101堆废水贮存罐建于1956年，位于101堆主厂房外西侧，是101堆放射性废水储存的专用设施，包括3个废水贮存罐、4个阀门、汇流总管、进水管、排水管和废水转换泵房，对该区域进行源项调查是101堆退役准备期的重要工作。通过源项调查建立核设施中相关放射性污染的信息数据库，内容包括放射性存留量、污染物的分布状况、主要核素种类形态及物理化学特性等，以此为依据制定退役废物管理方案、退役技术方案，并确定退役策略及退役场址终态目标。

101堆废水贮存罐是我国最早建造的废水贮存设施，贮存容器直接埋于地下，容器壁直接与外界环境接触，没有隔离措施，没有泄露监测及报警装置，不能直观的判断废水罐的安全性。此次源项调查对废水贮存罐内的废液、废水贮存罐周围的地下水及土壤进行详细的源项调查，对获得的数据进行分析，找出放射性污染最严重的区域和辐射剂量水平较高的区域，判断废水贮存罐的安全性。源项调查结果将为验证含氚废液临时贮存期间的环境安全、为确保设施安全及周围公众安全提供可靠的依据。

1 设施概况

101堆废水贮存系统是用于贮存和转运反应堆运行、维护和检修过程中所产生的放射性废液的专用设施，运行了半个多世纪。废水贮存系统位置图见图 1。

废水贮存系统包括三个废水贮存罐、阀门、汇流管道、进水管、排水管和转换泵房等。101堆废水贮存系统示意图见图 2。

废水贮存系统主要设备是废水贮存罐，每个废水贮存罐的容积为300 m³，埋于地下，上盖板与地面平齐，主体结构为直径10 m的圆柱罐体，由里到外的材料是双层不锈钢板、沥青层、煤油与沥青混合层及混凝土层。罐体上部是高2.1 m，直径为1 m的混凝土圆筒，由高为1.3 m的喇叭口状混凝土罐盖与罐体相连。底部用三层浇有沥青的碎石做垫层。垫层上有80~100 cm的沙石层。废水贮存罐示意图见图 3。

转运泵房是废水贮存罐的附属设备，用于倒罐或废液排出。转运泵房位于2号、3号罐的北侧，为半地下室结构，占地面积约12 m²。转换泵房内分别有一台型号为2K-6的水泵、一台直径为1500 mm的不锈钢排水槽。转运泵房示意图见图 4。

2 源项调查内容及方案 2.1 调查内容

源项调查^[1]的内容包括：①测量废水贮存罐区及转运泵房内的γ剂量率；②取样分析贮存罐内废液的放射性水平；③取样分析罐区周围土壤、地下水的放射性水平；④调查转运泵房污染状况。

2.2 源项调查技术 2.2.1 空间γ剂量率测量

废水罐区占地面积约40×50 m²，按5×5 m²面积布点，测量1 m高处空间γ剂量率。

2.2.2 废水罐区土壤及地下水取样

考虑到废水罐区土壤构成中掺杂有鹅卵石成分，只能采用挖井取样方式；在挖井过程中，为防止坍塌，井壁采用环板固定，每挖1m固定一圈，确保安全。

2.2.3 样品实验室分析

①γ核素测量分析技术。实验室γ核素测量分析技术是最可靠的放射性物理测量分析手段，土壤及地下水样品γ核素分析在实验室进行。目前，实验室γ核素分析技术成熟，低本底高纯锗γ谱仪大量应用，各种对不同介质、不同体积样品的效率修正方法成熟，级联符合修正、自吸收修正、几何修正、本底扣除等都有成熟的处理方法和相应的经验公式。②氚放射性浓度分析。分别测量土壤样品及地下水样品氚的放射性浓度，对地下水样品，采用蒸馏的方式除却杂质获得氚样品，氚样品加闪烁液后用液体闪烁计数器测量；对土壤样品，建立一套土壤中氚解析分析装置，该装置由加热部分和冷凝收集部分组成；收集的氚样品加闪烁液后用液体闪烁计数器测量。

2.2.4 转运泵房空间γ剂量率测量

转运泵房内部面积约为3 m×3 m，测量地面10 cm高处的γ剂量率水平，找到γ剂量率水平较高点定为热点，将热点作为表面污染测量的取样点。

2.2.5 转运泵房内表面污染测量

由于转运泵房内存在辐射干扰，采用间接测量方法，取样面积200 cm²。实验室低本底α、β计数器测量擦拭样品，低本底α、β计数器带有11倍前置放大器，自动甄别α、β，实现α、β的同时测量。所用仪器如下表 1所示。

2.3 调查方案 2.3.1 罐内废液取样分析

废液存在罐内十几年，可能存在不同程度的分层^[2]，考虑罐内废液随深度存在不均匀性，用自制取样工具分别在2号、3号罐(1号罐已排空)废液的上层、中间、下层三个位置取样，每层在三个不同位置取样制成混合样品，确保取样代表性和均匀性。分析样品中总α、总β的浓度；分析γ核素及其放射性水平。

2.3.2 环境土壤与地下水取样

根据调查区域地势平坦，土壤基质较均匀，以废水贮存罐为中心，呈辐射状在废水贮存罐(北侧)2号阀门井和转换泵房之间、通风中心北侧和东侧、3个废水贮存罐南侧共选择11个位置挖井取样。每口井的口径0.8 m，除转运泵房南边3口井挖5 m深外，其余井都挖至10 m深，每隔0.5米深度取样一个，均匀取得样品2 kg装袋密封备用。

考虑到罐区地下水流向是由西北向东南流的特点，监测点主要布局在南侧，根据南侧监测井的不同位置地下水的放射性水平来判断废水罐的状态。

考虑到转运泵房南边3口井周围地下管道可能存在泄漏，取样井位置尽量靠近地下管道。

地下水的取样考虑到废水贮存罐埋藏深度(约9 m)及地下水位于地表下9.4~9.6 m，设置的取样井深度为10 m，取样点最深处位于贮存罐底部1 m以下。

地下水样品有两个来源：①废水贮存罐周围以前设置的1、2号监测井；②7个土壤取样井。

取得样品分析总α、总β的浓度及γ核素的放射性水平。

土壤、地下水取样位置见图 5。

3 源项调查实施 3.1 档案调查

3个废水贮存罐从1961年-1980年期间，通过废水贮存罐排出的废水总量约2500 m³，总β放射性活度约1.85×10¹²Bq，³H的放射性总量为3.7×10¹²Bq。经过1979-1982反应堆改建实施阶段后，反应堆厂房内的废水产生量减少。从1982年-2007年反应堆最终停闭期间，通过废水贮存罐排出的废水总量约1000 m³，总β放射性活度约8.5×10¹¹Bq，³H的放射性总量为1.7×10¹²Bq。源项调查前，1号废水贮存罐已经排空，2号废水贮存罐存有放射性废液129 m³，3号废水贮存罐存有放射性废液184 m³。

1987年6月至1989年9月，怀疑废水贮存罐有泄漏，并进行了较为全面的检查、找漏。利用模拟示踪、挖土等方法检查废水贮存罐主体、阀门和管道衔接部位有无泄漏；并跟踪监测各监测井水中氚、总β核素等。共计挖监测井12口，土方38 m³，灌区空间γ剂量率水平布点测量38处、取土壤样品51个作全面分析、测水样中氚活度浓度193个和测水样中总β活度浓度13个。调查结果表明各废水贮存罐主体和不锈钢管材的各种管道均未发现泄漏，在废水贮存罐跟踪监测期间，下游监测井水中未发现异常。但转换泵房设备间的地面曾积存过污水，地漏坑有污水，墙面有被水浸泡过的痕迹，这有可能会造成转运泵房下部及周围土壤的污染。

3.2 现场取样 3.2.1 废水贮存罐内含氚废水取样

用自制工具对1号、2号、3号废水贮存罐取样，其中1号罐取残留水样1个，取底部泥沙样1个；2号罐取水样3个(上部、中部、下部各一个)，底部泥沙样品1个；3号罐取水样3个(上部、中部、下部各1个)，底部泥沙样品1个。分析样品中总α、总β的浓度；核素的种类及放射性比活度。

3.2.2 环境土壤及地下水取样

源项调查实施过程，在废水贮存罐周围挖井取样，一共挖井11口，累计取土壤样品1680个。

在土壤取样过程中，原计划采用钻孔取样的方式获得样品，后来在实施过程中发现，由于土壤基质为鹅卵石且结构松散，不能顺利的取到相应位置的样品。经过讨论，最终采取挖井方式取土壤样品。

挖井实施过程中，考虑到挖出的土壤可能存在放射性污染，现场每挖1 m必须测量1次，了解土壤污染程度，以保证工作人员操作过程的辐射安全。由于废水贮存罐周围的土壤大部分是鹅卵石且结构松散，挖到一定深度后，有可能会出现塌垮现象，为防止意外事故发生，每挖1 m深度都采用专用隔板将边缘固定，以确保工程实施的安全。

土壤取样过程中，在7个取样井(分别为图 5中的1号、3号、7号、8号、9号、10号、11号、)挖出地下水，取得地下水样品7个，装瓶密封。分析样品中总α、总β的浓度、核素种类及其放射性活度浓度。

3.2.3 转运泵房取样

用沾酒精的棉球在指定的位置擦拭取样，每处擦拭面积200 cm²，样品收集后送实验室分析。

4 测量结果分析 4.1 转运泵房

转运泵房3米深处是101废液转运到放化所301室106工号的管道，2号、5号、6号取样井都分布在管道两侧。取样分析结果表明，管道正下方土壤中分布有放射性核素⁶⁰Co、¹³⁷Cs、⁹⁰Sr、³H，污染最严重的位置在5#井4 m处，该位置土壤总β的比活度比该井5米处及周围2号井、6号井同一平面位置土壤总β的比活度要高，见图 6。

早在1988年9月对转换泵房调查时得知，转换泵房设备间的地面曾积存过污水致使转运泵房下部及周围土壤污染^[3]。此次对阀门井与转运泵房之间土壤取样分析后，再次确认了转运泵房南面土壤的污染情况。

4.2 废水罐区周围土壤、水样分析

废水贮存罐区(除转运泵房外)周围土壤的γ核素的放射性水平都在本底范围内^[4]；地下水的γ核素放射性水平低于γ谱仪的探测限；周围土壤、地下水中的³H放射性浓度都在允许残留的范围内；结果确定废水贮存罐在已往运行期间没有对周围土壤及地下水造成不良影响。

5 结论

通过废水贮存罐源项调查^[5]，基本掌握了废水贮存罐区域环境的放射性水平及剂量分布情况，找出了污染最严重的部位、分析了污染的重要原因，对废水贮存罐安全状态进行了评价。得出了以下几点结论：①在对整个废水贮存罐区调查中，确定了合理的、可操作的源项调查方案，选择了合适的测量仪器，从而取得了可靠的源项数据；②通过分析废水罐区周围土壤及地下水，确定废水贮存罐在已往运行期间没有对周围土壤及地下水造成不良影响；③找到了废水贮存罐区辐射水平最高的区域为转运泵房周围，并取得了部分样品，确定了转运泵房周边土壤受到不同程度的放射性污染，更靠近转运泵房位置没有取得有效的样品，进一步的调查有待在退役实施时开展; ④该源项调查的结果为废水贮存罐退役方案的制定、放射性废物量的估算及辐射防护的准备提供了重要的基本信息。