医用放射性废水衰变池设计.doc

附录8
医用放射性衰变池设计方案
一.液体衰变池设计方案
1 原则及要求
衰变池的结构和容积必须保证核医学科所排放的放射性废液，满足国家医院放射性废水的排放标准。为此，衰变池的设计应满足以下要求：
⑴衰变池采用三级分隔连续式衰变池，池内设导流墙，推流式排放。衰变池的容积按医院放射性废水可排放标准浓度计算。
⑵根据国家环保总局2003年发布的《医院污水处理技术指南》，医院放射性废水可排放浓度范围为3.7×102Bq/L~3.7×105Bq/L。
⑶在衰变池前设置化粪池，用以沉淀消化固形物，其所含的放射性也得以衰减并防止固形物进入衰变池。
2 设计方法及过程
2.1 计算参考数据：
2.1.1 核医学科门诊病例
⑴医院核医学科开展显像诊断，所使用的放射性源[99mTc]，假设每位病人平均使用活度为5.55×108Bq(15mCi)；平均每位病人排尿两次，排出量约为600ml[1]，每次抽水马桶用水量约为6L[2]，总用水量约为12.6L；假设病人出院时排出量为给药量的33%[3]，为1.85×108Bq。
⑵医院核医学科开展甲亢治疗，假设每位病人使用的131I活度为3.7×108Bq（10mCi）；平均每位病人排尿一次，排出量约为300ml，抽水马桶用水量约为6L，总用水量约为6.3L；假设病人出院时排出量为给药量的20%[3]，为7.4×107Bq。
2.1.2 核医学科住院病例
⑴医院核医学科开展甲癌治疗，则使用的131I治疗最大用量：7.4×109Bq(200mCi)；病人出院时体内残留131I携带量限值为400MBq(0.4×109Bq)；病人一般住院7天，住院病人废水量约为100L/床.日（按照《医院污水处理技术指南》中参考数值100～200L/床.d中最小值计算，如参照《医院污水处理技术指南》最大值计算，则核医学科室每天一个住院病人所需衰变池容积为6.28m3~22.9m3，建设运行维护不方便），病人住院期间，131I从尿中排出量约为给药量的66%[4]，则131I的排放量为4.884109Bq。
2.2 计算方法及过程：
2.2.1废水达标的计算方法
根据放射性物质的活度衰减公式：N=N0e-λt(式中N0为病人出院时排放的每升废水的放射性活度，N为医院放射性废水可排放的活度范围（3.7×102Bq~3.7×105Bq），λ为衰变常数：λ=㏑2/T1/2，T1/2为放射性元素的半衰期；t为达到医院可排放的放射性污水活度标准所用的时间)
由N=N0e-λt，得出t=㏑N0/N／λ
代入计算参考数据，则达到可排放放射性废水活度所用的时间t99Tc=32h~92h（1.4d~3.9d），tI甲亢=41.7d~124.9d，tI甲癌 =35.3d~118.6d。
2.2.2衰变池的容积计算方法
根据放射性物质活度衰减公式得出：
=e-λt (n为日排放放射性废水人数，N0为病人出院时排放的放射性废水的活度，N为医院放射性废水可排放的活度范围，λ为衰变常数，t为达到医院可排放放射性废水所需的时间)
设医院可排放浓度为C：C=/Vn=1,2,3…(3.7×102Bq/L≤C≤3.7×105Bq/L，Vn=1,2,3…为日排放人数用水量)。

由达到可排放放射性物质浓度的标准所用的时间t，则所需日数为T≈t/24h

由Vn=1,2,3…=/C，得达到可排放放射性污水的衰变池总容积V= Vn=1,2,3…×T
2.3衰变池的容积设计
2.3.1设计方法及参考数据
⑴医院核医学科开展[99mTc]显像诊疗
根据计算参考数据，得出[99mTc]的容积参考表：
表格1 [99mTc]的容积参考表
日排放人数
日排放用水量（L）
衰变池总容积（m3）

10

130

0.18~0.5

20

260

0.36~1.0
⑵医院核医学科开展甲亢及甲癌治疗
根据计算参考数据，得出[I-131]的容积参考表：
表格2 [131I甲亢]的容积参考表
日排放人数
日排放用水量（L）
衰变池总容积（m3）

5

31.5

1.32~3.94

10

63

2.64~7.88

表格3 [131I甲癌]的容积参考表
住院病人数
住院病人日用水量（L）
衰变池总容积（m3）

1

100

3.53~11.86

2

200

7.06~23.72
⑶在衰变池前设置专用化粪池，沉渣如难于排出，可进行酸化，促进排入衰变池，容积为1m3。
2.3.2参考数据
⑴若医院只开展99mTc显像诊疗，日均10人，衰变池的可控容积范围为0.3~0.6m3（具体建设容积大小可根据医院的实际情况选定）。
⑵若医院开展99mTc显像（日均10人），131I甲亢治疗（日均5人）:衰变池可控容积范围为2~5m3（具体建设容积大小可根据医院的实际情况选定）。
2.4 衰变池结构设计
2.4.1 设计方案
⑴由于放射性废液排入到衰变池是与时间变化的动态过程，为了使衰变池的物理结构更加符合污水排入、流动、核素衰变的动态过程，将衰变池设计为三级连续式放射性衰变池。
⑵收集放射性废水的管道应采用耐腐蚀的特种管道，一般为不锈钢管道或塑料管；放射性污水池 每池容积为总容积的1/3（废水液面距离盖板的空间不算入其中），考虑有生活粪便污水一并排出，在衰变池前设置专用化粪池，用以沉淀消化固形物，专用化粪池内沉渣如难于排出，可进行酸化，促进排入衰变池。其所含的放射性也得以衰减并防止固形物进入衰变池，衰变池必须恰当选址，池底和池壁应坚固、耐酸碱腐蚀和无渗透性，应有防止泄漏措施，化粪池进水口略高于出水口5cm，池盖与废水液面应有20cm的距离，衰变池盖板的砼厚度不小于30cm。
如根据医院要求需加厚砼的屏蔽厚度，则根据屏蔽计算公式：N=N0e-ud
式中N0，N分别为屏蔽层前后，探测器所测到的γ射线剂量率（或注量，注量率等），u代表能量为Eγ的光子在密度为ρ的物质中的线衰减系数，d为屏蔽厚度。
2.4.2 参考方案
以医院开展99mTc显像（日均10人），131I甲亢治疗（日均5人）为例：
化粪池容积为1 m3，衰变池设计总容积为5.4m3，每池容积为1.8 m3，化粪池容积约为1 m3其具体结构设计图如下：

说明：
①进水口1为粪便池进水口，②进水口2为放射性废液进水口；③格栅：格栅的目的是拦截污水中较大粒径的悬浮物和漂浮物，保证后续处理过程的正常运行。
图1 放射性衰变池平面结构图示意图

图2 放射性衰变池侧面结构示意图
2.4.3 材料要求：
1外围池壁及中间隔层墙体均采用Mu10[5]砖，M10水泥砂浆砌筑{有无地下水均同}。
2预制混泥土采用C45F200型号（混凝土立方体抗压强度是45MPa，防冻等级为F200）。
3底板：无地下水时采用#100混泥土，有地下水时用#150混泥土，下面均素土夯实。
4抹面：内壁一律用1：2水泥砂浆抹面15mm厚，无地下水时一律原浆勾缝。
5根据医院可提供建设衰变池的位置，衰变池的长，宽及深度可略为调整，但总容积则仍需要求设计。
6收集放射性废水及粪便的管道应采用耐腐蚀的特种管道，一般为不锈钢管道或塑料管；建议采用pvc下水管，粪便器以后的管道尺寸为DN150-ф168mm（DN的含义：代表管材的公称直径   字符Ф：代表管材的外径表示）。
7如粪便立管不能利用作粪便透气管或无粪便立管的厕所应加设透气管。
3 监测与管理
3.1 连续式衰变池每月进行一次监测。
3.2 收集处理放射性污水的化粪池或衰变池每半年清掏一次，清掏前应监测其放射性达标方可处置。
二 固体衰变池设计方案
1.1 污物桶收集
⑴设置1个供收集废物的污物桶（建议设置2个污物桶，方便备用），且必须具有外防护层和电离辐射标志。
⑵污物桶放置点应避开工作人员作业和经常走动的地方。
⑶污物桶内应放置专用塑料袋直接收纳废物。装满后的废物袋及时转送贮存室。
⑷废物袋或废物包、废物桶及其他存放废物的容器必须在显著位置标有废物类型、核素种类、比活度范围和存放日期的说明，内装注射器及碎破璃等物品的废物袋应附加外套。
⑸废物经过存放衰变，比活度降低到7.4×104Bq/kg[6]以下后，即可作医用非放射性废物处理。
1.2 衰变池收集(参考方案)
若医院节约放射性固体收集装置的开支，建议建造一个放射性固体废物收集和存放的衰变池，衰变池必须恰当选址（应避开工作人员作业和经常走动的地方），设计图如下：

图3 衰变池结构示意图
1.2.1材料要求：
1外围池壁均采用Mu10砖，M10水泥砂浆砌筑{有无地下水均同}。
2衰变池池盖采用预制混凝土C45F200型号（混凝土立方体抗压强度是45MPa，防冻等级为F200），池盖上必须具有铅板外防护层和电离辐射标志。
3根据医院可提供建设衰变池的位置，衰变池的长，宽及深度可略为调整，但总容积则仍需要求设计。

参考资料及文献：
[1] 正常人的膀胱容量为300ml~500ml，一次排出量为200ml~500ml，该设计方案中每位病人每次排尿量折中取值为300ml。
[2] 该衰变池设计方案中，抽水马桶采用节水型抽水马桶，冲水一次仅耗水6L。
[3] 99Tcm显像排泄量更改为33%，131I甲亢治疗排泄量更改为20%（建议参考量为0%），此数据根据现运行的核医学科室的情况，设定的参考数据，暂无法查找到准确的科学计算数据；对于甲亢治疗病人，一般治疗完后，可以直接出院，没有产生放射性废液，节省放射性衰变池的建设开支。
[4] 131I甲癌住院病人排泄量为66%【此数据出自李德平，潘自强主编，辐射防护手册（第三分册）。辐射安全[M].北京：原子能出版社，1990.3】
[5] Mu10红砖：Mu-砖强度等级代号，砌体单位masonry units（MU），10是砖抗压强度（牛顿/平方毫米，N/mm2），即10Mpa
[6] 固体放射性废物作医用非放射线废物处理，要求其比活度降低到7.4×104Bq/kg以下；此数据出自《GBZ133-2002医用放射性废物管理制度》中的固体废弃物的管理部分。