jì)算。5輻照容器要求5.1輻照容器需要滿(mǎn)足承壓性和耐輻照性要求，還需要保證輻照完成后順利與氣氛監(jiān)測(cè)儀器連通的要求。5.2輻照容器應(yīng)選用耐輻照材料，在累積劑量達(dá)5MGy能保持完整性。5.3輻照容器應(yīng)具有密封性，滿(mǎn)足1.0Mpa的設(shè)計(jì)壓力要求，且在1.5Mpa下保壓24h無(wú)泄漏。3T/BSRS111-20245.4輻照容器應(yīng)留有接口，便于樹(shù)脂樣品的裝入和輻解氣體的導(dǎo)出。5.5輻照容器設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)參考圖見(jiàn)附錄A。6輻照樹(shù)脂樣品準(zhǔn)備6.1樹(shù)脂基本物理性質(zhì)測(cè)量6.1.1參考GB/T5476——2013對(duì)樹(shù)脂進(jìn)行了預(yù)處理。6.1.2參考GB/T8331——2009測(cè)量樹(shù)脂的濕視密度。6.1.3參考GB/T8330——2008測(cè)量樹(shù)脂的濕真密度。6.1.4參考GB/T5757——2008測(cè)量樹(shù)脂含水量。6.2樹(shù)脂預(yù)處理將樹(shù)脂在試驗(yàn)桶內(nèi)浸泡7天，樹(shù)脂吸水飽和后壓濾處理備用。6.3輻照樹(shù)脂樣品準(zhǔn)備根據(jù)樹(shù)脂的基本物理特性，稱(chēng)量一定量預(yù)處理的樹(shù)脂樣品裝入輻照容器內(nèi)，樹(shù)脂的裝填率不超過(guò)60%。7輻照累積劑量計(jì)算方法和輻照方式7.1輻照累積劑量的計(jì)算方法將樹(shù)脂看作無(wú)限大體積源，不考慮多次散射，源中任一點(diǎn)比釋動(dòng)能率：K（1）式中，Γk為比釋動(dòng)能率常數(shù)，Gy·m2·Bq-1·s-1；Ao球中體源放射性物質(zhì)的比活度Bq·kg-1；為質(zhì)量能量吸收系數(shù)，m2·kg-1。忽略韌至輻射，吸收劑量率與比釋動(dòng)能率關(guān)系可表示為：DK（2）則樹(shù)脂累積劑量為：4n代表樹(shù)脂所含的核素種類(lèi)(n≥1),D?為每種核素所致的累積劑量，T?/2為每種放射性7.2輻照方式7.2.2輻照工位輻射劑量率監(jiān)測(cè)和計(jì)算，如圖1所示，在輻照容器面對(duì)源板的方向上輻單板源23137.2.4樹(shù)脂累積劑量計(jì)算忽略商用放射源活度衰變引起的偏差，由輻照容器內(nèi)樹(shù)脂受輻7.2.5樹(shù)脂累積劑量照輻射誤差應(yīng)小于10%。8輻照容器內(nèi)氣氛測(cè)量和樹(shù)脂釋氫計(jì)算5T/BSRS111-2024樹(shù)脂樣品完成輻照后先于室溫下測(cè)量輻照容器中的壓力，然后采用氣相色譜儀或氣質(zhì)聯(lián)用方法逐個(gè)測(cè)量輻照容器中累積的氣體組分以及其存在比例，試驗(yàn)過(guò)程中記錄環(huán)境溫度，環(huán)境壓力，輻照容器的壓力。8.1.1測(cè)量環(huán)境溫度和環(huán)境壓力，記錄并測(cè)量輻照前后容器內(nèi)部的壓力變化，計(jì)算容器內(nèi)部氣體體積；8.1.2通過(guò)導(dǎo)氣管將儲(chǔ)氣試管和容器接口相連，檢查完畢后調(diào)節(jié)閥門(mén)將容器內(nèi)氣體導(dǎo)入儲(chǔ)氣試管內(nèi)，待儲(chǔ)氣試管內(nèi)氣體收集量達(dá)到儲(chǔ)氣試管體積50%~60%左右關(guān)閉閥門(mén)；8.1.3對(duì)儲(chǔ)氣試管內(nèi)的氣體進(jìn)行氣相色譜分析或氣質(zhì)聯(lián)用分析；8.1.4測(cè)得容器內(nèi)氣體組分及各組分的比例，根據(jù)容器內(nèi)部氣體總量計(jì)算得出氫氣的含量。8.2樹(shù)脂釋氫計(jì)算根據(jù)環(huán)境溫度，環(huán)境壓力，輻照容器的壓力，計(jì)算輻照容器中產(chǎn)生的氣體摩爾量，并與累積輻照劑量值對(duì)應(yīng)，得出不同處置時(shí)間段樹(shù)脂受到輻照產(chǎn)生氣體的平均速率；然后再根據(jù)氫氣占總氣體量的比例得出不同處置時(shí)間段樹(shù)脂受到輻照產(chǎn)生氫氣的平均速率。8.2.1基于氣體狀態(tài)方程，根據(jù)樣品裝填當(dāng)天環(huán)境溫度、輻照后樣品壓力測(cè)量當(dāng)天環(huán)境溫度以及各累積輻照劑量樣品對(duì)應(yīng)的容器壓力（忽略大氣壓的變化計(jì)算獲得各累積輻照劑量樣品對(duì)應(yīng)的容器內(nèi)輻解氣體產(chǎn)生量和氫氣產(chǎn)生量。8.2.2根據(jù)各累積輻照劑量樣品氫氣產(chǎn)生量，獲得對(duì)應(yīng)的處置時(shí)間內(nèi)或處置時(shí)間段內(nèi)的氫氣平均釋放速率。8.3為忽略氫氣穿透輻照容器的損失量。輻照完成后30日內(nèi)應(yīng)完成輻照容器內(nèi)氣氛測(cè)量和分析。使用質(zhì)譜儀、氣象色譜儀或二者連用完成輻照容器內(nèi)氣氛測(cè)量和分析，儀器測(cè)量參考標(biāo)66Q7T/BSRS111-2024附錄B常見(jiàn)核素的基本放射性常量參數(shù)表B常見(jiàn)核素的基本放射性常量參數(shù)核素半衰期Γk空氣比釋動(dòng)能率常數(shù)（Gy·m2·Bq-1·s-1）Na-2415.03h1.23E-16Sc-4683.85d7.14E-17Sc-47