王正忠、張峰榮
核能研究所
摘要
為有效解決金屬廢棄物的倉儲壓力並配合主管機關落實核設施金屬廢棄物減量與再利用的政策，核能研究所依據“一定活度或比活度以下放射性廢棄物管理辦法”，於96～98年間分4批完成我國首例110公噸金屬廢棄物之解除管制外釋。作業流程採取樣分析確認核種組成、廢金屬逐件初測篩選、廢金屬包件總比活度全量量測及廢金屬包件比活度分析驗證等步驟進行外釋相關量測分析作業，並在前述量測分析結果均符合一定比活度限值要求後，以一般廢金屬標售方式完成外釋。本案例成功之實務經驗，可供國內各核子設施未來執行金屬廢棄物解除管制外釋時的參考。
關鍵詞：金屬廢棄物、比活度、解除管制、外釋
壹、前言
經過約20年的討論，國際原子能總署(IAEA)於2004年8月公布了RS-G-1.7 (1)報告，報告中提出有關放射性固體廢棄物的解除管制(Clearance)建議限值。解除管制限值係根據IAEA於1996年所公布的BSS 115號報告 (2)，採個人每年不超過0.01毫西弗的有效劑量及集體劑量不超過1 人西弗的劑量限值而推導出。我國行政院原子能委員會放射性物料管理局（以下簡稱物管局）參考RS-G-1.7報告，於同年12月29日公布了 “一定活度或比活度以下放射性廢棄物管理辦法” (3) （以下簡稱管理辦法），作為我國固體放射性廢棄物外釋的法源依據。該辦法中規定二種固體廢棄物的外釋方式：(1)放射性廢棄物的活度或比活度符合管理辦法中附表的限值者；(2)放射性廢棄物依輻射劑量評估，一年內所造成個人之有效劑量不超過0.01毫西弗，且集體劑量不超過1 人西弗者。符合上述二項規定者，得提出外釋計畫，報請主管機關核准後，始得進行放射性廢棄物的解除管制外釋作業。
依據“一定活度或比活度以下放射性廢棄物管理辦法”，行政院原子能委員會放射性物料管理局分別於95年4月20日及10月31日核准了行政院原子能委員會核能研究所（以下簡稱核研所）所提出的“台灣研究用反應器濕貯槽拆除產生之混凝土塊外釋計畫” (4) 與 “核能研究所極低微放射性廢棄物暫存區廢金屬外釋計畫” (5) (以下簡稱031館廢金屬外釋計畫)。根據上述二項外釋計畫，核研所於95年12月至96年7月間總計完成外釋符合法規外釋限值的混凝土塊1200公噸；另於96～98年間分4批完成核研所031館極低微放射性廢棄物暫存區（以下簡稱031館貯存庫）所貯存之五類廢金屬，採取樣分析確認核種組成、廢金屬逐件初測篩選、廢金屬包件總比活度全量量測及廢金屬包件比活度分析驗證等步驟進行外釋相關量測分析作業，並在前述量測分析結果均符合一定比活度限值要求後，以廢金屬標售方式完成約110噸廢金屬外釋，有效減少核研所放射性金屬廢棄物的倉儲壓力。
為配合主管機關落實金屬放射性廢棄物減量與再利用的政策，茲於本報告中說明核研所執行031館廢金屬外釋計畫的實務經驗，可供國內各核子設施未來執行金屬放射性廢棄物解除管制外釋時的參考。
貳、廢金屬來源及特性
031館廢金屬外釋計畫之廢金屬外釋執行標的計有(1)核研所015K廢棄物暫存庫拆除鋼架、(2)036館除役金屬廢棄物、(3)015L車庫屋頂鋼浪板、(4)023館除役金屬廢棄物，及(5)台灣研究用反應器(Taiwan Research Reactor，TRR)除役電纜剝皮後內部電線等五類，共約116噸，其來源、特性及數量分述如下。
(1) 015K庫拆除鋼架：為配合核研所放射性廢棄物第二貯存庫興建拆除其原址上015K廢棄物暫存庫(以下簡稱015K庫)金屬鋼架廢金屬，原為桶裝者有70桶，散裝集貯於貨櫃者有6櫃，二者合計24,520公斤。
(2) 036館除役廢金屬：核研所036館實驗先導工廠拆除產生之廢金屬，數量為350桶及15箱共計81,682公斤。
(3) 015L庫鋼浪板：為配合核研所067、075館興建拆除015L館前車庫之屋頂鋼浪板，其數量共二箱計4,242公斤。
(4) 023館除役廢金屬：核研所化學組023館G39及G40實驗室設備及週邊設備拆除產生之廢金屬，數量為20桶計2,960公斤。
(5) TRR剝皮電纜：以電纜剝皮機剝除TRR除役產生電纜之最外層皮後所餘內部電線，其來源包括控制室至管制區內電纜、電線等，數量共五箱計2,825公斤。
參、外釋作業流程
本廢金屬外釋作業之量測與分析流程共分三個階段實施，第一階段為依廢金屬之歷史資料及來源分類並取樣進行分析，以研判其核種組成；第二階段為廢金屬之初測篩選，採廢金屬逐件表面淨計數率輻射掃描(或輻射劑量率偵測)方式，以篩除局部仍有放射性之廢金屬，而經初測篩選合格之廢金屬再予以裝箱或裝桶成包件型式，並偵測包件表面輻射強度；第三階段則為廢金屬包件之量測分析包括總比活度全量量測及比活度抽樣驗證分析，以確保廢金屬符合一定比活度限值要求。而廢金屬在經此三階段取樣分析、初測篩選、量測分析程序，確認其符合管理辦法之一定比活度限值規定後，採廢金屬標售方式予以外釋。
外釋作業流程如圖1 所示；其中初測篩選、量測及分析所用儀器如表1所示；另本外釋作業執行中依031館廢金屬外釋計畫之主管機關核備但書，於廢金屬外釋作業前段先排除不易量測分析之不規則體(如管件)與不易切割之大型物件(如馬達)等。
圖1：廢金屬外釋作業流程
表1：初測篩選、量測及分析用儀器一覽表
|
量測分析別
|
儀器名稱
|
量測分析方式
|
量測分析目的
|
|
初測篩選
|
高靈敏度加馬偵測儀DG5
|
廢金屬逐件輻射掃描
|
篩除尚有微量污染廢金屬
|
|
手提式加馬輻射偵測器AD2
|
廢金屬包件表面輻射強度偵測
|
確認包件外表面輻射強度在背景範圍
|
|
量測
|
箱型廢棄物活度監測器
|
總比活度全量量測(箱型包件)
|
廢金屬包件總比活度是否符合外釋限值規定
|
|
總加馬活度量測系統SWAM2
|
總比活度全量量測(桶型包件)
|
同上
|
|
分析
|
解除管制量測Q2
系統
|
比活度分析
|
抽樣分析驗證包件量測結果是否符合外釋限值規定
|
肆、取樣分析核種
本外釋作業第一階段依廢金屬之歷史資料及來源分類取樣，其目的僅在於確認核種的組成與比例因素，分析結果並不做為外釋的依據。樣品經分析後其核種組成結果如表2，其中015K庫拆除鋼架類廢金屬測有Cs-137及Am-241核種，由於此二核種均屬γ輻射貢獻且一定比活度外釋限值皆為0.1 Bq/g，故其總比活度全量量測符合標準採0.1 Bq/g；其餘各類廢金屬經分析僅測有Cs-137核種，故其總比活度全量量測符合標準亦採0.1 Bq/g。
表2：廢金屬取樣分析核種結果一覽表
比活度單位：Bq/g
|
來源別
|
樣品數
|
Gross α
|
Gross β
|
測得核種及其比活度
|
|
Co-60
|
Cs-137
|
Am-241
|
|
015K庫拆除鋼架
|
1
|
＜4.37E-02
|
6.94E-01
|
＜9.30E-03
|
1.27E+00
|
1.09E-01
|
|
036館除役廢金屬
|
10
|
＜5.95E-04
|
＜1.24E-02
|
＜1.39E-02
|
6.90E-01
|
----------
|
|
015L庫鋼浪板
|
4
|
＜1.0E-03
|
＜1.90E-03
|
＜1. 90E-02
|
＜1.50E-02
|
-----------
|
|
023館除役廢金屬
|
7
|
5.0E-03
|
9.20E-03
|
＜1.30E-02
|
1.06E-01
|
-----------
|
|
TRR剝皮電纜
|
5
|
＜1.0E-03
|
1.34E-02
|
＜7.00E-03
|
5.00E-02
|
-----------
|
註：廢金屬核種比活度分析結果為同來源廢金屬樣品分析值之最大值，MDA值以"＜MDA值"表示。
伍、初測篩選
本外釋作業第二階段執行廢金屬初測篩選係採廢金屬逐件以高靈敏度加馬偵測儀DG5進行輻射掃描方式做篩選，並於初測篩選前先淘汰不規則體廢金屬。作業執行結果，廢金屬116,229公斤分4批次進行初測篩選，共淘汰不規則體廢金屬5,267公斤及篩除污染廢金屬1,073公斤，其後將經判斷可除污之015K庫拆除鋼架污染廢金屬及少部份015K庫拆除鋼架不規則體經檢整者共計560公斤送除污，除污後再次做初測篩選全數符合初測篩選標準。前述全數包件通過初測篩選後，經偵測包件表面輻射強均在背景輻射範圍。
本外釋作業初測篩選標準如下，初測篩選結果如表3。
初測篩選標準 ＝ 背景計數值 ＋ MDCR
上式中，MDCR ＝2.32 × (儀器背景計數值)1/2 (6)
註：MDCR(Minimum Detectable Counting Rate)指輻射偵檢儀器的最低可測計數率。
表3：廢金屬初測篩選結果一覽表
重量單位：公斤
|
外釋批次
|
廢金屬來源別
|
原始數量
|
不規則體淘汰量
|
初測篩選不合格量
|
初測篩選合格量
|
|
1
|
015K庫拆除鋼架
|
24520
|
3485
|
529
|
20506
|
|
2、3
|
036館除役廢金屬
|
81682
|
737
|
0
|
80945
|
|
4
|
015L庫鋼浪板
|
4242
|
97
|
41
|
4104
|
|
023館除役廢金屬
|
2960
|
948
|
183
|
1829
|
|
TRR剝皮電纜
|
2825
|
0
|
320
|
2505
|
|
經除污015K庫拆除鋼架
|
560 *
|
-------
|
0
|
560
|
*註：為第１批次015K庫拆除鋼架初測篩選不合格廢金屬經判斷可除污者及少部份不規則體淘汰經檢整者。
陸、總比活度全量量測
本外釋作業完成第二階段廢金屬之逐件初測篩選後，接續將符合初測篩選標準之廢金屬予以裝箱或裝桶成包件，每只包件再進行第三階段中之廢金屬包件總比活度全量量測。第1批次廢金屬量測作業執行係採廢金屬裝箱以箱型廢棄物活度監測器（如圖2）進行；第2～4批廢金屬則改採廢金屬裝桶以所內解除管制計畫新開發之總加馬活度量測(SWAM 2)系統（如圖3）進行。
本階段之量測作業符合標準均為0.1 Bq/g，各批次廢金屬包件之總比活度全量量測結果如表4，計第1批次廢金屬647只計測箱包件及第2～4批共600桶包件全數通過量測符合標準。
圖2：箱型廢棄物活度監測器(WCM-10PC)
圖3：總加馬活度量測系統(SWAM 2)
表4：廢金屬包件總比活度全量量測結果一覽表
|
外釋批次
|
廢金屬
來源別
|
箱號*/
桶號
|
廢金屬量
(公斤)
|
量測符合標準(Bq/g)
|
包件總比活度最高值(Bq/g)
|
|
1
|
015K庫拆除鋼架(原桶裝)
|
B0001～B0237 *
|
7033
|
0.1
|
9.50E-02
(B-0159號包件)
|
|
015K庫拆除鋼架(原貨櫃裝)
|
B0238～B0647 *
|
13473
|
0.1
|
4.66E-02
(B-0568號包件)
|
|
2
|
036館除役廢金屬
|
C136～C435
|
37406
|
0.1
|
8.610E-02
(C-159號包件)
|
|
3
|
036館除役廢金屬
|
C436～C636
|
43539
|
0.1
|
8.800E-03
(C-449號包件)
|
|
4
|
015L庫鋼浪板
|
C637～C690
|
4104
|
0.1
|
2.100E-03
(C-684號包件)
|
|
023館除役廢金屬
|
C691～C707
|
1829
|
0.1
|
8.293E-02
(C-693號包件)
|
|
TRR剝皮電纜
|
C708～C733
|
2505
|
0.1
|
8.888E-02
(C-732號包件)
|
|
送除污015K庫拆除鋼架
|
C734、C735
|
560
|
0.1
|
2.800E-03
(C-735號包件)
|
*註：015K庫拆除鋼架經初測篩選通過者共裝箱647只，以箱型廢棄物活度監測器進行總比活度全量量測，量測結果全數通過量測符合標準，接續再以代用桶盛裝共135桶(桶號為C001～C135)，以備其後執行比活度驗證分析。
柒、比活度抽樣驗證分析
第三階段廢金屬之包件總比活度全量量測結果，各批次廢金屬包件均全數通過量測符合標準，接續第三階段廢金屬包件之比活度抽樣驗證分析，依031館廢金屬外釋計畫規定，廢金屬包件比活度抽樣驗證分析採同類廢金屬前20 %全數分析驗證，餘80%部份抽樣一成分析驗證。上述品保抽樣比例係依據專業經驗提出並經主管機關審查同意後決定。其中為配合包件比活度抽樣驗證儀器--解除管制量測Q2系統（如圖4）進料所需，第1批次015K庫拆除鋼架647只計測箱包件改以代用桶盛裝共135桶(桶號為C001～C135)。
本階段包件比活度抽樣驗證分析之符合標準如下，廢金屬包件分析結果之各核種比活度與其法規限值之比值總和不得大於1.0。各批次廢金屬包件之比活度抽樣驗證分析結果如表5，經分析驗證之包件全數符合計第1批次廢金屬計測箱改桶裝135桶包件及第2～4批共600桶包件全數通過驗證分析符合標準。
Ci ：第i核種之比活度
Ci,o：管理辦法附表內第i核種之比活度限值
n ：所含核種的數目
圖4：解除管制量測系統(Q2)
捌、清運外釋
本外釋作業標的廢金屬五類共116,229公斤分4批次進行外釋量測分析，廢金屬在經第一階段取樣分析確認核種組成後，於第二階段廢金屬初測篩選中淘汰不規則體廢金屬5267公斤及篩除污染廢金屬1073公斤(即符合初測篩選標準者共109,889公斤)。另作業中將經判斷可除污之015K庫拆除鋼架污染廢金屬及少部份015K庫拆除鋼架不規則體經檢整者合計560公斤送除污，除污後，廢金屬再次經初測篩選均通過初測篩選標準。而此經除污廢金屬560公斤與前述符合初測篩選標準廢金屬109,889公斤，合計110, 449公斤復於其後接續執行第三階段廢金屬包件之總比活度全量量測及比活度抽樣驗證分析，結果此110, 449公斤廢金屬均分別符合總比活度全量量測及比活度抽樣驗證分析符合標準。
前述經初測篩選、包件總比活度全量量測及比活度抽樣驗證分析符合各量測分析符合標準之廢金屬110, 449公斤，後續於96～98年採公開標售方式分4批次進行標售及外釋清運，廢金屬標售外釋清運結果如表6。
表6：廢金屬標售外釋清運結果一覽表
|
外釋批次
|
第一批
|
第二批
|
第三批
|
第四批
|
|
標售總價
(新台幣元)
|
196,000
|
616,668
|
271,855
|
108,800
|
|
清運重量
(公斤)
|
20506(鐵)
|
37406
鐵34620
不銹鋼2786
|
43539
鐵35915
不銹鋼7624
|
8998
鐵5792
不銹鋼701
電纜2505
|
玖、經濟效益分析
本案4批次廢金屬外釋合計110,449公斤，其外釋標售總價為新台幣1,193,323元；作業執行之人力成本經計算（人力成本之計算如表7）共新台幣2,123,000元；而依核研所規費收費標準之非燃性廢金屬處理貯存及最終處置規費每公斤新台幣734元計算，此4批次廢金屬如不外釋採處理及送最終處置之費用為新台幣81,069,566元 (734×110,449=81,069,566)。綜此，可知執行本廢金屬外釋作業之經濟上效益約新台幣八千萬元(1,193,323+81,069,566-2,123,000=80,139,889)。
表7：廢金屬外釋作業人力估算一覽表
|
項次
|
作業人力別
|
人力
(人日)
|
人力單價
(元/人日)
|
小計
(元)
|
|
1
|
作業程序書等相關文件編撰、修正
|
35
|
4400
|
154,000
|
|
2
|
作業程序書等相關文件審查
|
15
|
4400
|
66,000
|
|
3
|
外釋作業(初測篩選、搬運、切割及洗桶)
|
660
|
2200
|
1,452,000
|
|
4
|
量測分析
|
78
|
3300
|
257,400
|
|
5
|
紀錄、文件管理
|
38
|
2200
|
83,600
|
|
6
|
品保稽查，紀錄、文件初審
|
18
|
2200
|
39,600
|
|
7
|
外運申請審查
|
8
|
4400
|
35,200
|
|
8
|
外運稽查
|
2
|
2200
|
4,400
|
|
9
|
清運外釋
|
14
|
2200
|
30,800
|
|
10
|
總計
|
868
|
-------
|
2,123,000
|
拾、結語
廢金屬外釋作業在嚴謹品保規範下，經以廢金屬初測篩選、包件總比活度全量量測及比活度抽樣驗證分析等量測分析程序，可確保擬外釋廢金屬於符合管理辦法之一定比活度限值規定後，予以標售外釋給資源回收業者，此除可獲廢金屬不處置而改以外釋之大量經濟效益外，亦達廢金屬減廢、節能及省碳之環保效益，本案例的執行經驗可為未來我國核設施執行相關廢金屬外釋之參考。
拾壹、參考文獻
1. IAEA, Application of the Concepts of Exclusion, Exemption and Clearance, IAEA Safety Standards Series No. RS-G-1.7, IAEA, Vienna, 2004.
2. IAEA, International Basic Safety Standards for Protection against Ionizing Radiation and for the Safety of Radiation Sources, IAEA Safety Series, No. 115, 1996.
3. 放射性物料管理局，“一定活度或比活度以下放射性廢棄物管理辦法”, 行政院原子能委員會放射性物料管理局，中華民國93年12月29日。
4. 核能研究所，“台灣研究用反應器濕貯槽拆除混凝土塊外釋計畫”, 行政院原子能委員會核能研究所，中華民國95年4月20日。
5. 核能研究所，“核能研究所極低微放射性廢棄物暫存區廢金屬外釋計畫”, 行政院原子能委員會核能研究所，中華民國95年10月31日。
6. Multi-Agency Radiation Survey and Site Investigation Manual (MARSSIM), NUREG-1575, Rev.1, 2000.
