外圍γ輻射環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)在田灣核電廠的應(yīng)用

鄭婷 曹鵬濤 徐繼圓

摘 要：該文主要介紹田灣核電廠外圍γ輻射環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，討論了監(jiān)測點(diǎn)位的選擇、主要監(jiān)測及采樣設(shè)備的比選、監(jiān)測點(diǎn)位及監(jiān)測項(xiàng)目、監(jiān)測系統(tǒng)的組成，可以全面、有效的覆蓋田灣核電站周圍陸地區(qū)域的自動監(jiān)測站網(wǎng)絡(luò)，滿足核電站日常運(yùn)行的監(jiān)測需要。

關(guān)鍵詞：輻射；系統(tǒng)；核電廠

田灣核電廠廠址位于江蘇省連云港市連云區(qū)田灣，廠區(qū)按8臺百萬千瓦級核電機(jī)組規(guī)劃。一期工程建設(shè)2臺單機(jī)容量106萬千瓦的俄羅斯AES-91型壓水堆核電機(jī)組，設(shè)計(jì)壽命40年，年平均負(fù)荷因子不低于80%，年發(fā)電量達(dá)140億千瓦時。核電是高效、清潔的能源，可以緩解當(dāng)今火電帶來的環(huán)境污染。與火電相比，核電不排放二氧化硫、氮氧化物、煙灰、二氧化碳等污染物，有利于保護(hù)環(huán)境。為了解核電站運(yùn)行及事故狀態(tài)下，放射性對環(huán)境影響的范圍和程度，必須建設(shè)核電站外圍γ輻射環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，開展放射性監(jiān)測。本文主要介紹該系統(tǒng)監(jiān)測點(diǎn)位的選擇、監(jiān)測項(xiàng)目以及監(jiān)測系統(tǒng)的組成等。

一、自動監(jiān)測站網(wǎng)布局

（一）布點(diǎn)原則及要求

一是盡量選擇在全國環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)的國控點(diǎn)或輻射敏感點(diǎn)上；監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)保持固定，周圍環(huán)境相對穩(wěn)定，具備合適的施工條件，滿足子站建設(shè)的相關(guān)軟硬件要求。

二是原則上，按核電廠16個方位布設(shè)監(jiān)測子站，每個方位考慮布設(shè)1個監(jiān)測子站，沿海核電廠，靠海一側(cè)可根據(jù)需要設(shè)立監(jiān)測子站。

三是點(diǎn)位選擇考慮陸地代表性及居民劑量代表性，在核電廠各堆址主導(dǎo)下風(fēng)向、次下風(fēng)向和居民密集區(qū)適當(dāng)增加監(jiān)測子站。

四是原則上，除對照點(diǎn)外，監(jiān)測子站應(yīng)建在核電廠煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)范圍內(nèi)，優(yōu)先考慮廠址周圍10公里范圍內(nèi)尚無自動監(jiān)測子站覆蓋的人口密集等關(guān)鍵區(qū)域、部分監(jiān)測子站應(yīng)與核電廠自主運(yùn)行的監(jiān)測點(diǎn)位重疊。

（二）選址基本要求

一是測點(diǎn)的代表性。根據(jù)監(jiān)測的目的和功能要求，選取的監(jiān)測點(diǎn)位應(yīng)具有較好的代表性。應(yīng)考慮風(fēng)向、人群居住、地形、高度等因素，盡可能選擇在人群居住、交通方便的地方，盡可能選擇周圍地形、建筑物對監(jiān)測子站屏蔽影響最小位置，避免周圍其他一些天然或人為因素對測量結(jié)果的影響。

二是站址的便利性。選址應(yīng)具備土地、交通、通訊、電力、自來水及良好的地質(zhì)等基礎(chǔ)條件，應(yīng)選擇有可靠的電力保證且電壓穩(wěn)定的地區(qū)；應(yīng)選擇周圍環(huán)境開闊，容易檢修，避水的場地。

三是監(jiān)測的長期性。所選站址應(yīng)不受城市、農(nóng)村、水利等建設(shè)的影響，需保證系統(tǒng)長期性。

四是系統(tǒng)的安全性。監(jiān)測子站周圍環(huán)境條件安全、可靠，子站建設(shè)盡量避免選擇在區(qū)域性高點(diǎn)，避免高溫、多濕的場所。

五是運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。站址位置應(yīng)便于子站日常運(yùn)行和管理。

（三）站網(wǎng)構(gòu)成

目前田灣核電站外圍現(xiàn)有的廠前區(qū)、高公島、楊圩、連云港鎮(zhèn)、墟溝和新浦6個自動監(jiān)測站點(diǎn)，覆蓋了東北、北、西北、西南、南等5個方位，按國家最新技術(shù)要求，需對已建的站點(diǎn)進(jìn)行改造。根據(jù)田灣核電站現(xiàn)場實(shí)際情況，在NNE、N、WNW、WSW、W、SSW、S和SSE共8個方向上，按照γ輻射連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測子站布點(diǎn)原則及選址基本要求，結(jié)合人口分布、風(fēng)向，選址新建柳河、連島、宿城、東巷、中云、封跳、蒿西、蒿東8個自動監(jiān)測站。

二、主要監(jiān)測、采樣設(shè)備比選

監(jiān)測和采樣設(shè)備是監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)，利用監(jiān)測設(shè)備對空氣中的γ輻射進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測并輸出測量值，利用采樣設(shè)備收集大氣中的放射性核素，送實(shí)驗(yàn)室分析測量。

（一）高壓電離室探測器的選擇

本系統(tǒng)建設(shè)對高壓電離室探測器的需求性能指標(biāo)如下表。

目前國內(nèi)生產(chǎn)的高壓電離室僅有一種，型號為EGMS，價格12.8萬元，主要性能如下表。

國外最大的高壓電離室生產(chǎn)商是美國GE公司，其RSS-131型高氣壓電離室售價約20萬元，主要性能如下表。

通過以上兩表對比可以看出，RSS-131型高壓電離室在靈敏性、穩(wěn)定性等具有優(yōu)勢，并且原有6個自動監(jiān)測站采用的也為此產(chǎn)品，且浙江、廣東兩省現(xiàn)有的核電站外圍自動監(jiān)測站也在使用該設(shè)備，環(huán)保部在全國建設(shè)的100個輻射自動監(jiān)測站主要也是使用了該設(shè)備，從以上分析可以看出，美國GS公司生產(chǎn)的RSS-131高壓電離室在技術(shù)上能滿足本項(xiàng)目的要求，費(fèi)用相對合理，建議選用。

（二）超大流量氣溶膠采樣設(shè)備

對該系統(tǒng)氣溶膠采樣設(shè)備的需求性能指標(biāo)如下表。

目前國內(nèi)的超大流量氣溶膠采樣設(shè)備僅有睿谷核儀生產(chǎn)的RG-900超大流量空氣采樣器，該設(shè)備售價約50萬，核心部件為進(jìn)口，主要性能如下表。

德國Tracerlab公司的MDS-1000/600超大流量空氣采樣器，價格約90萬，MDS-1000/600超大流量空氣采樣器用于對空氣中的放射性氣溶膠以及放射性氣體進(jìn)行采樣，系統(tǒng)具有免維護(hù)、運(yùn)行安全可靠、精度高等特點(diǎn)，MDS的流量最高能達(dá)到1380m3/h。主要性能如下表。

根據(jù)性能和價格比較，本項(xiàng)目建議選用國產(chǎn)的睿谷核儀RG-900型超大流量采樣器。

三、監(jiān)測點(diǎn)位及監(jiān)測項(xiàng)目

該系統(tǒng)新建自動監(jiān)測站8個，升級改造現(xiàn)有自動監(jiān)測站6個，共建成14個監(jiān)測子站，在核電站外圍的陸域環(huán)境形成全覆蓋（靠海一側(cè)4個方位因技術(shù)、資金等問題，暫不考慮），滿足國家目前對核電站外圍輻射監(jiān)測站網(wǎng)的要求。

按照《核電廠環(huán)境輻射現(xiàn)場監(jiān)督性監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范（試行）》的要求，監(jiān)測子站連續(xù)監(jiān)測核電廠環(huán)境γ劑量率，并對風(fēng)向、風(fēng)速、溫度、濕度、氣壓和雨量等氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行觀測。定期采集空氣中氣溶膠、碘、空氣中C-14和氚、干濕沉降等樣品。

四、監(jiān)測系統(tǒng)的組成

田灣核電廠外圍環(huán)境γ輻射連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)由三大系統(tǒng)組成：核電廠外圍輻射環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)、流出物監(jiān)測系統(tǒng)和核應(yīng)急預(yù)警監(jiān)測和事故評價系統(tǒng)。

（一）外圍輻射環(huán)境自動監(jiān)測站

1.自動監(jiān)測站情況

按照《核電廠輻射環(huán)境現(xiàn)場監(jiān)督性監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范》規(guī)定的監(jiān)測項(xiàng)目要求，新建8個自動監(jiān)測站，其中連島站、宿城站、蒿東站、中云站等4個站建為加強(qiáng)站，柳河站、封跳站、蒿西站、東巷站等4個站建為標(biāo)準(zhǔn)型站。按要求升級改造原有6個自動監(jiān)測站，其中廠前區(qū)站、楊圩站及高公島站等3個站改造為加強(qiáng)站，其余改造為標(biāo)準(zhǔn)型站。

2.功能

（1）實(shí)現(xiàn)對核電廠實(shí)時有效監(jiān)督，監(jiān)測核電廠排放的放射性煙羽引起的外照射劑量變化；（2）及時發(fā)現(xiàn)異常排放，為應(yīng)急預(yù)測預(yù)警提供技術(shù)支持；（3）核電廠事故狀態(tài)下場外監(jiān)測的重要載體。

（二）流出物監(jiān)測系統(tǒng)

1.流出物實(shí)驗(yàn)室情況

流出物監(jiān)測系統(tǒng)主要進(jìn)行抽樣監(jiān)測并承擔(dān)事故時應(yīng)急樣品分析，保證正常運(yùn)行和事故工況下均能獲得可靠的監(jiān)測結(jié)果。配合流出物實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，購置高純鍺γ譜儀、α/β測量儀、液閃測量裝置等監(jiān)測分析儀器設(shè)備。

2.功能

流出物監(jiān)測系統(tǒng)是核電廠輻射環(huán)境現(xiàn)場監(jiān)督性監(jiān)測的重要組成部分，主要針對核電站排放的氣態(tài)和液態(tài)流出物的進(jìn)行監(jiān)督性監(jiān)測，對核電廠排放的流出物進(jìn)行抽樣監(jiān)測，核查電廠是否按國家批準(zhǔn)限值排放。

（三）核應(yīng)急預(yù)警監(jiān)測和事故評價系統(tǒng)

1.系統(tǒng)情況

構(gòu)建田灣核電站區(qū)域大氣風(fēng)場和核污染擴(kuò)散預(yù)報系統(tǒng)、研究典型氣象條件下田灣核電站區(qū)域核污染擴(kuò)散規(guī)律、根據(jù)田灣核電站周邊大氣放射性監(jiān)測數(shù)據(jù)追溯核事故源項(xiàng)、研發(fā)田灣核電站區(qū)域大氣風(fēng)場和核污染擴(kuò)散濃度分布動態(tài)演示系統(tǒng)。

2.功能

（1）對自動監(jiān)測站數(shù)據(jù)、流出物在線監(jiān)測數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)室分析數(shù)據(jù)等預(yù)警及應(yīng)急監(jiān)測數(shù)據(jù)源進(jìn)行匯總并分析處理；（2）核事故時查明事故源項(xiàng)、評價事故影響、制定應(yīng)對方案。

五、結(jié)語

通過外圍γ輻射環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，可以全面、有效的覆蓋田灣核電站周圍陸地區(qū)域的自動監(jiān)測站網(wǎng)絡(luò)，滿足核電站日常運(yùn)行的監(jiān)測需要，有利于增強(qiáng)田灣核電站周邊輻射環(huán)境監(jiān)測能力，提高輻射環(huán)境監(jiān)測水平，有利于環(huán)境主管部門更及時準(zhǔn)確地掌握田灣核電站周邊輻射環(huán)境的質(zhì)量及其變化情況。

參考文獻(xiàn)：

[1]王鳳英，朱曉翔.田灣核電站外圍環(huán)境γ輻射連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)開發(fā)研究[J].中國輻射衛(wèi)生，2009，18（4）：458-460.

[2]黃華，權(quán)金虎，梁耀，等.核電廠輻射環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)組網(wǎng)技術(shù)[J].核電子學(xué)與探測技術(shù)，2013（8）：972-976.