核应急监测中辐射环境自动监测系统的应用分析

来源:用户上传      作者:江春

　　摘要：本次研究首先分析核事故带来的影响，随后分别介绍福建省辐射环境监督站在空气中放射性物质的自动采样、超大流量放射性气溶胶采样以及γ剂量率监测阶段所采用的设备，并围绕宁德核电站分析福建省核辐射监督监督站针对宁德核电站打造的核辐射自动监测体系，该套体系收纳多种环境辐射自动监测系统，完全满足日常实时监测以及核应急检测阶段的需求。
　　关键词：核辐射;放射性射线;放射性监测;γ剂量率
　　中图分类号：X83 文献标识码：A 文章编号：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、民用核设施在为社会经济、国家军事提供推动力量的同时，也时刻对社会公众的安全、环境带来极大的风险因素，一旦出现核泄漏、核爆炸事故，大量人工放射性核素就会被释放到大气中，这些核素多数隶属于惰性气体或是放射性核素，如氪、氙、铯-137以及碘-131等，影响空气中核辐射剂量水平的变化。核应急是治理、救援核事故的主要手段，而核应急事件下，首要任务就是短时间内准确、快速的测量出空气中核辐射含量具体情况。本次研究主要分析监测设备在核应急监测中的应用，探究福建省辐射环境监督站在核应急监测中对各类先进监测系统的应用。
　　1 核事故的影响研究
　　核事故，也被称为放射性事故。是超出可控范围的放射性物质对周围物体的照射、辐射或是电离辐射设备的照射、辐射达到确定性的剂量，从而引发人员伤亡、环境污染，并造成经济损失。从伤害人类途径，可将核事故分为核辐射内照射与外照射事故，核辐射内照射指空气、水源、食品等通过人的饮食、呼吸系统以及皮肤系统进入到人体体内对人体内脏或内部组织器官直接照射造成损伤。外照射则是放射性射线从人类体外对人体进行穿透照射，对人体组织器官造成损伤。截止到2018年，我国现有各类放射源数量达到8万枚，其中废源数量达到2.4万枚，超过2000枚被称为“孤儿源”，而目前我国对放射源的管理、运输、使用以及存储仍旧存在诸多薄弱环节。并且，核电的大力发展，各类核设施也在建设和运行中，若对于这些核设施疏于管理可能导致重大核事故，将对社会公众的生命财产安全造成难以估量的后果，而在这一管理体系尚未完善的背景下，充分发挥环境辐射监测系统的功效，是有效处理核应急事故的重要支撑[1]。
　　2 辐射环境自动监测系统在核应急监测中的应用研究
　　2.1 空气中放射性物质的自动采样
　　截止到2019年1月，福建省省内已经建设了2座核电站：宁德核电站和福清核电站。这两座核电站均有4个机组已经商运发电。漳州核电和霞浦核电即将建设。在核电迅速发展的背景下，福建省的公众对于核安全和辐射环境安全十分关注。为此，福建省辐射环境监督站采用了苏州热工院开发的核电厂外围监督性监测系统实现空气在线放射性监测，该系统隶属于放射性监测系统的一种。福建省辐射环境监督站引入芬兰SENYA的SnowWhiteJL150型大流量气溶胶采样器、法国SDEC的H3R7000型空气氚采样器、HAGU7000型14C采样器以及我国的NC-AFRS型干湿沉降自动采集器，用于空气中放射性核素的自动连续采样。
　　采样设备由于福建沿海气候条件，需要抗盐雾、抗霉菌：箱体外部的涂层及金属部件具有抗盐雾能力，箱体使用材料和工艺具备抗霉菌能力。所建的自动站站房具备防风、防雨、防雷电及保温隔热功能，开关电源、蓄电池组及UPS设备均符合无人值守机房使用条件规定，满足在核应急下，应对野外极端天气和恶劣环境，能长时间运行的要求。 　　2.2 空气超大流量放射性气溶胶在线采样监测
　　当核设施发生核泄露等严重核事故后，探测人员、部门不仅需要明确污染类型以及放射性类型，还必须可以对事故的等级进行准确的等级定性，一般情况下，需要现场采样在到实验室制样并分析来实现事故等级判断，这一过程需投入大量人力和时间。针对该问题，福建省辐射环境监督站主要采用芬兰SENYA生产的SnowWhiteJL-900空气在线超大流量放射性采用器，该设备采样流量大，可进行放射性气溶胶、碘的快速采集。采样具备实时显示、采样，并可通过远程操作进行作业。数据可通往网络直接传输到前沿站和省数据中心。在核应急事故中可做到仅需人工进行滤纸更换[2]，可尽可能避免和减少临近核电厂站点的人员在场外应急下的放射性伤害下，进行快速的气溶胶监测和分析。
　　2.3 环境γ剂量率在线监测
　　福建省辐射环境监督站，针对核电站外围的辐射环境监测，采用美国GE公司的RSDetection型高气压电离室，该设备灵敏度较高，在探测低水平γ辐射方面有着卓越的性能，监测数据稳定、精度较高，目前在全世界范围内广泛应用，可实现空气γ剂量率24h在线不间断监测的形式对核电站外围辐射环境进行监测，将获取的数据作为核应急状况处理的数据支撑，通过判断仪设备监测中获取的γ瞬时剂量数值变化规律来判断核辐射环境是否出现变化，从而推断核电站运行情况，一旦发生紧急核事故，能够为应急决策提供有力数据支持。
　　自动站配备了NaI能谱仪，用于γ能谱自动探测，进行环境中γ核素的分析与识别。可实现能谱仪的自动刻度，对核素能谱实时采集，分析，自动刻度、诊断等，同时进行环境γ空气吸收剂量率的连续监测。针对应急状态下的特定地点的监测，配备了移动式溴化镧环境辐射连续监测系统、移动式γ辐射连续监测系统、应急气象监测设备各2套作为固定点连续监测系统的后备补充。
　　在使用阶段，依据探测到的空气在线核辐射，探测器会发出不同警报级别的信号，在使用期间，将系统γ探头置放于探测区域室外，一旦出现核应急事故，室外布置的γ探头监测空气中气溶胶粒放射性污染或地表的放射性污染超出阈值，就会立即发出警告信号或报警信号，以便于核应急事件中相关部门可以及时采取措施。在核应急事件中，依据剂量率超出阈值大小或多站点同时报警的数量来发出不同级别的警报。[3]
　　3 宁德核电站外围辐射环境监督性监测实例分析
　　宁德核电站一期建设在福建省宁德市福鼎市秦屿镇北湾村，距离福鼎市市区32km，为我省第一座核电站，包括四台百万千瓦级别机组。依据宁德核电站实际现场情况与地理位置，以γ辐射连续監测系统的选址要求、站点布置原则，在全面调查秦屿镇人口分布、核电站周围风向等因素，环绕核电站外围16个方位角（海上无岛屿除外）建立10个自动监测子站，在宁德核电站外围陆地区域和岛屿全面覆盖监测网络，每一个自动监测点配有RSS-131型高压电离室辐射剂量率设备和NaI能谱仪，其中4个设有相应的采样设备。其中一个站点还设有标准气象场，内含风向风速仪、温湿度仪、气压计、感雨器、雨量计、太阳总辐射和净辐射仪。并配备了移动式连续监测系统。负责24h连续实时开展宁德核电站外围辐射环境，其中一个站点在位于30km外的福鼎市，负责对宁德核电站后边区域进行外围异常情况检测，同时在五km监测点设置SnowWhiteJL-900空气在线超大流量放射性监测系统，负责对放射性遗核素进行采集、制样、分析，上述三套系统设有正常模式、核应急模式，除了满足日常核辐射环境实时监督，完全满足应急监测期间的需求，在经历过数次核应急监测演习中，通过设备的正常运转都圆满的完成了核应急监测工作，具有有效保障周边环境、社会公众生命财产的能力[4]。
　　4 结语
　　在福建省核电站快速发展、核电站规模不断扩大的背景下，对福建省社会公众生命财产安全、生态环境保护带来压力，为对核电站外围辐射环境开展有效实时监测、并具备监测数据达到99%获取率的核应急监测效率，福建省辐射环境监督站，在核电站外围布置多个监测点，采用了RSDetection型高压电离室辐射剂量率设备、SnowWhiteJL-900空气在线超大流量放射性监测系统，通过监测系统的合理布置，可有效面对各种核应急事件，并有效开展24h实时监督效，为社会公众的生命财产、环境保护提供有力护盾。
　　参考文献
　　[1]李强，陈辛，耿成，etal.环境辐射自动监测系统在核应急监测中的应用[J].科技广场，2017（8）：153-155.
　　[2]喻正伟，王瑞英，唐丽丽，etal.一种多功能新型核与辐射应急监测移动实验室的设计[J].核电子学与探测技术，2017（12）：234.
　　[3]曾志，张力，马永福，etal.全国大气辐射环境监测网自动监测站布点研究[J].辐射防护，2014，34（6）：356-360.
　　[4]张瑜，杨维耿.浅议福岛核事故后我国的辐射环境监测[J].环境监测管理与技术，2013（5）：12-14.
　　收稿日期：2019-05-23
　　作者简介：江春（1980-），男，汉族，硕士研究生，工程师，研究方向为辐射监测。
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