核電廠流出物排放氚的化學(xué)類(lèi)別及監(jiān)測(cè)方法

李文政

（遼寧省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

氚是氫的同位素之一，同時(shí)也是經(jīng)過(guò)裂變動(dòng)力之后排放出來(lái)的關(guān)鍵放射性氣體，是熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆中的關(guān)鍵原材料。在對(duì)氚進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，始終將氚作為輻射防護(hù)以及環(huán)境監(jiān)測(cè)方面的關(guān)鍵內(nèi)容，而在對(duì)氚進(jìn)行研究時(shí)，也需要不斷優(yōu)化國(guó)內(nèi)與之相關(guān)的監(jiān)測(cè)技術(shù)及設(shè)備，從而達(dá)到環(huán)保的目的[1]。

一般情況下，在對(duì)排放氚進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，應(yīng)該提前了解待監(jiān)測(cè)流出物的具體資料與監(jiān)測(cè)重點(diǎn)，清楚待測(cè)實(shí)體的基本狀況，并合理有效地收集相關(guān)的地質(zhì)數(shù)據(jù)、原始設(shè)計(jì)信息、平時(shí)的監(jiān)測(cè)記錄、原始測(cè)試數(shù)據(jù)及資料等，不斷優(yōu)化健康監(jiān)測(cè)的形式和內(nèi)容。通過(guò)采用合理的監(jiān)測(cè)技術(shù)，結(jié)合相應(yīng)的監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，采用科學(xué)合理的方法以及利用相應(yīng)的監(jiān)測(cè)和檢測(cè)儀器，進(jìn)一步開(kāi)展監(jiān)測(cè)工作，同時(shí)還要對(duì)最終結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)，總結(jié)核電站污水的基本情況，并做出分析報(bào)告。

1 監(jiān)測(cè)排放氚的意義及存在的問(wèn)題

在對(duì)核電廠流出物項(xiàng)目進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，如果相關(guān)監(jiān)測(cè)設(shè)備不足或設(shè)計(jì)不恰當(dāng)、不合理等都會(huì)給施工項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)結(jié)果造成消極影響，因此需要重點(diǎn)關(guān)注對(duì)核電廠流出物的質(zhì)量監(jiān)測(cè)。由于氚監(jiān)測(cè)技術(shù)不同于其他監(jiān)測(cè)實(shí)施領(lǐng)域，不可能通過(guò)單獨(dú)監(jiān)測(cè)每個(gè)結(jié)構(gòu)來(lái)確定質(zhì)量是否受到影響，所以需要利用非破壞性的監(jiān)測(cè)手段。當(dāng)了解了排放氚所含有的成分后，就能更好地維護(hù)核電廠的環(huán)境質(zhì)量。所以，提高核電廠流出物監(jiān)測(cè)技術(shù)具有非常重要的意義，并且需要對(duì)其展開(kāi)廣泛地宣傳與應(yīng)用[2]。

在對(duì)核電廠流出物進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，需要合理確定現(xiàn)場(chǎng)操作設(shè)備是否可以直接應(yīng)用到監(jiān)測(cè)工作中，并對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。但是，當(dāng)前階段，監(jiān)測(cè)核電廠流出物的試驗(yàn)還存在著大量問(wèn)題，比如用于檢測(cè)的樣品與實(shí)際工程的試件材料的質(zhì)量存在差異，要想準(zhǔn)確呈現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果并對(duì)核電廠流出物發(fā)揮指導(dǎo)作用是存在一定的困難的；同時(shí)，如果沒(méi)有對(duì)核電廠項(xiàng)目的現(xiàn)場(chǎng)施工開(kāi)展詳細(xì)的監(jiān)理工作，就無(wú)法體現(xiàn)監(jiān)理的實(shí)際作用；另外，如果所抽查的樣品不能及時(shí)送檢，且在未得到檢測(cè)結(jié)果前就開(kāi)始施工，就無(wú)法使核電廠流出物的檢驗(yàn)發(fā)揮作用。

2 核電廠流出物排放氚的監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀

由于我國(guó)在監(jiān)測(cè)核電廠排放氚流出物方面起步較晚，所出臺(tái)的針對(duì)核電站設(shè)施流出物以及環(huán)境監(jiān)測(cè)的規(guī)章制度也不夠健全，部分核電廠的流出物監(jiān)測(cè)工作還需要在以下幾方面進(jìn)一步優(yōu)化完善；（1）監(jiān)測(cè)水平和監(jiān)管標(biāo)準(zhǔn)不相符；（2）一些監(jiān)測(cè)項(xiàng)目并不具備完善的參考條件，特別是沒(méi)有將國(guó)際新標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)排放氚的氣態(tài)流出物轉(zhuǎn)化成與我國(guó)核電廠相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)；（3）審核單位和委托機(jī)構(gòu)也未對(duì)核電廠的排放氚流出物進(jìn)行充分的監(jiān)測(cè)監(jiān)督，所以應(yīng)該進(jìn)一步提高對(duì)監(jiān)測(cè)報(bào)告的審核標(biāo)準(zhǔn)[3]。

3 核電廠排放氚流出物的化學(xué)類(lèi)別

3.1 環(huán)境大氣中的氚

存在于大氣中的氚的化學(xué)形態(tài)包括氚化水蒸氣、氫氣和有機(jī)氚，其中氚的濃度會(huì)隨著時(shí)間有所改變。國(guó)家環(huán)保局為對(duì)大氣中的氚進(jìn)行取樣監(jiān)測(cè)，研發(fā)出了HC系列的空氣中氚取樣裝置，該裝置是由硬件結(jié)構(gòu)組成的，包括粒子過(guò)濾裝置、氣體累積流量計(jì)、取樣介質(zhì)、抽氣泵以及時(shí)間繼電裝置等。取樣裝置中的HC-I型介質(zhì)為高溫玻璃吸附瓶，能夠?qū)μ囟l件下的空氣進(jìn)行全面收集，并保證在最后階段可以從早已吸濕完的干燥劑吸附瓶中分解出一定量的液體，供液閃計(jì)數(shù)器對(duì)HTO的活度進(jìn)行測(cè)定。

3.2 工作場(chǎng)地空氣中的氚

存在于工作場(chǎng)地空氣中的氚來(lái)源于核反應(yīng)堆廠房、生產(chǎn)車(chē)間以及研究裝置等。相關(guān)監(jiān)測(cè)對(duì)象主要包括工作過(guò)程中廠房空氣中的氚，以及后期通過(guò)煙囪或排風(fēng)裝置排出的氚?，F(xiàn)階段，根據(jù)《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》，工作人員將輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)的有效劑量限值降低到20 mSv（2 rem）內(nèi)，從而使工作場(chǎng)地的環(huán)境得到了一定的改善。

3.3 工藝管線內(nèi)的高濃度氚

對(duì)工藝管線內(nèi)的高濃度氚，可通過(guò)電離室測(cè)量。測(cè)氚電離室的構(gòu)造相對(duì)簡(jiǎn)單，相關(guān)設(shè)備也具有較高的靈敏度，在早期是用來(lái)制造提取及回收氚的。由于被測(cè)氚具有較高的濃度，該種電離室能夠?qū)缀辽翈资辽碾斑M(jìn)行測(cè)量，并將其直接安裝在工藝管線中。電離室結(jié)構(gòu)包括法蘭盤(pán)型、交叉型、真空型等。在設(shè)計(jì)與應(yīng)用電離室期間，需要重點(diǎn)考慮氣體的成分和壓力，在濃度較高時(shí)進(jìn)行復(fù)合，以減少表面的污染現(xiàn)象，同時(shí)防止低電場(chǎng)部分出現(xiàn)離子[4]。

4 核電廠放射性流出物監(jiān)管體系

4.1 核電廠運(yùn)營(yíng)管理者的職責(zé)

在監(jiān)測(cè)放射性流出物時(shí)，核電廠相關(guān)工作人員的職責(zé)重點(diǎn)包括兩點(diǎn)：（1）在工作期間，需要加強(qiáng)對(duì)放射性流出物的監(jiān)管，從而合理創(chuàng)建相應(yīng)的監(jiān)測(cè)計(jì)劃以保證核電廠的順利運(yùn)營(yíng)，并在應(yīng)急等環(huán)節(jié)中采用較好的監(jiān)測(cè)技術(shù)；（2）制定更健全的流出物規(guī)范劑量，在對(duì)最后監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估之前，定時(shí)查驗(yàn)流出物劑量。

4.2 主要監(jiān)測(cè)審管部門(mén)的職責(zé)

在監(jiān)測(cè)核電廠流出物時(shí)，相關(guān)的審查管理單位應(yīng)承擔(dān)起核電廠流出物的監(jiān)測(cè)責(zé)任，包括：（1）建立關(guān)于流出物監(jiān)測(cè)的針對(duì)性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，包括應(yīng)急處理措施和質(zhì)量監(jiān)督體系；（2）加強(qiáng)對(duì)核電廠流出物監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的審核力度，在一定條件下應(yīng)該單獨(dú)對(duì)氚實(shí)施監(jiān)測(cè)；（3）對(duì)相關(guān)的重點(diǎn)文件進(jìn)行管理，以更好地管控核電廠放射性流出物的具體情況，并且以多個(gè)廠址中排放氚的相關(guān)資料為基礎(chǔ)，強(qiáng)化對(duì)其劑量的評(píng)估，同時(shí)有關(guān)監(jiān)管單位還應(yīng)該對(duì)流出物的具體監(jiān)測(cè)工作進(jìn)行合理安排[5]。

4.3 政府或?qū)徆懿块T(mén)所委托機(jī)構(gòu)的職責(zé)

在對(duì)核電廠流出物進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，政府相關(guān)部門(mén)可以將監(jiān)測(cè)任務(wù)交由特定的監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)，這些機(jī)構(gòu)的重點(diǎn)責(zé)任包括：（1）對(duì)實(shí)施監(jiān)測(cè)的裝置進(jìn)行審查、調(diào)試和校準(zhǔn)；（2）提高對(duì)設(shè)備監(jiān)測(cè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的審查力度；（3）針對(duì)流出物創(chuàng)建相應(yīng)的監(jiān)管機(jī)制，同時(shí)定時(shí)對(duì)其進(jìn)行充分地驗(yàn)證，以更好地管理流出物的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；（4）提高流出物數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，并為相關(guān)部門(mén)提供更好的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)，使核電廠的流出物劑量始終在國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)；（5）采取更全面的應(yīng)急措施，并委托相關(guān)機(jī)構(gòu)對(duì)國(guó)際機(jī)構(gòu)、政府部門(mén)及核電廠運(yùn)營(yíng)者所采集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，嚴(yán)格管控流出物的監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。此外，相關(guān)監(jiān)測(cè)管理單位與委托機(jī)構(gòu)需要對(duì)流出物實(shí)施單獨(dú)的監(jiān)測(cè)與控制。

5 排放氚流出物的實(shí)際監(jiān)測(cè)方案

5.1 確定流出物排放濃度限值

核電廠排放氚中的流出物一般具有兩種排放限值，即單獨(dú)排放限值與短期排放限值。核電廠在取得有關(guān)審核單位的同意后，通過(guò)監(jiān)測(cè)通?？梢缘玫脚c流出物排放濃度限值相近的數(shù)值。如果得到的數(shù)值相對(duì)較高，就需要采取防護(hù)優(yōu)化措施以獲得更低的排放率與排放量，并將其作為核電廠合理運(yùn)行的主要前提。核電廠并未限制排放氚流出物的濃度，因此在核電廠運(yùn)營(yíng)管理期間，還需要根據(jù)流出物相應(yīng)的特征進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃，再對(duì)流出物的具體排放量做出分析。同時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)還應(yīng)結(jié)合具體情況把年限值的一半當(dāng)作季度限值水平，而將年限值的四分之一當(dāng)做月限值水平，年限值的五分之一當(dāng)做周限值水平。

5.2 合理選擇流出物監(jiān)測(cè)技術(shù)

在具體工作期間，核電廠需要結(jié)合各種監(jiān)測(cè)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。核電廠流出物的監(jiān)測(cè)技術(shù)主要包括在線監(jiān)測(cè)和離線監(jiān)測(cè)兩類(lèi)，一般是通過(guò)在線監(jiān)測(cè)的形式得到流出物排放點(diǎn)的劑量率、活度、濃度等相關(guān)數(shù)據(jù)。若流出物的排放形式簡(jiǎn)單，則可以通過(guò)在線測(cè)量的方式進(jìn)行測(cè)量，但是在線監(jiān)測(cè)存在由于設(shè)備裝置不夠靈敏而導(dǎo)致無(wú)法獲取更精準(zhǔn)數(shù)據(jù)的情況，需通過(guò)采樣與實(shí)驗(yàn)室分析相結(jié)合的形式確保數(shù)據(jù)具有更高的精準(zhǔn)度。按照對(duì)實(shí)際流出物的監(jiān)測(cè)，可將其劃分成氣態(tài)流出物、液態(tài)流出物與直接輻射等種類(lèi)的排放氚流出物監(jiān)測(cè)[6]。

5.3 合理避免對(duì)測(cè)定結(jié)果造成影響的因素

5.3.1 靜置時(shí)間對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響

由于部分取樣物品氚的活度較高，在制樣結(jié)束后，應(yīng)該先將樣品放置在陰涼區(qū)域靜置一段時(shí)間，然后再進(jìn)行測(cè)定，從而保證樣品中的化學(xué)成分更加均勻、淬滅更加純粹。通過(guò)試驗(yàn)研究可以得知靜置時(shí)間的長(zhǎng)短可以對(duì)低活度氚的測(cè)定造成一定的影響。而測(cè)定低活度氚樣品時(shí)，受靜置時(shí)間的影響較小，可以在制樣結(jié)束后直接進(jìn)行分析。

5.3.2 濁度對(duì)氚測(cè)定的影響

用于提供冷源的設(shè)備冷卻水中含有鐵離子成分，導(dǎo)致水質(zhì)出現(xiàn)紅棕色。通過(guò)液閃法對(duì)氚活度進(jìn)行分析時(shí)，樣品中的紅色與黃色物質(zhì)對(duì)熒光具有很強(qiáng)的吸收作用，進(jìn)而出現(xiàn)計(jì)數(shù)率偏低的現(xiàn)象。由于鐵離子影響了致濁程度，也對(duì)氚活度的測(cè)定造成了影響。從結(jié)果得知，在溶液濁度不斷升高時(shí)，樣品測(cè)定的計(jì)數(shù)率會(huì)降低。

6 核電廠排放氚流出物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

6.1 可以長(zhǎng)期進(jìn)行待機(jī)工作

我國(guó)核電廠的供電狀態(tài)比較穩(wěn)定，然而偶爾也會(huì)出現(xiàn)非常特殊的現(xiàn)象，比如由于設(shè)備進(jìn)水導(dǎo)致斷電的情況。而監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的長(zhǎng)期待機(jī)功能可以保證監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在斷電時(shí)繼續(xù)運(yùn)行，確保數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，避免斷電對(duì)監(jiān)測(cè)技術(shù)的實(shí)施造成干擾[7]。

6.2 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)信號(hào)傳輸能夠避免電磁干擾

現(xiàn)階段，由于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)被電磁干擾，使測(cè)量后獲得的數(shù)據(jù)不合理，極大地影響了對(duì)流出物排放氚的監(jiān)測(cè)結(jié)果。所以監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在后期的技術(shù)發(fā)展中，抗電磁干擾就成為了主要的研究方向，從而使得到的數(shù)據(jù)更加穩(wěn)定可靠。

6.3 實(shí)現(xiàn)排放氚監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與電子設(shè)備間數(shù)據(jù)的直接傳輸

現(xiàn)階段，需要對(duì)排放氚的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)施集中管控，然而核電廠所獲取的數(shù)據(jù)只是存在于相應(yīng)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)當(dāng)中，如果能夠把數(shù)據(jù)完全上傳到電子設(shè)備里并做備份，那么即使系統(tǒng)發(fā)生故障，也能及時(shí)有效地展開(kāi)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，從而更好地處理問(wèn)題，達(dá)到精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)流出物的目的。

6.4 加強(qiáng)對(duì)流出物排放氚監(jiān)測(cè)產(chǎn)品的研發(fā)

我國(guó)目前核電站的建設(shè)還處于發(fā)展階段，核電廠流出物排放氚的監(jiān)測(cè)設(shè)備尚未得到全面普及，一些組件也需要通過(guò)進(jìn)口。所以我國(guó)核電企業(yè)需要加強(qiáng)對(duì)相應(yīng)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)分析，不斷更新監(jiān)測(cè)技術(shù)，并且通過(guò)創(chuàng)新優(yōu)化的方式，不斷完善流出物排放氚監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，使監(jiān)測(cè)設(shè)備具有多樣化的功能，并抓住核電領(lǐng)域的發(fā)展機(jī)遇。

7 加強(qiáng)流出物排放氚監(jiān)測(cè)的措施

核電廠流出物排放到水體河流與湖泊中，會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的污染，更嚴(yán)重的還會(huì)危害到公眾日常的飲用水安全，所以核電廠需對(duì)液態(tài)流出物進(jìn)行排放管理、信息公開(kāi)以及公布等，這些都會(huì)對(duì)核電廠放射性流出物的監(jiān)測(cè)提出挑戰(zhàn)。

7.1 國(guó)家應(yīng)加強(qiáng)對(duì)排放氚的管控

現(xiàn)階段，在監(jiān)測(cè)核電廠流出物排放氚時(shí)，國(guó)家應(yīng)加強(qiáng)對(duì)該種污染物的管控，按照當(dāng)前的監(jiān)管機(jī)制與規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)建放射性流出物濃度的排放標(biāo)準(zhǔn)，清晰地了解流出物的整個(gè)排放量并將其細(xì)化，從而加強(qiáng)對(duì)流出物排放氚濃度的管控。

7.2 生態(tài)環(huán)境部門(mén)應(yīng)明確監(jiān)管職責(zé)

各級(jí)生態(tài)環(huán)境部門(mén)需強(qiáng)化對(duì)核電廠流出物氚的監(jiān)管工作，這是十分關(guān)鍵的。國(guó)家應(yīng)該盡快建立并健全相關(guān)的法律規(guī)范，在對(duì)核電廠流出物氚進(jìn)行監(jiān)測(cè)時(shí)，要明確各個(gè)生態(tài)環(huán)境部門(mén)所承擔(dān)的責(zé)任。

7.3 相關(guān)部門(mén)應(yīng)具備指導(dǎo)作用

相關(guān)部門(mén)應(yīng)為核電廠放射性流出物氚的監(jiān)測(cè)工作建立更具操作性的監(jiān)測(cè)指導(dǎo)方法，強(qiáng)化監(jiān)測(cè)任務(wù)與關(guān)鍵內(nèi)容，確保監(jiān)督管理工作更具可行性和代表性。此外，監(jiān)管單位還應(yīng)合理有效地對(duì)放射性流出物排放氚進(jìn)行監(jiān)管，強(qiáng)化對(duì)輻射環(huán)境的監(jiān)測(cè)，進(jìn)一步了解和掌握輻射污染物的排放情況，從而為核電廠及時(shí)應(yīng)用合理有效的措施提供指導(dǎo)。

7.4 核電廠應(yīng)加強(qiáng)對(duì)放射性流出物氚的監(jiān)測(cè)和分析

核電廠所在區(qū)域應(yīng)創(chuàng)建相應(yīng)的放射性流出物分析實(shí)驗(yàn)室，并且配備專業(yè)化的監(jiān)測(cè)設(shè)備和人員，以增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室的分析能力，促進(jìn)內(nèi)部質(zhì)控與核電廠環(huán)境監(jiān)測(cè)工作，從而能夠科學(xué)地開(kāi)展核電廠放射性流出物的監(jiān)測(cè)工作，從技術(shù)方面為核污染監(jiān)督與環(huán)境管理提供保障。核電廠應(yīng)建立放射性流出物在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，使生態(tài)環(huán)境部門(mén)能有效監(jiān)測(cè)核電廠的放射性流出物。在已建、待建與規(guī)劃中的核電廠排放口周邊設(shè)置海水自動(dòng)監(jiān)測(cè)站，持續(xù)做好海水中γ核素、氚濃度與溫度等相關(guān)參數(shù)的采樣測(cè)量，嚴(yán)格管控核電廠放射性流出物排放的異常情況，并做好前期準(zhǔn)備論證工作。

8 結(jié)語(yǔ)

隨著時(shí)代的進(jìn)步，我國(guó)核電產(chǎn)業(yè)也取得了快速發(fā)展，對(duì)內(nèi)陸核電廠的建設(shè)也是未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。而在監(jiān)測(cè)核電廠流出物時(shí)，需通過(guò)合理的監(jiān)測(cè)技術(shù)，并結(jié)合核電廠流出物的實(shí)際狀況進(jìn)行健康評(píng)估，不斷優(yōu)化處理措施，從而有效控制氚的排放。