รศ ดร สุพิชชา จันทรโยธา ภาควิชา...

รศ.ดร. สพชชา จนทรโยธาภาควชานวเคลยรเทคโนโลย

คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย

16 กรกฎาคม 2552

Henri Becquerel

“ กมมนตภาพรงส ”

อตสาหกรรม

การแพทย

การศกษาวจย

การเกษตร

พลงงานนวเคลยร

กากกมมนตรงสBiohazard

รศ.ดร.สพชชา จนทรโยธา ภาควชานวเคลยรเทคโนโลย คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย

บทนา

คาจากดความ ทบวงการพลงงานปรมาณระหวางประเทศ (International Atomic Energy

Agency)ไดใหความหมายของคาวา Radioactive waste ดงน“Radioactive waste is waste that contain or is contaminated with radionuclides at concentrations or activities greater than the ‘clearance levels’ as established by regulatory body and for which no use is foreseen”

ในกฎกระทรวง พ.ศ. ๒๕๔๖ทออกตาม พ.ร.บ ๒๕๐๔ ใหความหมายเปนภาษาไทยวา “กากกมมนตรงส หมายถง วสดในรปของแขง ของเหลว หรอกาซทเปนวสดกมมนตรงสหรอประกอบหรอปนเปอนดวยวสดกมมนตรงส ทมคากมมนตภาพตอปรมาตร หรอกมมนตภาพรวมสงกวาเกณฑปลอดภยทกาหนดโดยคณะกรรมการและผครอบครองวสดนนไมประสงคทจะใชงานอกตอไป และใหหมายความรวมถงวสดอนใดทคณะกรรมการกาหนดใหเปนกากกมมนตรงส”

รศ.ดร.สพชชา จนทรโยธา ภาควชานวเคลยรเทคโนโลย คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย

ระดบปลอดภย

รศ.ดร.สพชชา จนทรโยธา ภาควชานวเคลยรเทคโนโลย คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย

‘เกณฑปลอดภย’ ในทน หมายถงคาความกมมนตภาพตอปรมาตร (activity concentrations)หรอ คาความกมมนตภาพรวม (total activity) ทสามารถปลอยส สงแวดลอมได ทงน ตามเกณฑทคณะกรรมการกาหนดโดยประกาศในราชกจจานเบกษา

‘ระดบปลอดภย’

ความแตกตางของกากกมมนตรงสกบกากมลพษ

กากกมมนตรงสมความแตกตางจากกากมลพษ และ กากอตสาหกรรม อยางชดเจนตรงท

สามารถแผรงสได และ/หรอ บางกรณ สามารถใหความรอนไดอนเนองมาจากการแผรงส แตปรมาณรงสและความรอนทแผออกมานจะลดนอยลงเมอเวลาผานไป

คณสมบตอนนเปนขอทดของกากกมมนตรงส

เพราะกากมลพษอน เชน กากทปนเปอนสาร

แคดเมยม สารหน และ ปรอท จะคงความเปนพษ

ตอสงแวดลอมตลอดไป

รศ.ดร.สพชชา จนทรโยธา ภาควชานวเคลยรเทคโนโลย คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย

6

การแบงประเภทกากฯ โดยใชคณสมบตความเปนรงส

รศ.ดร.สพชชา จนทรโยธา ภาควชานวเคลยรเทคโนโลย คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย

High Level Waste

Low and Intermediate Level Waste

Exempt Waste (clearance level)

Very Low Level Waste (VLLW)

Low Level Waste (LLW)

Intermediate Level Waste (ILW)

Heat Generating Waste (HGW)

Act

ivity

Con

cent

ratio

n

กากกมมนตรงสสามารถแบงออกเปน 4 ประเภทตามความเปนรงส 1. Very low activity2. Low activity 3. Medium activity 4. High activity

ประเภทของกากกมมนตรงส

กากกมมนตรงสสวนใหญแบงประเภทตามคณลกษณะของความเปนรงส ดงน

• กากกมมนตรงสทมคาครงชวต ยาว หรอ สน

• กากกมมนตรงสระดบรงสตา ปานกลาง หรอ สง

• ระดบของความแรงรงสทใหรงสแอฟา หรอเบตา/แกมมา

รศ.ดร.สพชชา จนทรโยธา ภาควชานวเคลยรเทคโนโลย คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย

นอกจากนยงสามารถแบงตามคณสมบตทางกายภาพ เชน สถานะ ของแขง

ของเหลว หรอ กาซ

8

High-Level waste

Low-and Intermediate-level waste (short-lived)

Low-and Intermediate-level waste (long-lived)

Activity

300 years 10,000-100,000 years

Time

รศ.ดร.สพชชา จนทรโยธา ภาควชานวเคลยรเทคโนโลย คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย

กากกมมนตรงสสามารถแบงออกเปน 3 ประเภทตามความเปนรงสและคาคร งช วต

1. Low and medium activity, short life2. Low activity, and medium, long life 3. High activity, short and long life

ความสมพนธของความแรงรงสและเวลาทใชในการสลายตวของกากกมมนตรงสประเภทตาง ๆ

กากกมมนตรงส

ทางกายภาพ ความเปนรงส

ของแขง ของเหลว กาซ รงสสง รงสปานกลาง รงสตา

การคดแยกกากฯ

1.ทาใหเขมขน แลวเกบรวบรวม (Concentrate and Contain)2.การทาใหเจอจาง แลวระบายทง (Dilute and Disperse)3.การเกบทอดระยะเวลา และปลอยใหสารกมมนตรงสสลายตวไปเอง

(Delay and Decay)

คาครงชวต ส น ยาวชนดของรงส แอลฟา บตา

แกมมา นวตรอน

รศ.ดร.สพชชา จนทรโยธา ภาควชานวเคลยรเทคโนโลย คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย

หลกการจดการกากกมมนตรงส

การขนสงกากกมมนตรงส

บรรจภณฑ (Package)

Excepted package

Industrial package

Type A package

Type B package

Type C package

Type IP-2 Type IP-3 Type B(U) Type B(M)Type IP-1

รศ.ดร.สพชชา จนทรโยธา ภาควชานวเคลยรเทคโนโลย คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย

11

หบหอทจะนามาใชขนสงวสดกมมนตรงสไดนน จะตองไดรบการออกแบบ

ใหเหมาะสมกบชนดและกมมนตภาพของวสดกมมนตรงสทนามาบรรจ ถาวสด

กมมนตรงสทบรรจอยมโอกาสเสยงตอการเกดอนตรายสง วสดทจะนามาใชเปน

หบหอนนจะตองมความแขงแรงเพมมากขน หบหอขนสงวสดกมมนตรงสมแบบ

หลกๆ ดงน

หบหอแบบ Excepted

หบหอแบบน จะใชขนสงวสดกมมนตรงสทมกมมนตภาพนอยมาก เชน

เภสชภณฑรงส หรอวสดกมมนตรงสทใชในการปรบเทยบ เปนตน ซงการขนสงก

จะตองสอดคลองกบกฎระเบยบของทบวงการพลงงานปรมาณระหวางประเทศ

(IAEA) บนหบหอไมจาเปนตองตดฉลากรงส แตจะตองมตวเลขสหประชาชาตท

ใชกบวตถอนตราย “7” (United Nations dangerous goods number) ให

ชดเจน นอกจากนอตราการแผรงสจากพนผวจะตองตากวา 0.005 mSv/h ซงถอ

วาเปนระดบความเสยงอนตรายทนอยมาก

รปแบบของหบหอ

12

หบหอแบบ Industrial

หบหอแบบน จะใชสาหรบขนสงวสดกมมนตรงสทมกมมนตภาพจาเพาะตา

หรอวตถทมการเปรอะเปอนแบบหละหลวมบนพนผว วสดทขนสงดวยหบหอ

แบบ Industrial มกจะเปนแรยเรเนยม วสดกมมนตรงสจากธรรมชาตอนๆ หรอ

กากกมมนตรงสทมกมมนตภาพตา

หบหอแบบ Industrial มกจะขนสงทางรถยนตและรถไฟ แตไมคอยขน

ยายดวยเครองบน และหบหอชนดนจะไมทนตออบตเหตทรนแรง

รปแบบของหบหอ

13

หบหอแบบ A

หบหอแบบนจะใชสาหรบขนสงวสดกมมนตรงสทมกมมนตรงสภาพระดบ

ปานกลาง เชน เครองกาเนด Technetium หรอไอโซโทปรงสทใชในทาง

การแพทย

หบหอแบบ A ไดรบการออกแบบใหทนตออบตเหตทไมรนแรงมากนกและ

จะตองผานการทดสอบในสภาวะขนสงปกตตามระเบยบท IAEA กาหนด โดย

ปรมาณกมมนตภาพสงสดจะถกจากดไว นอกจากนอตราการแผรงสจากพนผว

ของหบหอจะตองตากวา 2 mSv/h ซงในการขนสงจรง มกจะมระดบรงสทตา

กวา 2 mSv/h มาก ทาใหเมอเกดกรณอบตเหตรายแรง ผลกระทบทางรงสท

เกดขนตามมาจะถกจากดตามไปดวย หบหอชนดนมกจะขนสงทางอากาศเพอ

ลดเวลาในการเดนทางเนองจากไอโซโทปรงสทางการแพทย มกจะมคาครงชวต

สน

รปแบบของหบหอ

14

หบหอแบบ B

หบหอแบบนมความแขงแรง มขนาดทหลากหลายและจะใชขนสงวสด

กมมนตรงสทมกมมนตภาพสง เชน เชอเพลงนวเคลยรใชแลว หรอวสด

กมมนตรงสทใชในการถายภาพดวยรงสในทางอตสาหกรรมทมหบหอขนาดเลก

หบหอแบบ B สามารถทนตออบตเหตทรนแรง และตองผานการทดสอบใน

สภาวะการขนสงทเกดอบตเหตตามระเบยบท IAEA กาหนด อตราการแผรงส

จากพนผวของหบหอจะตองตากวา 2 mSv/h แตหบหอเกอบทงหมดทมการ

ขนสงจรงมกจะมระดบรงสตากวา 1 mSv/h หบหอชนดนมกจะมการขนสงทาง

รถไฟแตกมบางกรณทมการขนสงทางรถยนต เครองบน และทางเรอ

รปแบบของหบหอ

15

หบหอแบบ C

หบหอแบบนมความทนทานแขงแรงสงมาก ไดรบการออกแบบมาเพอใช

ขนสงวสดกมมนตรงสทมปรมาณกมมนตภาพสง รวมไปถงวสดซ งสามารถแตก

ตวได

หบหอแบบ C จะตองผานการทดสอบในสภาวะการขนสงทเกดอบตเหตท

มความรนแรงมากกวาหบหอแบบ B ตามระเบยบท IAEA กาหนด เพอใหมนใจ

วาหากมอบตเหตทางอากาศเกดขนจะไมมสารกมมนตรงสรวไหลออกมา หบหอ

จะคงสภาพเดมและการสญเสยองคประกอบใด ๆ จะถกจากด

รปแบบของหบหอ

การตดปายฉลากการขนสงสารกมมนตรงส

United Nations Class Number 7“วสดประเภทสารกมมนตรงส”

รศ.ดร.สพชชา จนทรโยธา ภาควชานวเคลยรเทคโนโลย คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย

การตดปายฉลากการขนสง

รศ.ดร.สพชชา จนทรโยธา ภาควชานวเคลยรเทคโนโลย คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย

ปายฉลากการขนสง ตองระบ1. ชอสารรงส2. กมมนตภาพรงส

สาหรบ Yellow II และ III ตองระบ คาดชนการขนสง

Radioactive – III Yellow

Radioactive – I White Radioactive – II Yellow

ปายสาหรบขนสงวสด ฟชไซล

ปายขนสงวสดกมมนตรงส (Transport signs)ของประเทศไทย

บรรจภณฑเพอการขนสงตองผานการทดสอบ

การทดสอบ Package

การทดสอบแบบ Type A Package การทดสอบแบบ Type B Package

รศ.ดร.สพชชา จนทรโยธา ภาควชานวเคลยรเทคโนโลย คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย

IAEA ไดกาหนดใหบรรจภณฑทใชขนสงสารกมมนตรงสตองผานการทดสอบในสภาวะการขนสงปกต และ ในการเกดอบตเหต

ฉดนาใสภาชนะเปนเวลา 1 ชม. ใหภาชนะบรรจทหนก 5ooo kg หรอนอยกวาตกจากความ

สงทระยะ 4 ฟตลงบนพนราบ

แขง

ใชแรงกดประมาณหาเทาของ

นาหนกภาชนะเปนเวลา 24 ชม

ทงแทงเหลกขนาด

เสนผาศนยกลาง 1 ¼ นว หนก

5.9 kg จากความสง 3.3 ฟต

การทดสอบแบบ Type A Package(Normal Condition)

รศ.ดร.สพชชา จนทรโยธา ภาควชานวเคลยรเทคโนโลย คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย

Type A test requirement

Water Spray test

Free Drop Test

Stacking Test

Penetration Test

การทดสอบแบบ Type B Package(Accident Condition)

รศ.ดร.สพชชา จนทรโยธา ภาควชานวเคลยรเทคโนโลย คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย

กากกมมนตรงสระดบตาและปานกลางทไดจากการดาเนนการโรงไฟฟานวเคลยร

รศ.ดร.สพชชา จนทรโยธา ภาควชานวเคลยรเทคโนโลย คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย

กากของเหลวจากการดาเนนการของโรงไฟฟาพลงนวเคลยร BWR

24

กากกมมนตรงสท ไดจากการใชพลงงานนวเคลยร

โรงไฟฟานวเคลยรขนาด กาลงผลต 1000 MW เดนเครอง 1 ป จะผลตไฟฟาได 7 พนลานกโลวตต สามารถจายไฟฟาใหกบ 1 ลานครวเรอน จะมกากกมมนตรงสเกดขน ดงน

30 ตน ของเชอเพลงใชงาน

แลวตอป

3,000 ลตร ของกากทอยในรปผนกแกว (100 ลตร x 30 ภาชนะบรรจถากาก 30 ตนถกนาไปสกดซา)

200 ลบ.เมตร ของกากรงสระดบตาทไดระหวางจากการเดนเครองและหยดซอมบารง

ปรมาณของกากทไดจากการผลตไฟฟาขนาด 1000 MWe ในเวลา 1 ป

200 ม3

70 ม3

10 ม3

2.5 ม3 (สกดซา)

กากฯระดบรงสตา

กากฯระดบรงสปานกลาง

กากฯระดบรงสรงสสง(เชอเพลงใชงานแลว)

ปรมาตรและความแรงรงสของกากกมมนตรงสชนดตาง ๆทไดจากการดาเนนการของโรงไฟฟานวเคลยร

การจดการกากกมมนตรงสและเชอเพลงใชแลวกากจากการเดนเครองปฏกรณแบงเปน 3 ประเภท

1. กากกมมนตรงสระดบความแรงรงสตาและปานกลาง :กากประเภทนจะถกจดการ บาบด และ แปรสภาพ ในโรงไฟฟาใหอยในรปทสามารถนาไปจดเกบไดอยางปลอดภย ทกประเทศทมการใช พลงงานนวเคลยรจะมประสบการณในการจดการกากฯประเภทนเปนอยางดมาชานาน จงไมใชประเดนสาคญทมผลตอโครงการโรงไฟฟานวเคลยร

เครองกรองตางๆ ผงเรซน พลาสตกไวนล

ขยะจากการชาระการเปรอะ

เปอน

ชดเสอคลม หมวก รองเทา

ขยะแหงจะถกบรรจลงถง

อปกรณ ถงบรรจกาก

2. กากกมมนตรงสระดบความแรงรงสสง: เปนกากฯทไดจากการสกดเชอเพลงใชแลว

3. แทงเชอเพลงใชแลว(ทไมประสงคจะนาไปทาการสกดซา)

ท งสองชนดมปรมาณกมมนตภาพรงสสงและประกอบดวยสารทมคาครงชวตยาวจงจาเปนตองหาสถานทเกบทหางไกลชมชนและมความมนคงเปนพเศษ ดงนนประเทศทจะมโครงการโรงไฟฟานวเคลยร จะตองมนโยบายการจดการและจดเกบกากกมมนตรงสประเภทน

การจดการกากกมมนตรงสและเชอเพลงใชแลว

ตวอยางกากกมมนตรงสของแขงระดบความแรงรงสตา (Low Level Wastes, LLW) จากการขนรปเชอเพลงนวเคลยร

Vinyl plastic

Ventilation Filter

Water filtersResin powder

Trash of Cleaning racks

รศ.ดร.สพชชา จนทรโยธา ภาควชานวเคลยรเทคโนโลย คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย

LLW and ILW

รศ.ดร.สพชชา จนทรโยธา ภาควชานวเคลยรเทคโนโลย คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย

การถอดเปลยนอปกรณทถกอาบรงส

Protective Equipment

30

Maintenance on pump

รศ.ดร.สพชชา จนทรโยธา ภาควชานวเคลยรเทคโนโลย คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย

อปกรณทเปรอะเปอนกมมนตรงส

การแปรสภาพกากกมมนตรงส (Waste Conditioning)

การผนกกากฯทบรรจในถงซเมนตดวยซเมนต (Concrete container filled with cement)

การอดถงบรรจกากฯดวยความดนสง (Solid Waste compaction)

รศ.ดร.สพชชา จนทรโยธา ภาควชานวเคลยรเทคโนโลย คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย

Compression Unit

เครองอดกากฯ

ของแขงแหงลง

ในถงเหลก

200 ลตร

รศ.ดร.สพชชา จนทรโยธา ภาควชานวเคลยรเทคโนโลย คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย

สถานทเกบชวคราวของกากกมมนตรงสระดบรงสตาและปานกลาง (LLW and ILL Interim Storage)

ฉลากตดทถงแสดงคา

กมมนตภาพรงสทผว

ภาชนะ ปรมาณสารรงส

และคาดชนการขนสง

รศ.ดร.สพชชา จนทรโยธา ภาควชานวเคลยรเทคโนโลย คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย

Short –Lived Wastes

TRU wastes

Alpha waste

Very low level wastes

รศ.ดร.สพชชา จนทรโยธา ภาควชานวเคลยรเทคโนโลย คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย

สถานทเกบชวคราวของกากกมมนตรงสระดบรงสตาและปานกลาง (LLW and ILL Interim Storage)

TRU waste เปนธาตทม เลขอะตอมสงกวายเรเนยมสวนใหญสลายตวใหรงสแอลฟา

ทจดเกบกากกมมนตรงสระดบตา(LLW Disposal Site)

Above ground Vault

SFR is located 55 meters below the bottom of the sea.

Intermediate-level waste repository, Sweden.

Placement of containers in rock cavern in SKB's SFR low- and intermediate-level waste repository in Sweden.

Waste silo in SKB's SFR low- and intermediate-level waste repository in Sweden. The silo is divided into shafts into which the waste is lowered by overhead crane

รศ.ดร.สพชชา จนทรโยธา ภาควชานวเคลยรเทคโนโลย คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย

Finland : LLW SILO

A low-level waste (LLW) silo at the LLW/ILW repository at TVO's

Olkiluoto site in Finland.

รศ.ดร.สพชชา จนทรโยธา ภาควชานวเคลยรเทคโนโลย คณะวศวกรรมศาสตร จฬาลงกรณมหาวทยาลย

Low-level and Intermediary-level waste (LLW/ILW) repository at TVO's Olkiluoto site in Finland.