田灣核電站2004-2022年環(huán)境γ輻射劑量率連續(xù)監(jiān)測分析

郭英來，吳春元，王 虎，陳云峰，劉晗晗，惠苗苗

（中核集團江蘇核電有限公司，連云港 222042）

由于核電廠運行過程中氣態(tài)流出物排放及反應堆廠房的γ貫穿輻射會導致環(huán)境γ劑量率上升，國家標準［1］要求核電廠運行期間開展環(huán)境γ輻射水平的調查范圍的半徑一般取20 km。環(huán)境γ輻射水平測量通常采用環(huán)境γ輻射劑量率連續(xù)監(jiān)測、環(huán)境γ輻射劑量率瞬時監(jiān)測以及環(huán)境γ輻射劑量率累積劑量監(jiān)測［2］。田灣核電站建設了環(huán)境γ輻射劑量率連續(xù)自動監(jiān)測站點［3］用于監(jiān)測電站周邊環(huán)境γ輻射水平，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)趨勢判斷電站運行對于周邊環(huán)境γ輻射水平的影響。

田灣核電站1、2 號機組于2007 年投入商業(yè)運行，3、4 號機組分別于2017 年和2018 年投入運行，5、6號機組分別于2019年和2020年投入運行。

1 設備與方法

1.1 環(huán)境γ輻射劑量率連續(xù)監(jiān)測站點

田灣核電站1、2 號機組投產(chǎn)時建有10 個環(huán)境γ輻射劑量率連續(xù)監(jiān)測站，3、4 號機組投產(chǎn)時新建了3 個，5、6 號機組投產(chǎn)時新建了1 個，全電站共有14 個監(jiān)測站，其中廠區(qū)內8 個，廠區(qū)外6 個。田灣核電站14 個環(huán)境γ輻射劑量率連續(xù)監(jiān)測站的距離與方位見表1。

表1 田灣核電站環(huán)境γ輻射劑量率連續(xù)監(jiān)測站Table 1 TNPS environment γ radiation dose rate continuous monitoring station

1.2 環(huán)境γ輻射連續(xù)測量設備

田灣核電站1、2 號機組投產(chǎn)時環(huán)境γ輻射連續(xù)測量采用芬蘭RADOS 公司生產(chǎn)的RD-02探頭，該探頭為雙GM 管結構，量程范圍為10 nGy/h～40 mGy/h。2015 年田灣核電站將環(huán)境γ輻射連續(xù)測量設備更新為美國通用電氣（GE）公司生產(chǎn)的RSDetection 高壓電離室，量程范圍為1 nGy/h～1 Gy/h。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計方法

無論是GM 管，還是高壓電離室均可獲得10 分鐘精度的環(huán)境γ輻射劑量率［4］，本文統(tǒng)計了各站點2004 年至2022 年環(huán)境γ輻射劑量率月度和年度均值。通過比對機組運行前后環(huán)境γ輻射劑量率連續(xù)測量結果，分析電站運行對于環(huán)境γ輻射水平的影響。

2 結果

2.1 環(huán)境γ輻射連續(xù)測量結果

根據(jù)田灣核電站歷年環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)結果，分別統(tǒng)計了田灣核電站環(huán)境γ輻射劑量率連續(xù)監(jiān)測站點2004 年至2006 年機組運行前，2007年至2016 年1、2 號機組運行期間以及2017 年至2022 年3～6 號機組逐步投運后環(huán)境γ輻射劑量率連續(xù)測量年度均值，具體見表2。

表2 田灣核電站環(huán)境γ輻射劑量率連續(xù)測量年度均值Table 2 TNPS annual average of environmental γ radiation dose rate continuous measurement

由表2 可以看出，從時間上看，田灣核電站1、2 號機組運行期與運行前相比，環(huán)境γ輻射劑量率連續(xù)測量年度均值之比在94.8%～139.2%之間；田灣核電站3～6 號機組投運后與1、2 號機組運行期相比，環(huán)境γ輻射劑量率連續(xù)測量年度均值之比在96.0%～116.8%之間。田灣核電站3～6 號機組投運后與機組運行前的本底相比，環(huán)境γ輻射劑量率連續(xù)測量年度均值之比在94.6%～147.7%之間。各點位年度間環(huán)境γ輻射劑量率連續(xù)測量均值波動基本上在10%以內。

2.2 環(huán)境對環(huán)境γ輻射連續(xù)測量結果影響

UNSCEAR 報告［5］指出，天然本底輻射主要來自宇宙輻射和陸地輻射。宇宙輻射來自銀河系輻射、太陽系輻射和地球輻射帶（范艾倫輻射帶），陸地輻射來自陸地表層土壤中天然放射性核素，如鈾系、釷系和40K。世界各地隨經(jīng)緯度、地表環(huán)境及氣象有所差別，并在一定范圍內波動［6］。田灣核電站歷年環(huán)境監(jiān)測結果表明，田灣核電站環(huán)境γ輻射劑量率連續(xù)監(jiān)測站點隨機組運行過程中，如有的站點經(jīng)歷搬遷、地面類型改變、周邊建筑物變化或者設備更新點位微調等原因，導致環(huán)境γ輻射連續(xù)測量結果有所波動。田灣核電站部分站點環(huán)境變化前后各10個月的環(huán)境γ輻射劑量率連續(xù)監(jiān)測結果見圖1。

圖1 環(huán)境變化對于環(huán)境γ輻射連續(xù)測量的影響Fig.1 The impact of environmental change on environmental γ radiation continuous measurement

4 號站點搬遷后地面環(huán)境由水泥石子地面變?yōu)樵暗孛?，環(huán)境γ輻射劑量率整體下降；5號站點和13 號站點由原野地面逐步硬化為水泥地面，環(huán)境γ輻射劑量率整體上升；7 號站點由居民樓頂搬遷至附近的另一居民樓頂后，新站點環(huán)境γ劑量率高于原站點，環(huán)境γ輻射劑量率整體上升；9 號站點水泥地面進行了刷漆處理后，環(huán)境γ輻射劑量率整體下降。以上情況說明，環(huán)境γ輻射劑量率連續(xù)監(jiān)測站點的環(huán)境變化對于環(huán)境γ輻射劑量率連續(xù)測量結果影響較大，波動超過20%。

對于環(huán)境γ輻射劑量率連續(xù)監(jiān)測站點中環(huán)境變化不大的站點，以6 號站點為例，其自運行以來的月度均值見圖2。

圖2 6 號站點環(huán)境γ輻射連續(xù)測量月度均值Fig.2 The monthly average of the station No.6 γ radiation continuous measurement

由圖2 可以看出，6 號站點自運行以來環(huán)境γ輻射劑量率連續(xù)監(jiān)測月度均值基本在0.08 μGy/h～0.09 μGy/h 之間波動，整體波動不大。在2015 年環(huán)境γ輻射劑量率連續(xù)監(jiān)測設備更換為高氣壓電離室之后，其波動更小。

2.3 各站點機組運行前后差異分析

以2015 年環(huán)境γ輻射劑量率連續(xù)監(jiān)測設備更新為高壓電離室作為時間節(jié)點，除了個別站點因數(shù)據(jù)較少未開展顯著性檢驗外，工作人員對其他站點在機組運行前，1、2 號機組運行期間和3～6 號機組投運后的環(huán)境γ輻射劑量率月度均值開展顯著性檢驗，顯著性檢驗結果見表3和表4。

表3 田灣核電機組運行前和1、2 號機組運行期間環(huán)境γ輻射劑量率顯著性檢驗Table 3 Significance test about environmental γ radiation dose rate before TNPS unit operation and during TNPS unit 1 and 2 operation

表4 田灣核電1、2 號機組運行期間和3～6 號機組投運后環(huán)境γ輻射劑量率顯著性檢驗Table 4 Significance test about environmental γ radiation dose rate during TNPS unit 1 and 2 operation and units 3～6 after operation

由表3 和表4 可以看出，多數(shù)田灣核電站環(huán)境γ輻射劑量率連續(xù)監(jiān)測站點在機組運行前，1、2 號機組運行期間和3～6 號機組投運后環(huán)境γ輻射劑量率的差異不顯著；雖然個別站點顯著性檢驗結果差異顯著，但置信區(qū)間相距較近，其差異主要源于周邊環(huán)境發(fā)生了一些變化，特別是站點附近建筑物建設和地面的硬化導致站點環(huán)境γ輻射劑量率略有上升。同時，可以說明電站運行對于環(huán)境γ輻射水平的影響相對于環(huán)境的影響可以忽略不計。

3 討論

環(huán)境γ輻射劑量率長期波動主要受站點地面類型及周邊建筑物等環(huán)境因素的影響。當環(huán)境因素相對穩(wěn)定時，環(huán)境γ輻射劑量率月度和年度均值總體變化不大。

本文通過對田灣核電站機組運行前及1、2 號機組運行期間、3～6 號機組投運后長時間尺度下的環(huán)境變化不大站點的環(huán)境γ輻射劑量率連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)開展顯著性檢驗，發(fā)現(xiàn)各組數(shù)據(jù)之間未見顯著性的差異。田灣核電站機組正常運行期間氣態(tài)流出物排放及反應堆廠房的γ貫穿輻射對于環(huán)境γ輻射水平的影響可以忽略不計。