核應(yīng)急監(jiān)測中輻射環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用分析

摘要：本次研究首先分析核事故帶來的影響，隨后分別介紹福建省輻射環(huán)境監(jiān)督站在空氣中放射性物質(zhì)的自動(dòng)采樣、超大流量放射性氣溶膠采樣以及γ劑量率監(jiān)測階段所采用的設(shè)備，并圍繞寧德核電站分析福建省核輻射監(jiān)督監(jiān)督站針對寧德核電站打造的核輻射自動(dòng)監(jiān)測體系，該套體系收納多種環(huán)境輻射自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)，完全滿足日常實(shí)時(shí)監(jiān)測以及核應(yīng)急檢測階段的需求。

關(guān)鍵詞：核輻射;放射性射線;放射性監(jiān)測;γ劑量率

中圖分類號(hào)：X83 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）09-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.09.096

Application analysis of radiation environment automatic monitoring system in nuclear emergency monitoring

Jiang Chun

（Fujian Provincial Radiation Environment Supervision Station， Fuzhou Fujian 350013， China）

Abstract： This study first analyzes the impact of nuclear accidents， and then introduces the equipment used by the Fujian Provincial Radiation Environmental Monitoring Station for automatic sampling of radioactive materials in the air， super-large flow radioactive aerosol sampling， and gamma dose rate monitoring. The Ningde Nuclear Power Plant was analyzed to analyze the nuclear radiation automatic monitoring system built by the Fujian Nuclear Radiation Supervision and Supervision Station for the Ningde Nuclear Power Plant. The system accommodates a variety of environmental radiation automatic monitoring systems， fully meeting the needs of daily real-time monitoring and nuclear emergency testing.

Key words： Nuclear radiation; Radioactive ray; Radioactivity monitoring; Gamma dose rate

軍用、民用核設(shè)施在為社會(huì)經(jīng)濟(jì)、國家軍事提供推動(dòng)力量的同時(shí)，也時(shí)刻對社會(huì)公眾的安全、環(huán)境帶來極大的風(fēng)險(xiǎn)因素，一旦出現(xiàn)核泄漏、核爆炸事故，大量人工放射性核素就會(huì)被釋放到大氣中，這些核素多數(shù)隸屬于惰性氣體或是放射性核素，如氪、氙、銫-137以及碘-131等，影響空氣中核輻射劑量水平的變化。核應(yīng)急是治理、救援核事故的主要手段，而核應(yīng)急事件下，首要任務(wù)就是短時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確、快速的測量出空氣中核輻射含量具體情況。本次研究主要分析監(jiān)測設(shè)備在核應(yīng)急監(jiān)測中的應(yīng)用，探究福建省輻射環(huán)境監(jiān)督站在核應(yīng)急監(jiān)測中對各類先進(jìn)監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用。

1 核事故的影響研究

核事故，也被稱為放射性事故。是超出可控范圍的放射性物質(zhì)對周圍物體的照射、輻射或是電離輻射設(shè)備的照射、輻射達(dá)到確定性的劑量，從而引發(fā)人員傷亡、環(huán)境污染，并造成經(jīng)濟(jì)損失。從傷害人類途徑，可將核事故分為核輻射內(nèi)照射與外照射事故，核輻射內(nèi)照射指空氣、水源、食品等通過人的飲食、呼吸系統(tǒng)以及皮膚系統(tǒng)進(jìn)入到人體體內(nèi)對人體內(nèi)臟或內(nèi)部組織器官直接照射造成損傷。外照射則是放射性射線從人類體外對人體進(jìn)行穿透照射，對人體組織器官造成損傷。截止到2018年，我國現(xiàn)有各類放射源數(shù)量達(dá)到8萬枚，其中廢源數(shù)量達(dá)到2.4萬枚，超過2000枚被稱為“孤兒源”，而目前我國對放射源的管理、運(yùn)輸、使用以及存儲(chǔ)仍舊存在諸多薄弱環(huán)節(jié)。并且，核電的大力發(fā)展，各類核設(shè)施也在建設(shè)和運(yùn)行中，若對于這些核設(shè)施疏于管理可能導(dǎo)致重大核事故，將對社會(huì)公眾的生命財(cái)產(chǎn)安全造成難以估量的后果，而在這一管理體系尚未完善的背景下，充分發(fā)揮環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)的功效，是有效處理核應(yīng)急事故的重要支撐[1]。

2 輻射環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)在核應(yīng)急監(jiān)測中的應(yīng)用研究

2.1 空氣中放射性物質(zhì)的自動(dòng)采樣

截止到2019年1月，福建省省內(nèi)已經(jīng)建設(shè)了2座核電站：寧德核電站和福清核電站。這兩座核電站均有4個(gè)機(jī)組已經(jīng)商運(yùn)發(fā)電。漳州核電和霞浦核電即將建設(shè)。在核電迅速發(fā)展的背景下，福建省的公眾對于核安全和輻射環(huán)境安全十分關(guān)注。為此，福建省輻射環(huán)境監(jiān)督站采用了蘇州熱工院開發(fā)的核電廠外圍監(jiān)督性監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)空氣在線放射性監(jiān)測，該系統(tǒng)隸屬于放射性監(jiān)測系統(tǒng)的一種。福建省輻射環(huán)境監(jiān)督站引入芬蘭SENYA的SnowWhiteJL150型大流量氣溶膠采樣器、法國SDEC的H3R7000型空氣氚采樣器、HAGU7000型14C采樣器以及我國的NC-AFRS型干濕沉降自動(dòng)采集器，用于空氣中放射性核素的自動(dòng)連續(xù)采樣。

采樣設(shè)備由于福建沿海氣候條件，需要抗鹽霧、抗霉菌：箱體外部的涂層及金屬部件具有抗鹽霧能力，箱體使用材料和工藝具備抗霉菌能力。所建的自動(dòng)站站房具備防風(fēng)、防雨、防雷電及保溫隔熱功能，開關(guān)電源、蓄電池組及UPS設(shè)備均符合無人值守機(jī)房使用條件規(guī)定，滿足在核應(yīng)急下，應(yīng)對野外極端天氣和惡劣環(huán)境，能長時(shí)間運(yùn)行的要求。

2.2 空氣超大流量放射性氣溶膠在線采樣監(jiān)測

當(dāng)核設(shè)施發(fā)生核泄露等嚴(yán)重核事故后，探測人員、部門不僅需要明確污染類型以及放射性類型，還必須可以對事故的等級(jí)進(jìn)行準(zhǔn)確的等級(jí)定性，一般情況下，需要現(xiàn)場采樣在到實(shí)驗(yàn)室制樣并分析來實(shí)現(xiàn)事故等級(jí)判斷，這一過程需投入大量人力和時(shí)間。針對該問題，福建省輻射環(huán)境監(jiān)督站主要采用芬蘭SENYA生產(chǎn)的SnowWhiteJL-900空氣在線超大流量放射性采用器，該設(shè)備采樣流量大，可進(jìn)行放射性氣溶膠、碘的快速采集。采樣具備實(shí)時(shí)顯示、采樣，并可通過遠(yuǎn)程操作進(jìn)行作業(yè)。數(shù)據(jù)可通往網(wǎng)絡(luò)直接傳輸?shù)角把卣竞褪?shù)據(jù)中心。在核應(yīng)急事故中可做到僅需人工進(jìn)行濾紙更換[2]，可盡可能避免和減少臨近核電廠站點(diǎn)的人員在場外應(yīng)急下的放射性傷害下，進(jìn)行快速的氣溶膠監(jiān)測和分析。

2.3 環(huán)境γ劑量率在線監(jiān)測

福建省輻射環(huán)境監(jiān)督站，針對核電站外圍的輻射環(huán)境監(jiān)測，采用美國GE公司的RSDetection型高氣壓電離室，該設(shè)備靈敏度較高，在探測低水平γ輻射方面有著卓越的性能，監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定、精度較高，目前在全世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)空氣γ劑量率24h在線不間斷監(jiān)測的形式對核電站外圍輻射環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，將獲取的數(shù)據(jù)作為核應(yīng)急狀況處理的數(shù)據(jù)支撐，通過判斷儀設(shè)備監(jiān)測中獲取的γ瞬時(shí)劑量數(shù)值變化規(guī)律來判斷核輻射環(huán)境是否出現(xiàn)變化，從而推斷核電站運(yùn)行情況，一旦發(fā)生緊急核事故，能夠?yàn)閼?yīng)急決策提供有力數(shù)據(jù)支持。

自動(dòng)站配備了NaI能譜儀，用于γ能譜自動(dòng)探測，進(jìn)行環(huán)境中γ核素的分析與識(shí)別?？蓪?shí)現(xiàn)能譜儀的自動(dòng)刻度，對核素能譜實(shí)時(shí)采集，分析，自動(dòng)刻度、診斷等，同時(shí)進(jìn)行環(huán)境γ空氣吸收劑量率的連續(xù)監(jiān)測。針對應(yīng)急狀態(tài)下的特定地點(diǎn)的監(jiān)測，配備了移動(dòng)式溴化鑭環(huán)境輻射連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)、移動(dòng)式γ輻射連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)、應(yīng)急氣象監(jiān)測設(shè)備各2套作為固定點(diǎn)連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)的后備補(bǔ)充。

在使用階段，依據(jù)探測到的空氣在線核輻射，探測器會(huì)發(fā)出不同警報(bào)級(jí)別的信號(hào)，在使用期間，將系統(tǒng)γ探頭置放于探測區(qū)域室外，一旦出現(xiàn)核應(yīng)急事故，室外布置的γ探頭監(jiān)測空氣中氣溶膠粒放射性污染或地表的放射性污染超出閾值，就會(huì)立即發(fā)出警告信號(hào)或報(bào)警信號(hào)，以便于核應(yīng)急事件中相關(guān)部門可以及時(shí)采取措施。在核應(yīng)急事件中，依據(jù)劑量率超出閾值大小或多站點(diǎn)同時(shí)報(bào)警的數(shù)量來發(fā)出不同級(jí)別的警報(bào)。[3]

3 寧德核電站外圍輻射環(huán)境監(jiān)督性監(jiān)測實(shí)例分析

寧德核電站一期建設(shè)在福建省寧德市福鼎市秦嶼鎮(zhèn)北灣村，距離福鼎市市區(qū)32km，為我省第一座核電站，包括四臺(tái)百萬千瓦級(jí)別機(jī)組。依據(jù)寧德核電站實(shí)際現(xiàn)場情況與地理位置，以γ輻射連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)的選址要求、站點(diǎn)布置原則，在全面調(diào)查秦嶼鎮(zhèn)人口分布、核電站周圍風(fēng)向等因素，環(huán)繞核電站外圍16個(gè)方位角（海上無島嶼除外）建立10個(gè)自動(dòng)監(jiān)測子站，在寧德核電站外圍陸地區(qū)域和島嶼全面覆蓋監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，每一個(gè)自動(dòng)監(jiān)測點(diǎn)配有RSS-131型高壓電離室輻射劑量率設(shè)備和NaI能譜儀，其中4個(gè)設(shè)有相應(yīng)的采樣設(shè)備。其中一個(gè)站點(diǎn)還設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)氣象場，內(nèi)含風(fēng)向風(fēng)速儀、溫濕度儀、氣壓計(jì)、感雨器、雨量計(jì)、太陽總輻射和凈輻射儀。并配備了移動(dòng)式連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)。負(fù)責(zé)24h連續(xù)實(shí)時(shí)開展寧德核電站外圍輻射環(huán)境，其中一個(gè)站點(diǎn)在位于30km外的福鼎市，負(fù)責(zé)對寧德核電站后邊區(qū)域進(jìn)行外圍異常情況檢測，同時(shí)在五km監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置SnowWhiteJL-900空氣在線超大流量放射性監(jiān)測系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對放射性遺核素進(jìn)行采集、制樣、分析，上述三套系統(tǒng)設(shè)有正常模式、核應(yīng)急模式，除了滿足日常核輻射環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)督，完全滿足應(yīng)急監(jiān)測期間的需求，在經(jīng)歷過數(shù)次核應(yīng)急監(jiān)測演習(xí)中，通過設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)都圓滿的完成了核應(yīng)急監(jiān)測工作，具有有效保障周邊環(huán)境、社會(huì)公眾生命財(cái)產(chǎn)的能力[4]。

4 結(jié)語

在福建省核電站快速發(fā)展、核電站規(guī)模不斷擴(kuò)大的背景下，對福建省社會(huì)公眾生命財(cái)產(chǎn)安全、生態(tài)環(huán)境保護(hù)帶來壓力，為對核電站外圍輻射環(huán)境開展有效實(shí)時(shí)監(jiān)測、并具備監(jiān)測數(shù)據(jù)達(dá)到99%獲取率的核應(yīng)急監(jiān)測效率，福建省輻射環(huán)境監(jiān)督站，在核電站外圍布置多個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，采用了RSDetection型高壓電離室輻射劑量率設(shè)備、SnowWhiteJL-900空氣在線超大流量放射性監(jiān)測系統(tǒng)，通過監(jiān)測系統(tǒng)的合理布置，可有效面對各種核應(yīng)急事件，并有效開展24h實(shí)時(shí)監(jiān)督效，為社會(huì)公眾的生命財(cái)產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)提供有力護(hù)盾。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2019-05-23

作者簡介：江春（1980-），男，漢族，碩士研究生，工程師，研究方向?yàn)檩椛浔O(jiān)測。