TWI407455B - 超鈾儲存設施之拆除裝置及其方法 - Google Patents

Description

超鈾儲存設施之拆除裝置及其方法

本發明係一種有關超鈾儲存設施之拆除裝置及其方法，尤其係指一種針對大型超鈾手套箱拆除過程中，α污染隔離效益與輻射安全防範作業需求所建立之隔離帳篷及負壓通風系統之作業程序及設備。

中、小型α污染手套箱係以整體移除技術移除，將手套箱周邊管路切割封口，整體手套箱裝入大型PVC袋，並以大型膠帶封口及纏繞，以防止手套箱內α污染外洩，以及減少不必要之二次超鈾廢棄物產生。

核能研究所核化學實驗室兩個大型超鈾手套箱(如附件一所示，其中a係為Unit 20大型超鈾手套箱，b係為Unit 21大型超鈾手套箱。)，均屬超鈾重污染設備。其中手套箱內部之各板面，骨架及設備等均已遭受α物質的污染，特別是Pu-239與Pu-240的污染。Unit 21手套箱之尺寸為305cm寬、202cm深、478cm高，其三面(前、左側及頂面)係由大片10mm厚之壓克力板(perspex)與不銹鋼(304 L)骨架(Frame)所構成，另三面(後、右側及底面)則由3mm厚之304 L不銹鋼板焊接而成，分別與牆面及地面緊貼，整個手套箱座落於25cm高的水泥基座上。手套箱內部有一大型廢液沉澱處理槽，此槽係專用於收集所有超鈾廢液，並以碳酸鈣共沉法，將廢液中之鈽含量降至10μg/l以下，再將處理過之濾液輸送至化工組液體廢棄物處理廠處理。由於手套箱體積龐大及內部結構因素，無法一次整體移出。另一個Unit 20手套箱係由一大一小兩個手套箱相連而成的L型手套箱，底箱之尺寸為350cm寬、170cm深、130cm高，底箱左端豎立一個寬70cm、深150cm、高180cm的小手套箱，並有幾根小尺寸之管路自底箱穿入其中，整個手套箱座落於15cm高的水泥基座上。手套箱內部裝有六部中、大型泵浦及許多管徑不同之不銹鋼管路(ψ≦2.5)，專司各廢液暫存桶槽與Unit 21手套箱 沉澱處理桶槽之廢液輸送用。兩手套箱內之設備與管路，以及手套箱板面之內面，均已遭到超鈾同位素之污染，其α污染值分別介於1.5×10⁶~4.1×10⁷Bq/100cm²(Unit 21)及4.1×10⁶~8.5×10⁷Bq/100cm²(Unit 20)，此值是利用擦拭試驗(Smear Test)測得之結果。

本發明目的為配合採用〝就地切割技術〞，在手套箱周圍搭建一座隔離帳篷，其製作係以鍍鋅方管50×50×3.2'mm作支架，並使用PC透明板(聚碳酸酯板Polycarbonate Sheet)厚9.5'mm當面板，直接固定於支架內側，板與板或壁之間保持緊密，所有接縫處全用矽膠封閉，以達氣密之要求。以Unit 21手套箱拆除為例；區隔送風機組室(簡稱G32室)與手套箱的操作空間，設置一座隔離帳篷(如附件二所示)，設計之隔離帳篷共有六個區域，包含一間「拆除作業區」及五間「氣閘室」：「拆除作業區」簡稱C1(尺寸為400L×420W×500cm H)負壓值為-30mm W.G.，係供手套箱拆除工作之場所。五間氣閘室有「人員進出室一」簡稱A1(尺寸為154L×156W×250cm H)負壓值為-10mm W.G.、「人員進出室二」簡稱A2(尺寸為192×156×250cm H)負壓為-8mm W.G.、「人員進出室三」簡稱為A3(尺寸為154×156×250cm H)負壓為-6mm W.G.，係供人員污染量測及污染防護衣物、手套脫卸之場所，並作為緩衝區以杜絕拆除作業區內之α污染不至於擴及G32室，讓輻射工作人員能安全撤離隔離帳篷。「大型物件移出室一」簡稱B1(尺寸為250×223×300cm H)負壓值為-14mm W.G.、「大型物件移出室二」簡稱B2(尺寸為250×223×300cm H)負壓值為-10mm W.G.，係供手套箱拆除後大型超鈾廢棄物(沈澱桶槽、手套箱面板、鋼板等)經PVC袋層層包裹及表面污染量測，讓大型超鈾廢棄物能在無α污染外洩情況下安全移出隔離帳篷。

隔離帳篷系統功能如下：

(1)體積(長915cm×寬420cm×高500cm)；符合拆除作業空間需求設計。

(2)骨架支撐力與面板材料承受應力、透明度、防火性等均經特殊規劃與設計；面板材料透明度讓帳篷外指揮人員適時掌握帳篷內輻射工作人 員拆除狀況，以及在拆除工作時發生意外事件之支援。

(3)隔離帳篷內側之面板材料表面設計，需平滑性、平整性。每批次作業工作完成後，需以面板表面清除並偵測(可以在面板上覆蓋透明PVC布，於每批次作業工作完成後更換清潔透明PVC布)，以降低空浮濃度。

(4)設計輻射工作人員進出室三間；人員進出室可提供人員污染量測及污染防護衣物、手套脫卸之場所。三間人員進出室均維持穩定的氣體流向、足夠的換氣量及負壓需求，有效防範α污染外洩。

(5)設計大型物件移出室二間；做為手套箱拆除後之大型物件(沉澱桶槽、手套箱面板、鋼板等)之移出。二間物件移出室均維持穩定的氣體流向、足夠的換氣量及負壓需求，有效防範α污染外洩。

(6)隔離帳篷「拆除作業區」設置一般性(污染防護衣物、防污措施之PVC布與輻防踏墊、小型廢棄物)超鈾廢棄物傳送口與取樣傳送口。

(7)配屬拆除工具、氣源、電源、吊車、照明、擴音、攝影及超鈾廢棄物輸出等相關要件配置之空間。

(8)符合負壓通風系統風管、蝶閥、支架、HEPA過濾器、百葉格柵等出入口接頭及支撐工作台需求設計。

因大型超鈾手套箱採用〝就地切割技術〞(In-Site Cutting Technique)進行拆除，為防止污染進一步擴散，需於待切割手套箱周圍搭建一個阿伐氣密式之隔離帳篷，為使隔離帳篷各區域能維持穩定的氣體流向、足夠的換氣量及負壓需求，來有效防範α污染外洩，必須裝設一套負壓通風系統以配合隔離帳篷之運轉(如附件三所示，其中a係為負壓通風系統之送風機組，b係為負壓通風系統之排風機組)。負壓通風系統裝置有送風機組、排風機組、HEPA過濾箱組、各式蝶閥/風閘及風管，確保帳篷內各區域負壓由-6mm W.G.→-8mm W.G.→-10mm W.G.→-10mm W.G.→-15mm W.G.→-30mm W.G.成漸近階梯式負壓通風，使氣體由低污染區往高污染區流動，有效防 止α污染向外擴散，以增進其處理超鈾設備除役之安全性。本設計氣密式隔離帳篷及通風系統，乃依據大型超鈾設施拆除作業程序與輻射防護安全法規之需求條件而設計。

隔離帳篷各區域負壓、通風法規需求條件

用於提供穩定隔離帳篷各區域負壓差之負壓通風系統運作情形如下：

一、運轉時

(1)排風機及送風機均各配置一台備份機組，當以「自動」運轉時，如運轉中之機組因故停止運轉，備份機組可自動接替運轉。

(2)以「自動」運轉時，排風機先行起動，然後再起動送風機，俾使負壓易於建立。送風機及排風機之「運轉」、「停止」均裝設有顯示燈號在監控控制盤上，紅燈代表送/排風機運轉中蝶閥全開，綠燈代表送/排風機停止運轉蝶閥全關。

(3)排風機及送風機負壓蝶型控制閥裝於排風機HEPA前及送風機HEPA後，以及各氣閘室進風與回風口，亦裝設有蝶閥，當系統運轉起動，同時將相關之三通電磁閥激磁，開啟控制閥門。此閥係選用失效閥型，失去動力時會自動關閉，可防止「拆除作業區」內α污染空氣倒流，避免造成α污染擴散於各風管及G32室。

二、停機時

(1)送風機先停機，同時關閉10"送風蝶閥，再關閉排風機，以及關閉10"排風蝶閥，待送風及排風蝶閥均關閉時再將各氣閘室8"蝶閥關閉。

(2)送風機A，B及排風機A，B任一串運轉時，其餘作為備用，以符合運轉原則。

(3)當電源停電時，各蝶閥須關閉(彈簧驅動)，送/排風機停止運轉，復電時，再重新啟動A串或B串送/排風機，同時開啟各蝶閥。

(4)設備操作切於「AUTO」時，可作連貫動作，切於「MANU」時，可獨立控制任一蝶閥或風機的動作。

(5)當負壓通風系統室(簡稱A49室)的高負壓系統排風機運轉後，本系統方可有效啟動運轉。

(6)若系統異常發生時，有警報裝置，使值班人員進行緊急處理。

第一圖為Unit 21超鈾手套箱拆除之隔離帳篷、負壓通風系統立體結構示意圖，如圖所示，隔離帳篷之工作範圍包括：拆除作業區10(簡稱C1)、人員進出室一9(簡稱A1)、人員進出室二8(簡稱A2)、人員進出室三6(簡稱A3)、大型物件移出室一5(簡稱B1)、大型物件移出室二4(簡稱B2)，共計六個區域，也就是一間拆除作業區10，五間氣閘室。

隔離帳篷包含一間拆除作業區10(C1)與五間氣閘室(A1、A2、A3、B1、B2)，為使隔離帳篷內各區域氣體由低負壓往高負壓漸進階梯式流向之負壓狀態，以有效控制α粒子空浮流向，需建造一套負壓通風系統以配合隔離帳篷之運轉，負壓通風系統工作範圍包括四個系統：第一系統為送/排風機組15裝置，內含：送/排風主機、前置過濾器、絕對過濾器、10"蝶閥與風閘，共計二組，其中一組為正常運轉操作，另一組為備用操作(送風機組1在G32室/排風機組15在排風機組室(簡稱A44室))。第二系統為通風管路裝置，內含：送風機組1後連接一條風管管路經手動風量風閘，再經 集風箱後分設五條管路進入五間氣閘室，也就是五間氣閘室均設有獨立之送風管路2與回風管路，並在各氣閘室進風/回風管路設有8"蝶閥與手動平衡風閘，最後五間氣閘室之負壓回風匯集於拆除作業區10前置之集風箱再通入拆除作業區10，經由拆除作業區10後置之集風箱經管路進入排風機組15，前置集風箱與後置集風箱內皆設有HEPA過濾箱組。第三系統為儀控裝置，內含：送/排風主機開關、蝶閥開關、警報系統、二組送/排主機自動交替運轉均連線在系統控制盤，並設置為手動開關與自動開關。第四系統為負壓監測裝置，內含：各區域包括C1、A1、A2、A3、B1、B2、G32及輻射偵檢區(簡稱G13廊道)等八處皆設有負壓偵測點，隔離帳篷六間區域連線在帳篷外負壓指示器上並顯示負壓值，八處負壓偵測點由電腦軟體監測並紀錄，同時顯示在G13廊道牆壁之大型看板上。

有關輻射工作人員進/出隔離帳篷之輻射防護程序如下：

1.輻射工作人員進入隔離帳篷拆除作業區10操作程序

(1)第一層防護內衣物著裝包括：白色棉質長袖上衣、長褲、棉襪，並穿上工作鞋(著裝前脫卸個人衣物)。

(2)第二層內層防護衣物著裝包括：含頭帽、鞋套之連身白色防護衣、棉質白色手套。

(3)第三層內層防護衣物著裝包括：含頭帽、鞋套之連身白色防護衣、外科用橡膠手套。

(4)戴上防護面具。

(5)第四層全罩式外層供氣防護衣物著裝包括：含頭罩、鞋套、手套之連身法式外層供氣防護衣、棉紗工作手套、止滑工作膠鞋。

(6)進入隔離帳篷拆除作業區10，插上供氣氣管於防護衣上，從事拆除工作。

2.輻射工作人員撤離隔離帳蓬拆除作業區10操作程序

(1)第四層全罩式外層供氣防護衣物卸裝包括：在拆除作業區10脫卸棉 紗工作手套、拔除供氣氣管、脫卸止滑工作鞋、脫卸第四層全罩式外層供氣防護衣。

(2)第三層內層防護衣物卸裝包括：在人員進出室一9脫卸外科用橡膠手套、脫卸第三層內層防護衣。

(3)第一道α污染防制檢測包括：在人員進出室二8接受輻防人員以手提式α污染偵檢器做全身衣物、防護面具污染偵檢。

(4)第二層內層防護衣物卸裝包括：出隔離帳篷在G32室門口脫卸棉質白色手套、脫卸第二層內層防護衣。

(5)第二道α污染防制檢測包括：在防護面具卸除室(簡稱G30室)卸除防護面具並接受輻防人員污染擦拭量測，以及以足部α偵檢器進行鞋底α污染偵測。

(6)第三道α污染防制檢測包括：在污染檢測登錄室(簡稱G35室)接受輻防人員鼻孔α污染擦拭檢測與檢測登錄，以及在G13廊道以手足α/β偵檢器進行手部與足部α偵檢。

(7)第一層防護內衣卸裝包括：脫卸白色棉質長袖上衣、長褲、棉襪及工作鞋，並至沐浴間沖洗身體，再穿回個人衣物。

1‧‧‧送風機組

2‧‧‧送風管路

3‧‧‧集風箱組

4‧‧‧大型物件移出室二(B2)

5‧‧‧大型物件移出室一(B1)

6‧‧‧人員進出室三(A3)

7‧‧‧進風集風箱組

8‧‧‧人員進出室二(A2)

9‧‧‧人員進出室一(A1)

10‧‧‧拆除作業區(C1)

11‧‧‧Unit 21大型超鈾手套箱

12‧‧‧取樣傳送口

13‧‧‧回風集風箱組

14‧‧‧回風管路

15‧‧‧排風機組

16‧‧‧一般性超鈾廢棄物傳送口

第一圖係為Unit 21超鈾手套箱拆除之隔離帳篷、負壓通風系統立體結構示意圖。

1‧‧‧送風機組

2‧‧‧送風管路

3‧‧‧集風箱組

4‧‧‧大型物件移出室二(B2)

5‧‧‧大型物件移出室一(B1)

6‧‧‧人員進出室三(A3)

7‧‧‧進風集風箱組

8‧‧‧人員進出室二(A2)

9‧‧‧人員進出室一(A1)

10‧‧‧拆除作業區(C1)

11‧‧‧Unit 21大型超鈾手套箱

12‧‧‧取樣傳送口

13‧‧‧回風集風箱組

14‧‧‧回風管路

15‧‧‧排風機組

16‧‧‧一般性超鈾廢棄物傳送口

Claims (8)

1. 一種超鈾儲存設施之拆除方法，其步驟包括：(a)就地切割技術在「拆除作業區」拆除超鈾污染手套箱後，將大型超鈾廢棄物經PVC袋第一層包裹，移至「大型物件移出室一」，再經PVC袋第二層包裹，移至「大型物件移出室二」，再經PVC袋第三層包裹，最後經輻防偵測在無污染情況下移出隔離帳篷裝入盛裝容器；(b)建造於手套箱周圍之氣密式隔離帳篷配合負壓通風系統運轉，使隔離帳篷內氣體由低負壓往高負壓漸進階梯式流向之負壓狀態，有效控制α粒子空浮流向；(c)負壓通風系統運轉啟動後，同時將相關之三通電磁閥激磁，開啟控制閥門，此閥係選用失效閥型，失去動力時會自動關閉，可防止「拆除作業區」內污染空氣倒流，避免造成污染擴散室；(d)停機時由送風機先停機，同時關閉送風蝶閥，再關閉排風機及排風蝶閥，待送風及排風蝶閥均關閉時再將各氣閘室8"蝶閥關閉，可避免管路遭受污染。
2. 依據專利範圍第1項所述之超鈾儲存設施之拆除方法，其中負壓通風系統工作範圍包括四個系統：第一系統為送/排風機組裝置，第二系統為通風管路裝置，第三系統為儀控裝置，第四系統為負壓監測裝置。
3. 依據專利範圍第2項所述之超鈾儲存設施之拆除方法，其中第一系統之送/排風機組裝置包括：送/排風主機、前置過濾器、絕對過濾器及蝶閥與風閘。
4. 依據專利範圍第2項所述之超鈾儲存設施之拆除方法，其中第二系統之通風管路裝置包括：送風機組後連接一條風管管路經手動風量風閘，再經集風箱後分設五條管路進入五間氣閘室，也就是五間氣閘室均設有獨立之送風管路與回風管路，並在各氣閘室進風/回風管路設有蝶閥與手動平衡風閘，最後五間氣閘室之負壓回風匯集於「拆除作業區」前置集風 箱再通入「拆除作業區」，經由「拆除作業區」後置集風箱經管路進入排風機組，前置集風箱與後置集風箱內皆設有過濾箱組。
5. 依據專利範圍第2項所述之超鈾儲存設施之拆除方法，其中第三系統之儀控裝置包括：送/排風主機開關、蝶閥開關、警報系統、二組送/排主機自動交替運轉均連線在系統控制盤，並設計為手動開關與自動開關。
6. 依據專利範圍第2項所述之超鈾儲存設施之拆除方法，其中第四系統之負壓監測裝置包括：設有負壓偵測點，隔離帳篷設有負壓指示器，負壓偵測點由電腦軟體監測並紀錄，同時顯示在看板上。
7. 一種超鈾儲存設施之拆除裝置，其中包括：(a)一座隔離帳篷建置於手套箱周圍以防範鈽α污染擴散；(b)一套負壓通風系統以配合隔離帳篷之運轉。
8. 依據專利範圍第7項所述之超鈾儲存設施之拆除裝置，其中隔離帳篷包含一間「拆除作業區」與五間「氣閘室」。