油气工业产生的NORM的处理与处置

2022-03-21版权声明我要投稿

  摘要:在我国科技水平持续提高的加持下,油气工业也随之得到快速发展,随着对油气能源的不断开采与利用,在油气开采过程中产生的放射性废物引起人们的重视,由于放射性废物对人体和环境都存在辐射危害,所以如何对该种物质进行有效处理和处置成为时下最为重要的问题。以油气工程产生的NORM为对象,结合国内外对NORM废物的处理处置方法,从废物类型和核素水平出发,对NORM的存在形式及其处理、处置方法进行了分析和研究。

  关键词:油气工业;NORM;处理;处置;

  天然放射性物质,广泛分布在地球上的地层之中,依据其自身特性,放射性物质会随着各种各样的因素而进行迁移和变化。人类在与天然放射性物质相关的生产过程会对该物质进行收集和浓缩,而这种物质会对参与其中的工作人员造成风险。在油气生产过程中放射性物质会伴随着天然气以及原油和水的混合物进行迁移,并通过各种各样的方式于金属垢和盐垢之中,这些放射性物质会远远超过相关监管单位发布的危险水平,对接触或参与维护的工作人员带来风险。所以要对油气开发过程中的放射性物质进行处置,特别是要对放射性物质的废物进行有效的处理,避免放射性物质废物离开控制范围,保护群众的生命安全以及自然环境的安全。

  天然放射性物质(naturallyoccurring radioactivematerial,NORM)指自然界中天然放射性核素含量较高的材料。随着人类生产活动的不断扩大,国际上通常将NORM问题引申为不仅指天然放射性物质本身,还指由于人类活动引起天然放射性物质含量及其照射增加,以及由此引起的辐射防护问题。增加产生NORM问题的人类活动很多,如磷酸盐矿等伴生矿的开采、天然油气的生产开采等。

  天然放射性核素铀(U)、钍(Th)、钋(PO)、镭(Ra)、氡(Rn)广泛存在于地壳中。铀、钍的衰变产物镭及其化合物能溶于水。这些放射性物质易被有机质吸附,往往在油气藏的储集层被聚集,形成与油气伴生的关系。随着油气从地下开采到达地面,因温度、压力、酸碱度、饱和度、地层、流动状态等因素的改变,痕量的NORM也随之带出来,在井口装置主要形成盐垢、在油气分离站主要形成淤泥、在油气处理厂主要形成放射性薄膜和尘埃等废物。

1 油气工业中NORM废物的主要存在形式

  油气工业生产过程中的放射性物质通常分为淤泥和垢两种类型,垢又由金属和盐垢组成,继续细分后金属垢又由薄膜和刮屑构成,这些放射性物质的存在态势也较为丰富,能以湿态、干湿混合态以及干燥状态而存在。放射性物质通过吸附在任何金属内外表面,以及各类设备和安全防护装置上,如手套,衣服,头盔等,垢和淤的主要信息要素如下:

  1)盐垢。

  盐垢类型有碳酸盐垢和硫酸盐垢两种形式存在,Ra元素和其他元素具备类似的化学性质,所以Ra可以和硫酸盐垢和碳酸盐垢一样发生沉淀,随着产生化学反应,形成RaCO3或者RaCO4等物质,所以通常盐垢中含有的主要成分是228ra。

  2)金属垢。

  在金属挂屑中常常也包含226ra和228ra两种物质,在对管道进行监测时,也发现了210po和210pb等物质,而金属薄膜通常位于气体处理设备的表面上,通过222Rn进行吸附作用后生成,主要称为是210po和210pb。

  3)淤泥。

  淤泥中同样含有228ra和226ra,淤泥通常淤积在油气储罐的底部以及脱水容器内,在液化天然气的储罐中甚至也检测出了210po和210pb。所以,有机成分的含量从淤泥到垢的变化过程中,逐渐降低,228ra和226ra在其中的存量会影响后续的处理处置水平。

2 油气工业中NORM废物的处理

  针对NORM废物进行管理的重要环节是对NORM进行废物处理,科学的处理过程能够有效降低对废物进行二次处理的概率,并能够有效降低辐射防护的必要性。较为常见的NORM废物处理方法如下,首先对NORM废物进行有效的分类,分类方法为依照放射性强度进行分类或者通过处理方法进行分类,以及按照NORM废物的理化性质进行分类,完成分类后即做好了NORM废物处理的基础性步骤;接下来要对NORM废物进行减容处理,之所以进行这一步主要因为油气工业中产生的副产品或者废物含有容易燃烧的物质,可以利用这个特性通过燃烧来实现减容效果,同时完成了NORM废物的惰化作用。特别是对于产量较高的淤泥进行燃烧处理时,要建立专门的燃烧炉进行焚烧处理,为防止在淤泥燃烧的过程中使得放射性物质的活跃程度得到提升,所以要对燃烧炉进行一定的防辐射措施。在进行焚烧处理过程中,应当建立适当的废气回收系统,以及焚烧过程中产生的飞灰和废渣的处理,同时要对废气的放射性水平进行有效的监测,防止焚烧产生的放射性物质产生迁移或者扩散。应当注意在进行废水处理时可燃树脂也可以进行焚烧处理,通过减容操作后,应当通过水泥来浇筑焚烧废物,实现废物的固化,防止出现迁移。针对垢类等没有与油污接触的废物处理时,可以直接通过水泥进行固化。完成固化后,仍然需要放射性物质检查,以方便后续的运输,处理安全环境,在进行具体的减容措施时,可以针对现场的具体情况对某些处理环节进行变更或者删减。

  当前,大多数生产油气的公司对于NORM废物的处理都没有非常有效的处理,NORM废物大多在产生之后,堆放于具有保护措施的暂存容器或暂存设施中,这使得其始终存在放射性污染的可能。

3NORM废物的暂存

  暂存是废物处理后处置前的必然环节,暂存时间受技术条件、经济条件以及政策等多方面因素影响。以下仅对暂存过程进行分析,暂存过程通常是将NORM废物堆放在容器中或其他包装中,并对其进行有效的隔离和封存。贮存废物的容器或包装通常不会与NORM废物产生化学反应,并且该容器的材质需要具备积较强的防水性,以及适应各种环境温度的变化。容器本身应当保持干燥,承载容器的地面最好是经过了处理,有较强承载能力的地面。最后,要对贮存容器设置有效的保护措施,避免出现泄漏或者流出等情况,对地下水或者土壤造成污染。在贮存时,应当对容器进行有效的密封并在显著位置悬挂辐射类型标志和物质类型说明,应当在说明中以清晰和简明扼要的方式表明该容器中存有放射性物质,应当设立专人看管该容器,并进行放射性监测,监测过程应当建立监测日志。

  NORM废物的贮存过程,一般认为只能是一个短暂的过程,应当尽快协调进行下一步处置,但实践中往往不尽如人意。在长时间在暂存条件下,将放射性物质放置于开放或半开放环境中,可能对周边环境以及人员造成伤害。

4 油气工业中NORM废物的处置

  4.1NORM废物的处置

  在油气生产过程中产生的NORM废物通常具备较长的半衰期,其中主要物质226ra的半衰期长达上千年。因此要对NORM废物的处置过程选择合理的方案。避免自然环境以及相关人员长期处于放射性物质的威胁中。在进行处置方案的选择过程中,应当与相关管理部门进行有效的沟通,将NORM废物的存储情况提出书面说明,在处置过程中应当严格遵守相关部门的法律法规,并广泛征求听取居民以及舆论的意见,保持相关信息的真实度以及时效性。处理过程应当依据法律法规的相关规定,依照放射性物质的类型,特性如半衰期等进行处置方案的选择。我国的放射性物质处置通常划定了三个等级,即高,中,低三种,在处理方法上依据不同的等级进行掩埋、注入,以及专用设备处置等方式。例如浅埋方法,通常该方法应用在比活度较低的NORM废物处置过程,具体的处置过程通常采用在NORM废物上覆土的方法进行,覆土的标准通常为5m厚度,覆土标准为与周边地面保持持平,不得高于地面,覆土完成后应当对覆土位置进行地面平整。而填埋技术主要应用于水泥固化NORM废物,并且测定NORM废物的比活度不得高于50Bq/g。在进行填埋场所的选择时,应当首先勘察所选场地的地质结构是否足够稳定,填埋场所的地下是否具有较为明显的地下水源,要避免与地下水进行接触,避免放射性物质随着地下水进行迁移。地下注入法通常通过泥浆压裂技术将NORM废物注入井口,然后进行有效的覆盖封存,这种处置方法对于NORM废物的比活度没有明确的要求。

  总之,在对NORM废物进行处置方法的选择上,应当依据NORM废物自身的放射性能、NORM废物类型和处置方法的成本以及合理性等诸多方面进行考量。处置技术的可行性除了放射性影响以及风险,还应当来自于民众以及社会舆论对于该处置方法的相关意见。要保持处置过程公开透明,并将放射性危害控制在较为安全的水平。

  4.2NORM废物的排除和豁免

  根据ICRP机构提供的放射性物质的照射管理方针,针对238U和232Th的比活度在常态下为40Bq/kg,而ICRP的规定为放射性物质的比活度在1 000~10 000Bq/kg时作为是否要将放射性物质纳入监管的参考数值。其他的排出豁免相关说明中的规定为天然放射性物质的豁免比活度为1Bg/g,这个参考值通常用来判断那种材料能够进入豁免清单中接触监管,该值的判断依据通常为1mSv/a.国际上的防辐射安全标准中通常也采用了和《排除、豁免和解控概念的应用》相同的标准。通过对比国际上较为通行的放射性元素的豁免标准可以得出,我国的相关标准与国际标准没有较大差距,因此可以应用于油气生产过程中的NORM废物豁免标准。

5 结论与建议

  在环保工作和可持续发展战略不断推进的情况下,应对油气工业中产生的放射性废物给予充分重视,通过深入分析研究,加强对放射性废物的全面了解,充分认识到放射性物质对民众健康和环境安全的危害,有效掌握该种物质的存在方式,挖掘油气工业放射性废物的处理和处置途径,以便将其危害最小化。根据国外相关资料可知,油气工业NORM问题不小,应采取可行的安全防护措施控制放射性危害和影响。针对目前我国相关工作还不完善的现状,应加强研究和技术开发,建立从源头的油气开采到尾端废物处理完善的放射性废物管理体系,将相关影响降到最低。

参考文献

  [1]米宇豪,以恒冠,廖运璇,等.油气工业中放射性废物的处理和处置[J].核安全,2020,19(1):36-42.

  [2]伍浩松.核工业的辐射排放影响远小于石油和天然气工业[J].国外核新闻,2004(5):2122.

  [3]黄晓东.谨防油气开采中的天然放射性物质[J].石油与环境,1995(5):36.

作者:高超 单位:中国辐射防护研究院

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