淺析核電站人員體表污染管理與評價

張崢崢，楊俊武，顧海榮，蘇亮亮

(1.大亞灣核電運營管理有限責(zé)任公司，廣東 深圳 518124； 2.中國廣核電力股份有限公司，廣東 深圳 518000)

人員體表污染是核電站從業(yè)人員較為常見的風(fēng)險之一，也是評價核電站輻射防護安全管理水平的重要參考指標(biāo)。對國內(nèi)外核電站進行簡單的對比調(diào)查發(fā)現(xiàn)，人員體表污染在定義和管理方面差別很大。體表污染的測量方法存在差異，人員污染后的響應(yīng)、調(diào)查、分析也各不相同。人員體表污染的危害主要有兩種情形：第一種，污染粒子對皮膚進行持續(xù)外照射；第二種，污染粒子進入人體體內(nèi)產(chǎn)生潛在的內(nèi)照射風(fēng)險。本文主要針對第一種情況開展污染評估、分級與響應(yīng)。

1 通過皮膚污染水平估算劑量

我國國標(biāo)GB 18871—2002中，對皮膚年當(dāng)量劑量的管理限值為500 mSv。國標(biāo)GBZ/T 244—2017中，給出了外照射皮膚劑量估算的方法，但未明確啟動估算的條件。在防護評價中，一般可將受照皮膚處的個人劑量當(dāng)量Hp(0.07)監(jiān)測結(jié)果視為皮膚當(dāng)量劑量[1]。

美國核管會(NRC)要求，對于皮膚劑量超過年皮膚劑量限值(500 mSv)10%的個人，應(yīng)保存其正式劑量記錄。美國電力研究協(xié)會(EPRI)在《人員污染的工業(yè)響應(yīng)導(dǎo)則》中建議：在達到淺層劑量當(dāng)量限值(500 mSv)的1%(低于法規(guī)要求的水平)時自發(fā)記錄劑量[2]。

參照上述標(biāo)準(zhǔn)要求，我們建議：當(dāng)皮膚劑量達到5 mSv時，應(yīng)當(dāng)記錄皮膚劑量。一般用受照皮膚0.07 mm深處的吸收劑量來表示該處皮膚吸收劑量。在進行皮膚劑量當(dāng)量評價時，對不均勻照射的皮膚，應(yīng)用1 cm2面積上的平均皮膚吸收劑量來代表該處的皮膚吸收劑量。

需要注意的是美國核管會為減少對防護服和其他用于防止污染和皮膚劑量的設(shè)備過分保守的使用，改變了Hp(0.07)的定義和計算方法：通過獲得最大照射量的10 cm2皮膚而非先前規(guī)定的1 cm2皮膚上的劑量平均值，來確定Hp(0.07)。我們國家仍然是應(yīng)用1 cm2面積上的平均皮膚吸收劑量來代表該處的皮膚吸收劑量。

皮膚污染核素明確時Hp(0.07)估算方法為[1]：

Hp(0.07)=AF,0·IC·λ-1·(1-e-λt)

式中，AF,0為污染發(fā)生時，單位污染面積的放射性活度， Bq·cm-2；IC為局部皮膚劑量率因子(參見表1)，μSv·cm2·h-1·Bq-1；λ為衰變常數(shù)，h-1；t為皮膚受到污染的時長，h。

對于核電站常見的污染核素，按照60Co計算較為保守，其局部皮膚劑量率因子IC=1.1 μSv·cm2·h-1·Bq-1。60Co的半衰期T1/2=5.27 a[7]，遠遠大于污染時長t，因此沒有必要考慮放射性衰變的影響。故而，當(dāng)人員受到60Co污染時，假設(shè)污染時長為8 h，當(dāng)污染水平達到560 Bq/cm2時，人員皮膚劑量將達到4.928 mSv，接近5 mSv。

表1 核電廠常見核素的局部皮膚劑量率因子[3-6]

當(dāng)皮膚污染核素不明確時，局部皮膚劑量率因子可保守取1.6 μSv·cm2·h-1·Bq-1 [1]。假設(shè)人員一年時間內(nèi)持續(xù)污染365×24=8 760 h，污染核素未知，那么當(dāng)人員年皮膚劑量達到5 mSv時，AF,0≈0.4 Bq/cm2。

2 表面污染測量儀監(jiān)測值與污染水平的換算

國內(nèi)大部分核電站用于測量人員體表污染的儀表是德國Autonmess 6150AD5+6150AD17，其探頭面積為6.2 cm2，對204Tl在2π方向上的響應(yīng)效率為0.16，對60Co的探測下限為0.21 Bq/cm2。

如果污染是均勻的，且污染面積M大于探頭面積。那么當(dāng)AD17讀數(shù)為N(cps)時，污染水平AF,0為：N÷0.16÷6.2≈NBq/cm2；

如果污染是均勻的，但污染面積M小于探頭面積，大于1 cm2。那么當(dāng)AD17讀數(shù)是N(cps)時，污染水平AF,0為：N÷0.16÷M=(6.25N/M)Bq/cm2，因為M<6.2，所以N

如果污染是點狀(1 cm2)的， AD17讀數(shù)是N(cps)，那么污染水平AF,0為：N÷0.16=6.25NBq/cm2。

在電廠實際應(yīng)用中，當(dāng)需要判斷體表是否存在表面污染時，主要是為了定性測量，一般假定污染是在探頭面積內(nèi)均勻分布，所以認為其污染水平與儀表讀數(shù)的換算關(guān)系為：AF,0=N；當(dāng)需要進行皮膚劑量估算時，主要是為了評估皮膚損害，所以一般保守假定是分散式的點裝放射性粒子污染，并平均到1 cm2面積上，其污染水平與儀表讀數(shù)的換算關(guān)系應(yīng)當(dāng)為：AF,0=6.25N。

3 人員體表污染事件的定義

人員體表污染管理和評價的前提是首先明確什么是“人員體表污染事件”。綜合考慮現(xiàn)有輻射探測設(shè)備的測量下限，國標(biāo)GB 18871—2002對于表面污染的管理要求以及國內(nèi)電站對于人員污染的管理目標(biāo)，以及國際同行之間的對標(biāo)，即考慮以下因素：

1)6150AD17對于60Co的探測下限為0.21 Bq/cm2；

2)國標(biāo)GB 18871—2002對于手、皮膚、內(nèi)衣、工作襪的放射性表面β污染控制水平小于0.4 Bq/cm2。表面污染水平可按一定面積上的平均值計算：皮膚和工作服的污染平均面積取100 cm2[8]；

3)大亞灣核電站對皮膚的β放射性表面污染限值為0.4 Bq/cm2，對工作服的β放射性表面污染限值為4 Bq/cm2。表面污染水平按探頭面積上的平均值計算；

4)美國電力研究協(xié)會(EPRI)建議：如果檢測發(fā)現(xiàn)皮膚劑量達到或超過100 cpm(每分鐘凈計數(shù))，則污染事件應(yīng)定性為人員污染事件[1]。其使用的儀表為標(biāo)準(zhǔn)Frisker輻射檢測儀，探測效率為10%，探頭面積為20 cm2。國際原子能機構(gòu)(IAEA)基本安全標(biāo)準(zhǔn)提出的等效劑量極限適用于受輻照最嚴(yán)重的1 cm2皮膚面積的平均劑量。歐盟基本安全標(biāo)準(zhǔn)也提出了相同的標(biāo)準(zhǔn)。在美國，淺層劑量當(dāng)量(SDE)采用受輻照最嚴(yán)重的10 cm2(而非1 cm2)皮膚面積的平均劑量[1]。

綜合上面四個方面的污染控制水平， 同時從皮膚實際受照的角度考慮，除了皮膚表面的污染，還把任意貼身物品的污染(如眼鏡、手表、貼身衣物內(nèi)表面等)，都納入考慮。當(dāng)6150AD17凈計數(shù)小于0.4 cps(每秒凈計數(shù))時，污染水平(判斷是否存在體表污染時，在探頭面積內(nèi)平均)計算值也小于0.4 Bq/cm2，滿足大亞灣電廠的管理限值要求，滿足國標(biāo)要求，比EPRI的建議水平更嚴(yán)格。

故而，我們建議：測量皮膚或者任意貼身物品(眼鏡、手表、貼身衣物內(nèi)表面等)，6150AD17儀表每秒凈計數(shù)≥0.4 CPS，應(yīng)當(dāng)視為人員體表污染事件。

4 人員體表污染的分級方法及其響應(yīng)

根據(jù)之前的推算得知，污染水平達到560 Bq/cm2(換算成6150AD17讀數(shù)為90 cps)，污染時間8小時，人員的皮膚劑量接近5 mSv。為了便于現(xiàn)場操作和事件調(diào)查分析，我們將人員體表污染分為4級(見表2)。

4.1 0級(AD17讀數(shù)[0,0.4]cps)

該水平的體表污染，在探頭有效監(jiān)測面積內(nèi)平均，滿足小于0.4 Bq/cm2的電廠管理限值，滿足國標(biāo)要求。不計入體表污染事件。此時，全身污染監(jiān)測儀(C2門)可能會報警，C2門的報警閾值設(shè)置為總活度40 Bq，當(dāng)污染面積足夠大的時候，仍然有可能導(dǎo)致C2報警。針對這些情況的響應(yīng)為：去除人員皮膚或者貼身物品上的污染，并確保能夠正常通過C2即可。

4.2 1級(AD17讀數(shù)[0.4,6.4]cps)

該水平的體表污染，在探頭有效監(jiān)測面積內(nèi)平均，大于0.4 Bq/cm2的電廠管理限值，但是探頭有效監(jiān)測面積內(nèi)，β發(fā)射體總活度小于40 Bq，能滿足國標(biāo)18871在100 cm2皮膚上[8]平均后的人員體表污染水平小于0.4 Bq/cm2的要求。所以，計為1級體表污染事件。

此時，C2門可能會報警，當(dāng)污染面積大于探頭面積且皮膚表面β發(fā)射體總活度≥40 Bq，C2門探測有效的情況下，一定會報警。

針對1級體表污染的響應(yīng)行動有：

1)人員現(xiàn)場去污；

2)對污染進行記錄(當(dāng)事人信息、日期、工作內(nèi)容、污染時間、污染部位、污染面積、測量儀表、儀表讀數(shù)、去污情況)；

3)盡量調(diào)查污染原因。

4.3 2級體表污染(AD17讀數(shù)[6.4,90]cps)

該水平的體表污染，其污染水平已經(jīng)超過了國標(biāo)GB 18871—2002在100 cm2皮膚上平均后的人員體表污染水平小于0.4 Bq/cm2的要求。但是如果工作時間不超過8小時，人員的皮膚劑量一定小于5 mSv，不需要進行皮膚劑量估算及記入員工劑量檔案。所以，計為2級體表污染事件。

此時，C2門探測有效的情況下，一定會報警。同時，如果當(dāng)事人的工作時間超過8小時，其皮膚劑量有可能超過5 mSv，需要進行皮膚劑量估算。

針對2級體表污染的響應(yīng)行動有：

1)人員現(xiàn)場去污；

2)對污染進行記錄(當(dāng)事人信息、日期、工作內(nèi)容、污染時間、污染部位、污染面積、測量儀表、儀表讀數(shù)、去污情況);

3)調(diào)查污染原因(找到污染源或者不規(guī)范行為);

4)如果工作時間超過8小時，需要進行皮膚劑量估算。如果大于5 mSv，記入員工劑量檔案。

4.4 3級體表污染(AD17讀數(shù)[90,+∞]cps)

該水平的體表污染，人員皮膚劑量有很大可能性超過5 mSv，需要進行皮膚劑量估算。如果皮膚劑量估算后≥5 mSv，需要記入員工劑量檔案。所以，計為3級體表污染事件。

此時，C2門探測有效的情況下，一定會報警。

針對3級體表污染的響應(yīng)，是：

1)人員現(xiàn)場去污；

2)對污染進行記錄(當(dāng)事人信息、日期、工作內(nèi)容、污染時間、污染部位、污染面積、測量儀表、儀表讀數(shù)、去污情況);

表2 體表污染分級

3)調(diào)查污染原因，編制詳細的調(diào)查報告；

4)皮膚劑量估算。

5)皮膚劑量如果大于5 mSv，記入員工劑量檔案；大于50 mSv，作為電廠指標(biāo)事件，對當(dāng)事單位進行整改；大于500 mSv，超過國家標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)電廠通報流程，進行通知匯報。

另外，需要特別注意兩種特殊情況下的體表污染：

1)口鼻、傷口處的體表污染，無論是上述哪種級別，此類情況存在轉(zhuǎn)移為內(nèi)照射的潛在風(fēng)險。

2)三次現(xiàn)場去污后，污染水平仍無下降趨勢的體表污染情況，無論是上述哪種級別，此類情況可能是不易去污的表面污染或者人員存在內(nèi)照射。

在完成污染記錄后，聯(lián)系職業(yè)醫(yī)療人員協(xié)助去污，人員交接時，告知職業(yè)醫(yī)療人員污染水平和分布；人員轉(zhuǎn)移時，注意避免污染轉(zhuǎn)移和擴散。并進行全身計數(shù)(WBC)測量，核實內(nèi)照射情況。職業(yè)醫(yī)療處理完成后，送返控制區(qū)，通過C2門測量后，再進行事件調(diào)查。

5 人員體表污染的指標(biāo)事件

事件統(tǒng)計指標(biāo)，是安全生產(chǎn)系統(tǒng)采集事件信息的依據(jù)，對一系列安全生產(chǎn)工作的合理開展起著決定性工作。如果事件統(tǒng)計分析指標(biāo)體系不健全、不合理，就很難對安全生產(chǎn)事故進行分析預(yù)測。

在輻射防護的人員體表污染管理和評價領(lǐng)域，也應(yīng)當(dāng)設(shè)置合適的事件指標(biāo)。在該領(lǐng)域，是以皮膚劑量作為最終評價依據(jù)的。但是，我們現(xiàn)有的管理中，將頭部污染作為人員體表污染的指標(biāo)事件。用頭部污染數(shù)量來評價電站體表污染的管理水平，其合理性經(jīng)常被質(zhì)疑。低水平的頭部污染，其估算后的皮膚劑量極低，對工作人員的危害可以忽略不計。只有在口鼻處的污染才有可能轉(zhuǎn)移至體內(nèi)造成內(nèi)照射。多年的實踐經(jīng)驗表明，頭部污染和內(nèi)照射之間并沒有明顯的相關(guān)性。所以大部分國外電站都沒有將頭部污染作為人員體表污染的指標(biāo)事件，對于頭部污染，更多是與手部污染同等看待，按照污染部位分類進行二次分析。只是對于口鼻處的污染，把WBC測量納入到響應(yīng)措施之一。故而，我們建議取消頭部污染作為指標(biāo)事件。

對比內(nèi)照射管理領(lǐng)域，人員待積有效劑量超過1.5 mSv(公司年劑量管理限值15 mSv的10%)作為內(nèi)照射指標(biāo)事件。同理，如果把超過皮膚劑量限值的10%(50 mSv)，作為人員體表污染指標(biāo)事件，則可以和內(nèi)照射管理保持一致性，也相對合理。

同時，國外很多電站使用千人體表污染率這一指標(biāo)，表征人員現(xiàn)場工作后造成體表污染的概率，用于客觀評價電站人員污染的管理水平，在同行評估和對標(biāo)中進行引用。電站之間的維修工作量存在差異，每年的工作量也不盡相同，顯然，使用污染率比污染數(shù)量要相對合理許多，也更易于被行業(yè)接受。

因此，我們建議：

1)人員體表污染的指標(biāo)事件為：人員皮膚劑量估算超過50 mSv的人員體表污染事件；

2)人員體表污染的相對指標(biāo)為：千人體表污染率=人員體表污染事件數(shù)/進出控制區(qū)千人次。

6 小結(jié)

本文總結(jié)分析了人員體表污染的管理和評價辦法，以核電廠常見的表面污染測量儀6150AD5+AD17為例，參考國內(nèi)外的管理要求，建議：測量皮膚或者任意貼身物品(眼鏡、手表、貼身衣物內(nèi)表面等)的表面污染水平時，6150AD17儀表每秒凈計數(shù)≥0.4 cps，應(yīng)當(dāng)視為人員體表污染事件。同時，通過對皮膚劑量的估算方法和污染水平換算關(guān)系的研究，依據(jù)6150AD17儀表每秒凈計數(shù)，將體表污染分為0、1、2、3級，設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)化的響應(yīng)行動，并將人員皮膚劑量估算超過50 mSv的事件作為人員體表污染的指標(biāo)事件。標(biāo)準(zhǔn)化的響應(yīng)流程能夠讓電站現(xiàn)場技術(shù)人員快速響應(yīng)，形成規(guī)范化的體表污染處理流程。

另外，核電站常見的鞋底污染，由于對人員皮膚劑量沒有影響，沒有納入本文討論；氡子體或者其他核素的內(nèi)照射影響也沒有展開討論，有待在后續(xù)的核電站地面污染、內(nèi)照射管理與評價中進行進一步分析。