0前言
我国放射性污染废金属产生量逐年增加,开展废金属熔炼再利用工作，具有以下必要性：（1）可减少废物产生量，有利于环境保护和经济可持续发展；（2）可消除安全隐患，减少大众对放射性废物流向问题的顾虑；（3）可大大提高废金属材料的使用价值；（4）熔炼使得金属中大部分放射性核素吸附在小体积的熔渣中，可减小放射性废物的处置空间及成本。
对放射性污染废金属的处理，目前国内外主要采用直接处置、表面去污和熔炼去污等方法。本文旨在根据国家法规、政策及标准的要求，对国内放射性污染废金属熔炼循环再利用的工艺及技术路线进行研究，提出优化方案，从而制定出核电站污染废金属再利用的技术路线图。
1国家政策和社会效益
1.1 法规政策要求
《环境保护法》提出了要求废物再循环再利用的环境保护政策。
《放射性污染防治法》规定了“国家鼓励、支持放射性污染防治的科学研究和技术开发利用，推广先进的放射性污染防治技术，尽量减少放射性废物的产生量”等。
《循环经济促进法》规定了固体废物再利用和资源化的具体要求。
《放射性废物安全管理条例》规定，放射性废物安全管理应坚持“减量化、无害化和妥善处置、永久安全”的原则，该原则也是放射性废物安全管理的目标和核心内容。
1.2标准要求
国际原子能机构IAEA技术文件《放射性废物的最小化和分离》提出了：再利用是指将废物直接或者经修复、翻新、再制造后继续作为产品使用。再循环是指在循环经济中，通过废弃物回收、综合利用，将废物再次变成可用资源再利用。
欧洲委员会（EC）在《放射性材料在审管核领域内的再循环再利用》中将污染废金属再循环再利用分为四级： A级、B级、C级、D级。
中国国家标准主要有《电离辐射防护和辐射源安全基本标准》GB 18871-2002；《核设施的钢铁、铝、镍和铜再循环、再利用的清洁解控水平》GB 17567-2009；《拟再循坏，再利用或作非放射性废物处置的固体物质的放射性活度测量》GB/T17947-2008。
2 核电站放射性污染废金属产生情况
2.1污染废金属中的放射性核素
核电站在运行中产生了污染金属的放射性核素：1）直接产生的裂变产物，进入了一回路冷却剂中，对与其直接接触的金属产生放射性污染；2）通过活化产生的放射性污染核素，对金属部件形成污染，产生了放射性污染废金属。
核电站主要的放射性污染核素为Co-60、 Mn-54、Co-58、Ag-110m、Cs-134、Cs-137、Sb-124和Sb-125。
2.2污染废金属的数量估计
污染金属材料主要为不锈钢、少量碳钢和铁。以掌握的资料为例，来说明回收再利用的潜力：截至2016年，秦山核电站存有放射性污染废金属存量1390t，未来每个机组产生废金属量约10t/a；田湾核电站存有38t，未来每个机组产生放废金属为约2t/a。以上两个核电站包含了国内主要堆型，保守地取平均值6t/a为未来国内核电站每个机组的废金属年产生量。
2.3污染废金属的放射性水平
典型的废金属污染水平为：表面剂量率<1.7μSv/h，β表面污染水平<20 Bq/cm²。主要污染核素为：Co-60、Mn-54、Sb-124、Ag-110m，其总活度分别为1.62×107Bq、2.16×106Bq、3.33×104Bq、6.63×104Bq。
3放射性污染废金属再循环利用技术路线
3.1 污染废金属的预处理
一般放射性废金属的预处理过程包括分类、分拣和预去污。
以国内某熔炼厂为例，其接收的放射性废金属均已在原产生地进行了去污和初步处理，使α表面污染水平<25Bq/cm2、β表面污染水平<40Bq/cm2。放射性废金属进熔炼厂后，对废金属放射性水平进行检测，对于检测发现的不符合接收标准的放射性废金属，装入标准钢桶中送往固体废物库暂存，待熔炼能力提高后再进行熔炼去污处理，目前熔炼厂尚不具备进行表面去污处理的条件。
通过分析，目前放射性废金属熔炼前预处理工艺存在主要问题：1) 分拣工序不够细致，不利于熔炼过程中材料成分控制；2) 熔炼厂无预去污装置，对于不符合接收要求的废金属无法处理再利用；3) 放射性废金属污染水平接收限值较低，接收的门槛高导致接收的废金属较少，大部分废金属无法实现再利用。因此，熔炼前放射性废金属预去污技术在一定程度上影响了放射性废金属的再利用率。
因此，本文提出了两种预处理优化方案：
方案①，建议废物产生单位（核电站）开展废金属预处理，并增加废物符合性判断手段，对于满足熔炼厂接收要求的废金属方可出厂运输。熔炼厂接收限值即为熔炼限值，接收后的废金属分类、切割后即可熔炼处理。有利于降低熔炼厂废物产生量。
方案②，建议由区域处理中心与熔炼厂联合处理废金属。该方案可先将不满足熔炼厂接收限值的废金属运到区域处理中心预处理，可提高熔炼厂接收能力，提高金属回收率；降低废物产生单位废金属分类、预处理及暂存的压力。
3.2污染废金属的熔炼技术及装备
某熔炼厂为例，目前接收的放射性表面污染水平（β）在4～40Bq/cm2的废金属材料，经熔炼去污后，浇铸的产品其表面污染水平（α）低于0.004Bq/cm2，（β）低于0.016Bq/cm2；熔炼后的碳钢和不锈钢钢锭铀残留量＜2～3μg/g，去污系数180左右；铝锭中铀残留量＜6μg/g，去污系数＞100，金属产品和钢锭中铀的活度浓度值＜0.6Bq/g，低于GB27742-2011《可免于辐射防护监管的物料中放射性核素活度浓度》标准中免管浓度值1Bq/g的要求。
3.3 去污后金属再利用的产品形式及制造工艺
（1）废金属再循环利用的途径
放射性废金属再循环和再利用产品受到很多因素的影响：1) 国家的废物政策、清洁解控标准；2）成本的考虑、经济的合理性；3）技术可行性；4）公众和社会的接受性。
根据放射性废金属污染程度的不同，再循环利用通常有两种途径：1）对表面去污后放射性水平不满足直接解控的要求，但可以满足相关再循环再利用的要求，放射性废金属被送往由监管部门批准的专门处理设施熔炼后。根据金属锭产品的放射性水平不同进行有条件解控进入公共领域再利用，即B级或C级。2）对污染水平较高，送往专设的放射性废金属熔炼后的金属锭产品在核工业体系内再循环再利用，如用于生产废物桶、钢箱等废物包装容器或辐射屏蔽体等，即D级。
（2）再利用产品制造技术难点
放射性废金属再利用产品制造技术的难点在于：在满足熔炼去污后金属的残留放射性要求的前提下，金属还需要通过多道精炼、去杂质工艺调整成分，优化材料组织和力学性能，使其满足特定产品的制造要求。
4 结论
（1）保守地取平均值6t/a为未来国内核电站单机组的废金属年产生量，未来全国核电站所有机组的废金属年产生量约1400t/a。
（2）典型的废金属污染水平为：表面剂量率<2μSv/h，β表面污染水平<20Bq/cm²。主要污染核素为：Co-60（总活度1.7×107Bq）、Mn-54（总活度2.2×106Bq）、Sb-124（总活度3.4×104Bq）和Ag-110m（总活度6.7×104Bq）。
（3）从资源再利用的角度来看，目前的熔炼工艺技术仍需要进行改进，以提高钢锭的成分、物理和化学等性质；从废金属再循环利用的最大化角度出发，需提高熔炼厂的废金属接收限值。
（4）废金属再利用产品的主要利用方向是在核工业内部使用，制造成废物钢桶、钢箱和屏蔽体等，既实现了放射性废金属的再利用，又规避了公众对废金属流入社会的担忧问题。
（5）提出了核电站放射性污染废金属的再循环利用路线图。
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