海洋核動(dòng)力平臺輻射環(huán)境監(jiān)測技術(shù)要求研究

黃彥君，上官志洪，徐月平，張曉峰

(蘇州熱工研究院有限公司，江蘇 蘇州 215004)

0 引言

海洋核動(dòng)力平臺是利用核能實(shí)現(xiàn)海上電力、熱力、淡水供應(yīng)等功能的海洋綜合能源供給裝置，是核電技術(shù)與海洋船舶工程的結(jié)合。目前海洋核動(dòng)力平臺一般采用模擬化設(shè)計(jì)的緊湊型壓水堆技術(shù)方案，易于安裝、運(yùn)行及換料檢修，技術(shù)先進(jìn)，安全性好，環(huán)境友好，經(jīng)濟(jì)上具有競爭力，近年來日益受到國家的重視[1]。

作為一種民用的海上移動(dòng)式核設(shè)施，與傳統(tǒng)的陸上固定式核動(dòng)力廠相比，海洋核動(dòng)力平臺在流出物監(jiān)測和輻射環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、監(jiān)管及實(shí)踐方面均無經(jīng)驗(yàn)，需要綜合考慮在目前法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系方面的適宜性。2016年，國家核安全局以“國核安發(fā)[2016]1號”文發(fā)布了《小型壓水堆核動(dòng)力廠安全評審原則(試行)》[2]，但并不涉及流出物監(jiān)測與輻射環(huán)境監(jiān)測方面的要求。

由于海洋核動(dòng)力平臺本身和運(yùn)行環(huán)境的特殊性，流出物監(jiān)測和輻射環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要考慮用于海洋核動(dòng)力平臺的反應(yīng)堆運(yùn)行安全要求、海洋環(huán)境條件、運(yùn)行管理模式、監(jiān)測和維保工作的現(xiàn)實(shí)條件等。有別于陸上固定式核動(dòng)力廠，海洋核動(dòng)力平臺需要在船廠進(jìn)行建造、調(diào)試，在基地進(jìn)行裝料和大修，在運(yùn)行場址運(yùn)行。因此，海洋核動(dòng)力平臺的流出物監(jiān)測和輻射環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要兼顧在船廠、基地、運(yùn)行場址的監(jiān)測。

本文參考我國現(xiàn)有陸上固定式核動(dòng)力廠的相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求和輻射監(jiān)測技術(shù)的進(jìn)展，針對海洋核動(dòng)力平臺的特點(diǎn)，探討流出物監(jiān)測和輻射環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)的技術(shù)要求，為我國核動(dòng)力平臺輻射環(huán)境監(jiān)督管理提供借鑒。

1 流出物監(jiān)測

1.1 法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求

我國《放射性污染防治法》以及相關(guān)核安全法規(guī)提出了核設(shè)施營運(yùn)單位應(yīng)開展流出物監(jiān)測的要求。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)包括：《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18871—2002)[3]、《核動(dòng)力廠環(huán)境輻射防護(hù)規(guī)定》(GB 6249—2011)[4]、《核設(shè)施流出物監(jiān)測的一般規(guī)定》(GB 11217—89)[5]。

GB 18871—2002提出，營運(yùn)單位應(yīng)按照審管部門的要求，制定和實(shí)施公眾照射監(jiān)測大綱，并提供相應(yīng)的監(jiān)測設(shè)備，以便對公眾照射進(jìn)行評價(jià)。對于放射性物質(zhì)向環(huán)境排放的控制，營運(yùn)單位的排放不應(yīng)超過審管部門認(rèn)可的排放限值，包括排放總量限值和濃度限值，同時(shí)應(yīng)配備有適當(dāng)?shù)牧髁亢蜐舛缺O(jiān)控設(shè)備，使排放受到控制，其中對含放射性物質(zhì)的廢液應(yīng)采用槽式排放。

對于陸上核動(dòng)力廠，GB 6249—2011規(guī)定了運(yùn)行狀態(tài)下的劑量約束值和排放控制值，并對流出物排放管理和流出物監(jiān)測提出了明確的要求。對氣態(tài)流出物的監(jiān)測項(xiàng)目應(yīng)包括惰性氣體、碘、粒子、碳-14和氚，對液態(tài)流出物的監(jiān)測項(xiàng)目應(yīng)包括氚、碳-14和其他核素。海洋核動(dòng)力平臺也可以參考相關(guān)要求。

GB 11217—89適用于各種類型的核設(shè)施，并提出了流出物監(jiān)測計(jì)劃制訂以及相關(guān)的采樣、測量、結(jié)果的記錄和報(bào)告等的要求。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：對于核動(dòng)力堆，必須連續(xù)或定期地分析和測量流出物中運(yùn)行許可證上規(guī)定的核素的濃度和總量，每季度應(yīng)做一次所有放射性核素成分的全分析；氣態(tài)流出物典型的監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)包括惰性氣體的連續(xù)測量、131I和放射性氣溶膠的連續(xù)取樣及實(shí)驗(yàn)室間測量。

1.2 監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

(1)廢物處理方面的考慮

核設(shè)施流出物包括液態(tài)流出物和氣態(tài)流出物，與放射性廢液處理系統(tǒng)和廢氣處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)直接相關(guān)。

海洋核動(dòng)力平臺放射性廢液處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用絮凝過濾、離子交換、深床吸附、反滲透等工藝，經(jīng)處理后的放射性廢液排入廢液暫存箱，經(jīng)取樣監(jiān)測合格后排入海洋或轉(zhuǎn)運(yùn)排放；放射性廢氣處理設(shè)計(jì)對含氫廢氣和含氧廢氣進(jìn)行分別收集和處理，對含氫廢氣采用延遲貯存衰變處理，在滿足一定的貯存衰變時(shí)間要求后進(jìn)行排放；對含氧廢氣采用過濾處理后排放。處理后的氣體經(jīng)放射性監(jiān)測儀排放至通風(fēng)排氣管并最終經(jīng)煙囪排放。排放前需經(jīng)采樣監(jiān)測，排放過程中需在線監(jiān)測。

(2)氣態(tài)流出物分級取樣經(jīng)驗(yàn)

我國目前尚無針對不同核設(shè)施氣態(tài)流出物排放區(qū)別化監(jiān)測的標(biāo)準(zhǔn)。美國《核設(shè)施煙囪和管道中氣載放射性物質(zhì)釋放的取樣與監(jiān)測》(ANSI/HPS N13.1—2011)[6]提出了針對核設(shè)施氣態(tài)流出物分級取樣的要求。根據(jù)潛在的氣態(tài)流出物的排放程序和工藝性質(zhì)及響應(yīng)要求，按釋放物質(zhì)性質(zhì)和數(shù)量實(shí)施不同類別的取樣(標(biāo)準(zhǔn)將潛在的影響類別分為4類(PIC1～PIC4)，具體見表1)。參考該標(biāo)準(zhǔn)要求，針對海洋核動(dòng)力平臺的氣態(tài)流出物監(jiān)測，可通過估算潛在公眾劑量占允許限值的份額后進(jìn)行判斷，按照審管部門的建議對其進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)測。如公眾劑量評估結(jié)果占劑量允許限值的份額很小，可進(jìn)行必要的簡化。

表1 ANSI/HPS N13.1—2011[6]推薦的氣態(tài)流出物取樣與監(jiān)測的分級方法

(3)排放過程控制的要求

對液態(tài)流出物排放，為了監(jiān)控流出物排放過程(主要針對γ核素)，根據(jù)GB 18871—2002的要求，必須采用槽式排放的方式，同時(shí)在排放管線設(shè)計(jì)液態(tài)流出物連續(xù)在線監(jiān)測系統(tǒng)。目前γ靈敏探測器用于連續(xù)在線監(jiān)測已有比較成熟的經(jīng)驗(yàn)。

對氣態(tài)流出物排放，需要開展惰性氣體、氣溶膠和放射性碘的在線監(jiān)測，主要用于監(jiān)測異常排放，提供報(bào)警信號，可采用總β或總γ的監(jiān)測設(shè)備。參考目前陸上固定式核動(dòng)力廠的流出物監(jiān)測系統(tǒng)，提出海洋核動(dòng)力平臺流出物在線監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，見表2。對監(jiān)測設(shè)備的報(bào)警閾值設(shè)計(jì)，還要考慮濃度控制及監(jiān)測設(shè)備性能和響應(yīng)的要求。流出物在線監(jiān)測設(shè)備應(yīng)有必要的冗余設(shè)計(jì)。

表2 海洋核動(dòng)力平臺流出物在線監(jiān)測系統(tǒng)建議方案

(4)排放濃度和排放量評估的要求

對液態(tài)流出物，為確保每罐廢液排放濃度滿足批準(zhǔn)的濃度限值要求，應(yīng)通過采樣監(jiān)測總放射性或監(jiān)測預(yù)期確定核素清單中的核素，目前NaI(Tl)譜儀監(jiān)測總γ的方法在陸上核電廠液態(tài)流出物監(jiān)測中已有成熟的經(jīng)驗(yàn)。對氣態(tài)流出物監(jiān)測，應(yīng)確保對每類批準(zhǔn)的流出物監(jiān)測項(xiàng)目均開展相應(yīng)的監(jiān)測，一般應(yīng)包括惰性氣體、氣溶膠和放射性碘、3H、14C。對惰性氣體應(yīng)確保對含氫廢氣貯存衰變后的排放開展監(jiān)測，其余監(jiān)測項(xiàng)目可在煙囪進(jìn)行采樣監(jiān)測。

(5)流出物監(jiān)測實(shí)驗(yàn)室

為評估是否滿足排放管理限值的要求，需要采集流出物樣品進(jìn)行分析?？紤]到海洋核動(dòng)力平臺在現(xiàn)場可能的長期運(yùn)行條件，需要在平臺上設(shè)置緊湊型的流出物監(jiān)測實(shí)驗(yàn)室，配備必要的監(jiān)測設(shè)備。

流出物監(jiān)測實(shí)驗(yàn)室配備的儀器設(shè)備應(yīng)針對相應(yīng)分析項(xiàng)目，其性能參數(shù)必須滿足濃度控制和排放量控制對探測限的要求，同時(shí)應(yīng)考慮監(jiān)測設(shè)備對船體搖擺、沖擊、抗腐蝕等條件的適應(yīng)性。實(shí)驗(yàn)室配備的設(shè)備應(yīng)至少包括NaI(Tl)譜儀、高純鍺譜儀、液閃譜儀、α/β測量儀?？紤]平臺艙室安排的緊湊性，每種監(jiān)測設(shè)備在確保工作狀態(tài)正常的條件下應(yīng)至少各配一臺，必要時(shí)需要冗余配置。對流出物實(shí)驗(yàn)室及相關(guān)儀器設(shè)備的要求，見表3。

表3 海洋核動(dòng)力平臺流出物實(shí)驗(yàn)室儀器配置

1.3 監(jiān)測技術(shù)要求

(1)監(jiān)測點(diǎn)

流出物監(jiān)測需要關(guān)注流出物的釋放點(diǎn)。對液態(tài)流出物，應(yīng)考慮在釋放管線上開展連續(xù)在線監(jiān)測；排放前應(yīng)對每罐流出物進(jìn)行取樣監(jiān)測。對氣態(tài)流出物，應(yīng)考慮在排放煙囪上針對不同的監(jiān)測項(xiàng)目開展連續(xù)監(jiān)測或取樣。對于含氫廢氣，參考陸上核電廠的經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)貯存衰變后可開展取樣監(jiān)測，確定特定核素的排放量。

(2)監(jiān)測項(xiàng)目

海洋核動(dòng)力平臺流出物監(jiān)測項(xiàng)目需要考慮其釋放源項(xiàng)特征及批準(zhǔn)的排放量，主要針對常規(guī)監(jiān)測，必要時(shí)應(yīng)考慮計(jì)劃外釋放的監(jiān)測。參考GB 6249—2011的要求，對液態(tài)流出物，應(yīng)對每罐核島排放的液態(tài)流出物取樣監(jiān)測3H、14C和其余核素，其余核素至少應(yīng)包括關(guān)注的裂變產(chǎn)物134Cs、137Cs以及活化產(chǎn)物51Cr、54Mn、58Co、60Co、110mAg等，具體可根據(jù)源項(xiàng)計(jì)算結(jié)果評估確定。對于常規(guī)島排放的液態(tài)流出物一般只需要監(jiān)測3H及總γ。為確定是否滿足排放濃度控制條件，需要開展總γ分析；在排放管線上還應(yīng)開展總γ的連續(xù)在線監(jiān)測。對氣態(tài)流出物，應(yīng)在煙囪連續(xù)采集氣溶膠、碘及惰性氣體樣品，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。其中關(guān)注的氣溶膠核素應(yīng)包括134Cs、137Cs、58Co、60Co等，關(guān)注的碘核素應(yīng)包括131I、133I，關(guān)注的惰性氣體核素應(yīng)包括133Xe、135Xe等。此外還應(yīng)連續(xù)采集煙囪排放的3H和14C樣品，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行分析。對于連續(xù)在線監(jiān)測，可參考表2的要求開展相應(yīng)的在線監(jiān)測。對含氫廢氣貯存衰變的取樣監(jiān)測，一般情況下僅需要考慮惰性氣體，監(jiān)測核素應(yīng)包括133Xe、135Xe等。

GB 11217—89規(guī)定，對于流出物中的核素種類及比份已清楚且基本固定、流出物的放射性活度或比活度確實(shí)很低，以至不可能或不必要進(jìn)行特定核素的測定，但又必須證實(shí)放射性水平很低時(shí)，經(jīng)主管部門和監(jiān)督部門認(rèn)可后可只進(jìn)行總活度測量。根據(jù)陸上固定式壓水堆核電廠流出物監(jiān)測的經(jīng)驗(yàn)，一般情況下，對煙囪排放的氣溶膠、碘和惰性氣體，正常運(yùn)行情況下采樣監(jiān)測的結(jié)果一般都在探測限水平以下?？紤]對海洋核動(dòng)力平臺的設(shè)計(jì)及源項(xiàng)進(jìn)行合理評估，在滿足該要求時(shí)，可以采用總放射性監(jiān)測代替核素分析，在審管部門同意后采用總放射性替代核素分析以用于評估排放水平，以簡化海洋核動(dòng)力平臺流出物監(jiān)測程序。表4列出了海洋核動(dòng)力平臺流出物取樣監(jiān)測的技術(shù)建議。

表4 海洋核動(dòng)力平臺流出物取樣監(jiān)測的技術(shù)建議

(3)分析頻次

參考我國陸上固定式核動(dòng)力廠的流出物監(jiān)測經(jīng)驗(yàn)，對液態(tài)流出物的取樣分析應(yīng)確保每罐流出物樣品均進(jìn)行監(jiān)測。特殊情況下，可采用月度混合樣監(jiān)測，例如對常規(guī)島排放的除氚外核素的監(jiān)測。對氣態(tài)流出物的取樣分析，一般考慮采用每月4次監(jiān)測(約為每周一次)的監(jiān)測頻次。除此之外，可以根據(jù)GB 11217—89的要求每季度開展一次核素全分析，這些全分析包括分析特定的核素，如液態(tài)流出物中55Fe、63Ni、90Sr等。國外的相關(guān)監(jiān)測法規(guī)要求也有類似的經(jīng)驗(yàn)[7-9]。

需要關(guān)注平臺液態(tài)流出物排放的要求。目前我國海洋核動(dòng)力平臺一般考慮在陸上核電基地進(jìn)行換料，期間的液態(tài)流出物將統(tǒng)一接駁至陸上基地通過虹吸井實(shí)施排放，在轉(zhuǎn)移至陸上基地排放前也應(yīng)按流出物槽式排放的要求開展相應(yīng)的監(jiān)測。此外，由于海洋核動(dòng)力平臺液態(tài)流出物產(chǎn)生量小，有一種設(shè)計(jì)方案即將液態(tài)流出物收集后返回?fù)Q料基地排放，在此情況下，應(yīng)提供該批次液態(tài)流出物中放射性核素濃度的相關(guān)信息。

2 輻射環(huán)境監(jiān)測

2.1 法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求

我國《放射性污染防治法》以及相關(guān)核安全法規(guī)提出了核設(shè)施營運(yùn)單位應(yīng)開展輻射環(huán)境監(jiān)測的要求。與核設(shè)施輻射環(huán)境監(jiān)測相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求包括GB 18871—2002和GB 6249—2011。GB 18871—2002提出，營運(yùn)單位應(yīng)及時(shí)向?qū)徆懿块T報(bào)告環(huán)境輻射水平或污染顯著增加的情況，開展輻射環(huán)境監(jiān)測。GB 6249—2011提出了運(yùn)行期間常規(guī)輻射環(huán)境監(jiān)測的要求，明確提出營運(yùn)單位應(yīng)制定環(huán)境監(jiān)測大綱，并且在首次裝料后依據(jù)大綱進(jìn)行常規(guī)輻射環(huán)境監(jiān)測。2021年，《輻射環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(HJ 61—2021)[10]修訂發(fā)布，但沒有針對海洋核動(dòng)力平臺輻射環(huán)境監(jiān)測提出技術(shù)規(guī)范要求。

2.2 監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

海洋核動(dòng)力平臺需要在船廠建設(shè)和調(diào)試，完成后轉(zhuǎn)移至運(yùn)行場址，定期大修和換料需要在換料基地完成。因此，海洋核動(dòng)力平臺的輻射環(huán)境監(jiān)測至少應(yīng)包括船廠、換料基地、運(yùn)行場址的輻射環(huán)境監(jiān)測。監(jiān)測系統(tǒng)的配置需要綜合考慮監(jiān)測項(xiàng)目的要求、現(xiàn)場監(jiān)測和維護(hù)的要求、監(jiān)測技術(shù)的成熟水平等。

(1)船體輻射環(huán)境監(jiān)測

船體輻射環(huán)境監(jiān)測的目的主要是對平臺上工作人員的輻射防護(hù)。應(yīng)在船體人員活動(dòng)頻繁區(qū)域布設(shè)γ輻射探頭，建立船體γ輻射劑量率連續(xù)在線監(jiān)測系統(tǒng)，以長期關(guān)注船體γ輻射劑量率的變化，設(shè)定必要的報(bào)警閾值，為工作環(huán)境的輻射環(huán)境水平提供預(yù)警信息。點(diǎn)位設(shè)置綜合考慮與堆芯的距離、人員活動(dòng)的頻率等。系統(tǒng)可以將連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)送到主控室，同時(shí)接收探頭故障報(bào)警、電源故障報(bào)警和閾值報(bào)警信號。

(2)運(yùn)行場址輻射環(huán)境監(jiān)測

考慮平臺運(yùn)行期間輻射環(huán)境監(jiān)測要求，應(yīng)建立輻射環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)室。有四種可供選擇的方案：1)在船體空間布局允許的條件下，可設(shè)置輻射環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)室；2)如船體空間布局受限，可考慮與流出物監(jiān)測實(shí)驗(yàn)的功能合并，但應(yīng)增加相應(yīng)的監(jiān)測設(shè)備數(shù)量，同時(shí)應(yīng)防止交叉污染；3)如運(yùn)行場址長期固定，可以在就近的陸地上設(shè)置輻射環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)室；4)配置實(shí)驗(yàn)室方艙，在平臺系泊于現(xiàn)場后將方艙吊裝到運(yùn)行場址開展監(jiān)測。開展輻射環(huán)境監(jiān)測的移動(dòng)實(shí)驗(yàn)室已有較好的經(jīng)驗(yàn)，在事故應(yīng)急準(zhǔn)備和響應(yīng)時(shí)具有重要的應(yīng)用[11]。如必須建立實(shí)驗(yàn)室開展監(jiān)測，建議采用上述第4)種方案。然而，鑒于海洋核動(dòng)力平臺運(yùn)行場址可能比較偏遠(yuǎn)，實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行維護(hù)不易，可采用委托開展監(jiān)測的方案。

在不同流出物實(shí)驗(yàn)室共用的條件下，輻射環(huán)境監(jiān)測實(shí)驗(yàn)室應(yīng)至少配備一臺高純鍺譜儀、一臺液閃譜儀、一臺α/β測量儀。必要時(shí)可與流出物監(jiān)測實(shí)驗(yàn)室互為備用。其他實(shí)驗(yàn)室的樣品前處理設(shè)備配置類型、數(shù)量應(yīng)根據(jù)運(yùn)行期間的監(jiān)測項(xiàng)目而定。如實(shí)驗(yàn)室配置在平臺上，應(yīng)考慮監(jiān)測設(shè)備和樣品前處理設(shè)備對于平臺環(huán)境的適應(yīng)性，包括應(yīng)對船體搖擺、沖擊、環(huán)境腐蝕等環(huán)境條件。

運(yùn)行場址應(yīng)考慮水體放射性連續(xù)在線監(jiān)測。

(3)建造和換料基地的輻射環(huán)境監(jiān)測

對于建造基地和換料基地的輻射環(huán)境監(jiān)測，應(yīng)考慮在現(xiàn)場開展輻射環(huán)境監(jiān)測，建立相應(yīng)的輻射監(jiān)測實(shí)驗(yàn)室，配備各類監(jiān)測設(shè)備和前處理設(shè)備。

對于建造基地、換料基地，為確定海洋核動(dòng)力平臺釋放放射性對環(huán)境的影響，并用于公眾照射評估，為應(yīng)急監(jiān)測提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，應(yīng)開展附近區(qū)域γ輻射劑量水平的監(jiān)測。綜合考慮海洋核動(dòng)力平臺可能在多處服務(wù)時(shí)探頭布放和回收的便攜性，應(yīng)分別建立相應(yīng)的空氣γ輻射連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)。系統(tǒng)包括就地端和數(shù)據(jù)端，就地端應(yīng)有輻射監(jiān)測、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、電池供電等功能。探頭數(shù)量及布置需要綜合考慮陸上區(qū)域人員活動(dòng)范圍、主要生產(chǎn)生活所在區(qū)域、排放點(diǎn)的位置等確定?？紤]到液態(tài)流出物的排放，應(yīng)在各基地和運(yùn)行場址投放若干水體放射性連續(xù)在線監(jiān)測系統(tǒng)開展連續(xù)在線監(jiān)測，監(jiān)測的項(xiàng)目應(yīng)包括γ輻射劑量率及必要的人工放射性核素?？諝猞幂椛溥B續(xù)監(jiān)測和水體放射性連續(xù)在線監(jiān)測的輻射監(jiān)測探頭的性能參數(shù)需要滿足常規(guī)輻射環(huán)境監(jiān)測和應(yīng)急監(jiān)測的要求。此外，為保證基地工作人員和公眾的輻射安全，可以考慮在各基地設(shè)置空氣氣溶膠采樣系統(tǒng)(至少1個(gè)點(diǎn)位)，定期進(jìn)行采樣監(jiān)測，采樣流量根據(jù)采樣頻次的要求及設(shè)備性能等確定，必要時(shí)采用連續(xù)在線監(jiān)測裝置開展監(jiān)測。在運(yùn)行場址，根據(jù)現(xiàn)場條件確定是否需要設(shè)立該系統(tǒng)。

(4)應(yīng)急監(jiān)測的需求

針對海洋核動(dòng)力平臺運(yùn)行位置，需要考慮應(yīng)急監(jiān)測的需求，除了兼容常規(guī)監(jiān)測的相關(guān)設(shè)施設(shè)備外，可根據(jù)需要配備監(jiān)測船、監(jiān)測飛機(jī)等。

監(jiān)測船可在事故應(yīng)急時(shí)用于海洋水面的監(jiān)測和取樣，在海洋核動(dòng)力平臺正常運(yùn)行時(shí)可作為必要的手段開展相應(yīng)的監(jiān)測與取樣。目前無人系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展迅速，已有商品化的無人監(jiān)測艇應(yīng)用于水體表面輻射環(huán)境監(jiān)測(巡測)、應(yīng)急監(jiān)測、事故救援及核安保等領(lǐng)域。無人艇可搭載γ氣溶膠測量系統(tǒng)、γ巡測系統(tǒng)(可選配能譜測量)、空氣取樣系統(tǒng)、水下輻射監(jiān)測系統(tǒng)、氣象觀測系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等。

監(jiān)測飛機(jī)可在事故應(yīng)急時(shí)用于海洋核動(dòng)力平臺上空空氣的監(jiān)測和取樣。已有商品化的無人機(jī)應(yīng)用于輻射環(huán)境監(jiān)測、應(yīng)急監(jiān)測、搜尋孤源、事故救援及核安全、反恐等領(lǐng)域，目前基本上能實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)飛行、放射性快速監(jiān)測、核素分析、大氣快速取樣、現(xiàn)場情景視頻監(jiān)控與傳輸、無線通信與組網(wǎng)、數(shù)據(jù)處理分析等技術(shù)，在事故應(yīng)急時(shí)發(fā)揮作用。

海洋核動(dòng)力平臺輻射環(huán)境監(jiān)測設(shè)施設(shè)備需求見表5，相應(yīng)的監(jiān)測體框架見圖1。

圖1 海洋核動(dòng)力平臺輻射環(huán)境監(jiān)測體系框架

表5 海洋核動(dòng)力平臺輻射環(huán)境監(jiān)測設(shè)施需求

2.3 監(jiān)測技術(shù)要求

核設(shè)施的輻射環(huán)境監(jiān)測主要有兩個(gè)目的：1)用于評估和控制其對周圍環(huán)境和公眾產(chǎn)生的輻射影響；2)用于指示排放放射性物質(zhì)對環(huán)境的累積影響。

(1)監(jiān)測范圍及點(diǎn)位布置

對于陸上固定式核動(dòng)力廠輻射環(huán)境監(jiān)測的范圍，GB 6249—2011規(guī)定，運(yùn)行期間環(huán)境γ輻射水平的調(diào)查范圍為半徑20 km，其余項(xiàng)目的調(diào)查范圍一般取10 km。海洋核動(dòng)力平臺運(yùn)行期間的監(jiān)測主要考慮3個(gè)基地的監(jiān)測，其監(jiān)測范圍參考GB 6249—2011的要求可以縮減?？紤]到海洋核動(dòng)力平臺建造、大修和運(yùn)行的實(shí)際情況，如基地沒有其他核設(shè)施開展的輻射環(huán)境監(jiān)測，其監(jiān)測范圍可考慮半徑為5 km的范圍或者更小。如基地還有其他核設(shè)施運(yùn)行(例如建造和換料基地)，應(yīng)在基地現(xiàn)有核設(shè)施輻射環(huán)境監(jiān)測的范圍內(nèi)，結(jié)合海洋核動(dòng)力平臺的需求進(jìn)行必要的補(bǔ)充?？諝庵笑幂椛溥B續(xù)在線監(jiān)測、水體放射性連續(xù)在線監(jiān)測以及陸上空氣氣溶膠采樣，應(yīng)主要在平臺附近區(qū)域盛行風(fēng)下風(fēng)向設(shè)點(diǎn)，同時(shí)還需要綜合考慮現(xiàn)場環(huán)境狀況，如洋流條件、海岸線的分布等。

(2)采樣監(jiān)測頻次

采樣監(jiān)測頻次需要綜合考慮現(xiàn)場的采樣監(jiān)測條件。對于γ輻射連續(xù)在線監(jiān)測，應(yīng)采用實(shí)時(shí)監(jiān)測。對于水體γ輻射連續(xù)在線監(jiān)測，考慮核素識別的要求，需要根據(jù)監(jiān)測方法探測下限的要求確定。對于空氣中氣溶膠連續(xù)在線取樣，在有條件的情況下采用連續(xù)在線監(jiān)測，目前的監(jiān)測技術(shù)水平條件下可以做到每日開展一次監(jiān)測。

對于各類環(huán)境介質(zhì)的采樣，參考常規(guī)輻射環(huán)境監(jiān)測頻次的要求，一般情況下可以每半年或每年開展一次監(jiān)測。對于海水，必要時(shí)每月開展一次。

(3)監(jiān)測內(nèi)容和分析方法

各個(gè)基地輻射環(huán)境監(jiān)測的內(nèi)容主要考慮海洋核動(dòng)力平臺釋放放射性物質(zhì)的遷移途徑，并考慮可能對公眾造成的輻射影響。

對氣態(tài)途徑，主要考慮γ輻射連續(xù)監(jiān)測和空氣中氣溶膠監(jiān)測。其對公眾造成輻射影響的途徑為煙羽浸沒外照射和吸入內(nèi)照射。受現(xiàn)場環(huán)境和人力方面的限制，對各基地γ輻射劑量率的監(jiān)測，常規(guī)監(jiān)測時(shí)可暫不考慮就地監(jiān)測和累積劑量監(jiān)測。對液態(tài)途徑，應(yīng)考慮海水、海洋沉積物和海洋生物的監(jiān)測。其中海水、海洋底泥沉積物的監(jiān)測主要考慮用于評估可能的環(huán)境累積影響，對海洋岸邊沉積物的監(jiān)測，在評估公眾活動(dòng)的岸邊沉積物外照射方面也有一定的意義。對海洋生物的監(jiān)測，需要考慮各基地的實(shí)際情況，一般情況下，如作為公眾消費(fèi)的海洋生物，主要考慮公眾食入海產(chǎn)品內(nèi)照射的評估，同時(shí)作為生物監(jiān)測方法，具有一定的指示意義。海洋生物的選擇主要根據(jù)現(xiàn)場可獲得的條件開展，一般情況下應(yīng)主要考慮底棲型生物，易于反映海洋核動(dòng)力平臺釋放的累積影響。

輻射環(huán)境監(jiān)測中各介質(zhì)的放射性分析所關(guān)注的核素，主要針對運(yùn)行許可證上許可排放的核素，一般情況下，應(yīng)包括流出物排放監(jiān)測的各類核素。

海洋核動(dòng)力平臺各基地的輻射環(huán)境監(jiān)測一般情況下應(yīng)采用目前成熟的方法。受現(xiàn)場前處理和監(jiān)測條件的限制，可適當(dāng)考慮采用先進(jìn)的監(jiān)測技術(shù)，例如海水放射性核素的連續(xù)在線監(jiān)測技術(shù)。

匯總各基地輻射環(huán)境監(jiān)測初步方案，見表6。具體可根據(jù)運(yùn)行場址的具體情況進(jìn)行簡化。需要關(guān)注對海水放射性監(jiān)測。海水監(jiān)測點(diǎn)位主要通過取樣監(jiān)測與在線監(jiān)測兩種方式開展。監(jiān)測點(diǎn)位根據(jù)平臺的實(shí)際情況確定，主要考慮與平臺的方位與距離、海水深度、其他設(shè)施的方位與距離、人員可達(dá)的便利性。海水取樣監(jiān)測主要考慮3H、14C及與平臺排放有關(guān)的人工放射性核素，監(jiān)測頻次為每半年一次。對海水連續(xù)在線監(jiān)測，主要考慮監(jiān)測海水中的γ輻射劑量率，如有條件，可設(shè)立具有核素識別功能的譜儀。

表6 海洋核動(dòng)力平臺各基地輻射環(huán)境監(jiān)測建議方案

此外還需要關(guān)注海底泥或懸浮物監(jiān)測的要求，監(jiān)測點(diǎn)位應(yīng)與海水監(jiān)測點(diǎn)位相同。監(jiān)測底泥或懸浮物中放射性的主要目的是為了監(jiān)控可能的累積影響。實(shí)際情況下，如果平臺運(yùn)行點(diǎn)位海水較深，將對海底泥采樣帶來挑戰(zhàn)。在此情況下，可考慮在海水連續(xù)在線監(jiān)測裝置下方懸掛懸浮物沉積收集裝置，收集可能通過海水沉積的放射性。采用懸浮物采樣監(jiān)測在歐洲一些國家的海洋監(jiān)測中有一定的經(jīng)驗(yàn)[12]，在我國尚無相關(guān)參考經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)場采樣的設(shè)計(jì)需要具體考慮。

3 結(jié)論

本文根據(jù)海洋核動(dòng)力平臺建造和運(yùn)行的特點(diǎn)，結(jié)合我國現(xiàn)有相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)情況，提出了海洋核動(dòng)力平臺流出物監(jiān)測與輻射環(huán)境監(jiān)測設(shè)施設(shè)備配置的基本要求以及相應(yīng)監(jiān)測方案的基本思路。

對流出物監(jiān)測，需要考慮海洋核動(dòng)力平臺作為海上移動(dòng)式裝置運(yùn)行特點(diǎn)，重點(diǎn)應(yīng)關(guān)注流出物監(jiān)測設(shè)施設(shè)備配置及排放特點(diǎn)和管理要求?？紤]平臺艙室設(shè)計(jì)的緊湊性和船載流出物監(jiān)測實(shí)驗(yàn)室配置的環(huán)境適應(yīng)性。

對輻射環(huán)境監(jiān)測，主要考慮船體、建造基地、換料基地和運(yùn)行場址的輻射環(huán)境監(jiān)測。在船體應(yīng)建立γ輻射連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)開展連續(xù)監(jiān)測，以實(shí)現(xiàn)平臺工作場所輻射防護(hù)的目的。在建造基地、換料基地和運(yùn)行場址，應(yīng)各自建立輻射監(jiān)測實(shí)驗(yàn)室，結(jié)合流出物排放及對環(huán)境和公眾可能的照射影響制訂輻射監(jiān)測方案，以評估海洋核動(dòng)力平臺運(yùn)行對環(huán)境的影響及可能的公眾照射。需要關(guān)注先進(jìn)監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用，例如基于放射性核素分析的環(huán)境空氣、水體在線監(jiān)測技術(shù)，研究相關(guān)監(jiān)測方法及設(shè)施在現(xiàn)場環(huán)境條件下的適應(yīng)性，支持開發(fā)相應(yīng)的監(jiān)測技術(shù)，推動(dòng)先進(jìn)監(jiān)測技術(shù)在海洋輻射環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域中的應(yīng)用。

海洋核動(dòng)力平臺作為我國一項(xiàng)先進(jìn)的核設(shè)施，目前暫無運(yùn)行和監(jiān)督管理經(jīng)驗(yàn)。針對其流出物排放監(jiān)測及輻射環(huán)境監(jiān)測，仍有待結(jié)合其設(shè)計(jì)、各個(gè)基地和運(yùn)行場址的具體情況做進(jìn)一步研究。