基于嚴(yán)重事故劑量后果的堆芯重要核素選擇

張瀟月 葉 紅

（四川省核工業(yè)輻射測(cè)試防護(hù)院，四川 成都 610000）

概述

由于事故源項(xiàng)的放射性事故后果的評(píng)價(jià)與堆芯源密切相關(guān)，主要是從存在于堆芯源之中的放射性核素進(jìn)行篩查選擇既保證減少人為地工作量又能保證對(duì)核素劑量的計(jì)算結(jié)果的可靠性。篩選出貢獻(xiàn)較大的核素，優(yōu)化對(duì)堆芯源核素的選擇。

1 以釋放量較大，核素種類比較多的BDBA為例子，比較分析在事故放射性劑量后果中各輻射核素的貢獻(xiàn)值。

由于在嚴(yán)重的輻射事故之中，堆芯源中的堆芯成分在遷移過(guò)程中的反應(yīng)方式和其它的運(yùn)行機(jī)制比較復(fù)雜，在其轉(zhuǎn)移過(guò)程中很多反應(yīng)機(jī)理都未能了解透徹，也沒(méi)有認(rèn)可的相關(guān)的參考導(dǎo)則，因此本文在不用考慮核放射核素的過(guò)濾以及核素穿過(guò)安全殼進(jìn)行再循環(huán)的釋放途徑，直接簡(jiǎn)述核素的釋放過(guò)程。即堆芯-安全殼-外環(huán)境。（圖1為放射性核素釋放到環(huán)境途徑示意圖）

在世界范圍內(nèi)，比較規(guī)范完備的核電法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系是美國(guó)的核電法規(guī)，同時(shí)美國(guó)的核管會(huì)為了便于規(guī)范的開(kāi)展設(shè)計(jì)還發(fā)布了核電導(dǎo)則并且出版了專業(yè)技術(shù)方面很強(qiáng)的技術(shù)性文件，為設(shè)計(jì)和評(píng)審提供技術(shù)性方面的支持。

1.1 對(duì)于輻射性堆芯源的確立

對(duì)于堆芯源放射性核素的計(jì)算主要是采用國(guó)際通用的程序重點(diǎn)計(jì)算堆芯源核素的貢獻(xiàn)，主要是選擇核素的活度比例在0.05%以上的進(jìn)行分析，其中把錒系元素等裂變產(chǎn)物的147個(gè)作為核素輸入。首先放射性物質(zhì)在堆芯源轉(zhuǎn)移到安全殼的釋放過(guò)程中主要考慮堆芯核素在釋放的衰變過(guò)程中，安全殼的放射性活度隨時(shí)間而變化，其安全釋放份額通常選自NUREG－1465中，其計(jì)算公式為：

表1

對(duì)于安全殼來(lái)說(shuō)，它的放射性活度也是隨著時(shí)間的變化而發(fā)生變化的，其主要由四個(gè)部分構(gòu)成：衰變常量數(shù).還有專門(mén)設(shè)立的安全設(shè)施，比如；安全殼在大氣過(guò)濾器中對(duì)于核素所去除的系數(shù)；安全殼的泄漏率以及在大氣內(nèi)所形成的微粒自然去除的系數(shù).本文由于針對(duì)的是嚴(yán)重事故，我們?cè)诖丝梢宰鱾€(gè)假設(shè)，假設(shè)專門(mén)設(shè)立的安全設(shè)施不能用，衰變的常用量數(shù)為0.泄漏率我們假設(shè)在30天內(nèi)保持不變，每天泄漏的總體積為百分之零點(diǎn)一.自然去除數(shù)為2.根據(jù)核素種類的不同，在計(jì)算時(shí)對(duì)于所需要的值也有很大的區(qū)別.比如，氪.氙等這種惰性的氣體，它們只會(huì)衰變和泄漏.對(duì)于放射性碘來(lái)說(shuō)，它的去除與化學(xué)形式有一定的關(guān)系，（下圖為去除系數(shù)列表）.另外，對(duì)于其他有機(jī)碘而言，它的特性與惰性氣體有很多的相似之處，它只有衰變和泄漏兩種形成.而相對(duì)于單質(zhì)鹽，它的主要去除方法是要進(jìn)行壁面沉積，然后對(duì)應(yīng)的去除系數(shù)，其中運(yùn)算方式內(nèi)容一是質(zhì)量的轉(zhuǎn)移系數(shù).二是壁面所要沉積的面積數(shù)；三是，位于安全殼內(nèi)的自由空間的體積數(shù).其去除系數(shù)＝質(zhì)量轉(zhuǎn)移系數(shù)*可供壁面沉積的面積／安全殼內(nèi)的自由空間體積.

1.2 關(guān)于放射性物質(zhì)通過(guò)安全殼向環(huán)境的釋放過(guò)程

在操作過(guò)程由于其安全殼存在泄漏的因素，所以其內(nèi)部的放射性物體會(huì)隨之泄漏到外部的環(huán)境中，其公式的涉及內(nèi)容主要有：安全殼內(nèi)核素，活度隨時(shí)間變化的函以及取值表，在要注重說(shuō)明的是，如果在此過(guò)程中，放射性物質(zhì)泄漏到外部環(huán)境中，那就不必要考慮其衰變了.另外，按照不同的核素和不同的分類，可以求解出不同時(shí)間內(nèi)向外部環(huán)境所釋放的能量.

1.3 關(guān)于放射性劑量的計(jì)算方法

對(duì)于放射性物質(zhì)來(lái)說(shuō)，當(dāng)之釋放到環(huán)境中以后，會(huì)有多種遷移的方式.例如；大氣的彌散.地下滲透等等.其中對(duì)于人體造成的危害也有很多種，人體的吸收.食入等.在計(jì)算過(guò)程中，考慮到短期的影響，其不會(huì)考慮到人體的吸入以及食入，其僅僅是認(rèn)為核素通過(guò)大氣所輸運(yùn)到的位置，以及對(duì)人員造成的輻射還有在該位置下人員所吸入到的空氣污染值，也就是參考位置的人員總有效的劑量為人員吸入內(nèi)照射劑量和外照射劑量的總和.（注明：一般的參考地點(diǎn)都會(huì)選擇隔離區(qū)和人口密度稀少的地區(qū)）

1.4 關(guān)于核素的選擇

由于對(duì)所需劑量的驗(yàn)收時(shí)段不同，一般EAB的驗(yàn)收時(shí)間為2個(gè)小時(shí)，而LPZ的驗(yàn)收為整個(gè)事故的過(guò)程，也就是30天，然而又分內(nèi).外兩種不同的照射方式，因此在核素的篩選過(guò)程中，要按照幾種類型同時(shí)進(jìn)行.并分別計(jì)算出其核素的所有貢獻(xiàn)量，然后以從小到大的方式進(jìn)行比較分析.

2 計(jì)算結(jié)果

根據(jù)上述不同種類的計(jì)算結(jié)果我們可以得出，大約有47%的核素完成了不同劑量類型99%的劑量貢獻(xiàn)，在選擇不同種類進(jìn)行計(jì)算時(shí)，有大于0.5%的核素，其余約32%的核素，在這其中最小的也可包絡(luò)97%的劑量貢獻(xiàn)，不同類型相關(guān)計(jì)算結(jié)果如下表2。

表2

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)全文分析我們可以看出，對(duì)于有放射性核素所得出的劑量結(jié)果的貢獻(xiàn)主要是表現(xiàn)在約30個(gè)核素當(dāng)中，然后在對(duì)放射性的劑量后果進(jìn)行事故計(jì)算時(shí)，也僅僅只有選擇初始量相對(duì)較少的核素與核素的燃耗時(shí)長(zhǎng)以及燃料殼分組件的富集度、循環(huán)過(guò)程中的時(shí)間衰變等相關(guān)因素有密切關(guān)聯(lián)，所以，對(duì)于初始量的計(jì)算差異，對(duì)劑量貢獻(xiàn)的份額度會(huì)有最終的影響。本文筆者主要分析了堆芯源的核素的篩選，雖然其有些因素會(huì)致使結(jié)果有一定的差異，但是也能夠?yàn)槭鹿史派湫院蠊峁┲匾膮⒖純r(jià)值。

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