关于核设施流出物监测和环境监测中存在问题的探讨

关于核设施流出物监测和环境监测中存在问题的探讨
袁之伦;赵善桂
【摘要】核设施流出物监测和环境监测体系是核设施安全体系的重要组成部分,随着我国核电建设的不断发展,监测技术和能力也得到了长足的发展,但仍然存在一些问题,通过对低水平监测中存在的问题的分析,并调研美国和欧盟对此问题的处理方法,给出我国解决监测中探测限问题的思路和建议.
【期刊名称】《核安全》
【年(卷),期】2010(000)003
【总页数】5页(P42-45,58)
【关键词】核设施;流出物;环境;监测;探测限
【作者】袁之伦;赵善桂
【作者单位】环境保护部核与辐射安全中心,北京,100082;环境保护部核与辐射安全中心,北京,100082
【正文语种】中文
核设施在正常的运行条件下，释放到环境中的放射性物质通过各种途径导致对人的照射，对当地居民产生附加剂量。

评价个体和群体接受的剂量时，必须考虑到所有重要的照射途径。

但是，在放射性核素常规释放的大多数情况下，环境介质中的放射性核素活度浓度都低于探测限值，因而仅仅通过环境监测是不能够计算出照射剂量的。

因为这个原因，通常使用数学模式 (模型)来描述放射性核素在环境中的输运、计算剂量、评价
对环境的影响。

使用数学模式 (模型)进行辐射环境评价，其重要的输入项是核设施所释放的放射性物质量。

通过核设施流出物监测和环境监测，得到核设施所释放的放射性物质量，这是核设施辐射环境影响评价的基础数据，监测过程是核设施辐射环境影响评价的重要环节。

世界各国都要求对核设施流出物进行监测。

美国政府要求核设施单位专门编制《场外剂量计算手册》 (Offsite Dose Calculation Manual)作为一类技术规格书，明确流出物监测和剂量计算程序，并按照要求上报流出物报告和评价报告。

欧盟对核设施流出物监测、报告和评价也有一系列要求，并出版专版的辐射防护报告。

报告分两部分，第一部分包括排放的监测数据，第二部分包括个人和集体剂量的评估结果。

我国政府也十分重视对核设施流出物的监测和评价，早在1989年就发布了
GB11217－1989《核设施流出物监测的一般规定》，对核设施流出物的监测和报告作了要求。

核设施流出物监测和环境监测中，样品中放射性核素的活度浓度是比较低的或者是极低的，这给监测工作提出了要求，给后期的剂量计算和环境评价带来了困难。

对于较低放射性水平的监测，需要较高的监测能力，也就是在监测中，要具有适当的监测方法，保证适当的探测限值 (LLD)。

概念上，探测限值是测量分析方法能够可靠甄别不同于零的物质的最小量;更正式的说法是，在一定的置信水平，目标分析对象产生的信号能够让检测者区别于空白样品产生的信号，这样目标分析对象的最小浓度或最小量。

检测者有时把探测限值 (LD)错误地理解为定量限值 (LQ)，定量限值是测量方法能够以一定精度测量的目标分析对象的最小浓度或最小量。

计算探测限值需要收集和分析一系列 (至少7个)的空白样品或者非常低水平的样品，然后计算测量结果的标准偏差，从而得到该测量方法的探测限值。

每个实验室都应该报告它的探测限值，并明确它测量探测限值的程序，对低于探测限值的测量结果报告“低于探测限”(＜LLD)。

当测量结果接近估计的探测限值时，检测者要确定每个测量过程的探测限值并报告实验测量的探测限值和测量程序，无论单次测量的结果是大于还是小于探测限值。

如果对同一测量过程，有的测量结果小于探测限值，有的测量结果大于探测限值。

需要平均多次测量结果时，小于探测限值的以探测限值代替，最后平均值报告为“小于平均值”。

如果所有的结果都是小于探测限值，应平均值报告仍为“小于探测限值”。

对于描述为“小于探测限值” (＜LLD)的监测数据报告，在后续的计算和评价中如何处理，往往也会影响最终的评价结果，特别是探测限值不适当的情况下更是如此。

设计监测程序要根据具体的监测目的，不应该使用探测限值影响判断和决策的测量方法。

换句话说，你设计的测量方法，用零到其探测限值之间的任何数值来替代“小于探测限值”的结果，都不会影响主要数据用户依据数据做决策的能力。

如果测量程序使用的测量方法能够测量多种污染物质，那必须确定如何处理测量方法能够检测而没有探测到的结果。

有些方法能够检测很多目标对象，例如谱仪分析，用非零值替代所有没有检测到的结果，即使探测限值较低，也可能会使总计的结果超过管理限值。

没有通用的处理方法，必须根据具体情况选择合适的处理方法。

另外，处理方法与后续数据的使用目的相关。

例如，监测数据作为风险评估的输入数据，表征释放特征或者建立释放因子等。

使用其他目的和应用的监测数据来做决策，也会涉及到探测限值的问题。

对于收集到的已经发布的数据，如果已经用零到探测限值之间的某一值替代了“小于探测限
值”的测量结果，这样就会影响决策。

决策者需要了解那些数据用什么数值 (零到探测限值)代替了，这可能不是他评价“小于探测限值”数据的较好方式，需要选
择适合的报告、处理“小于探测限值”的方法。

如果监测数据被用来对某一设施释放的风险分析时，低于探测限值的测量结果可以用探测限值来替代。

这样会给出最高的 (最糟糕的)释放值，对公众健康具有保护性。

有些风险评估还结合释放的概率估算来进行评价。

如果监测数据被用来建立释放因子时，低于探测限值的测量结果通常以探测限值的1/2来替代。

因为建立释放因子是反映这个工业领域每个生产单位的平均释放，这是一致的。

如果监测数据被用来设置释放限值，不同的源项使用不同的处理方法。

但是，用来判断是否遵从释放限值的处理方法应该和设置释放限值实验时的处理方法相一致。

例如，收集数据建立释放限值时，实验中用零替代低于探测限值的测量结果，那么为了一致性，在判断是否遵从释放限值的监测中在监测方法一致的情况下，也允许使用零替代低于探测限值的测量结果。

对于上述讨论的核设施流出物监测中存在的问题，环境监测中也是一样的，一些发达国家和地区都给出了一些指导性的处理方法。

美国环保局在Part II 40 CFR Parts 9，141，and 142 (National Primary Drinking Water Regulations;Radionuclides;Final Rule)中对此问题有规定。

(1)明确规定待测量的放射性核素测量方法的探测下限值;
(2)明确规定低于探测下限值的报告和替代方法。

如果总α测量结果是小于探测限值，用1.5 pCi/L作为替代值;其他低于EPA探测
限值的测量结果，以零报告。

美国核管会对于核设施流出物监测和环境监测，要求核设施营运单位编制专门的《场外剂量计算手册》，明确流出物监测和环境监测中使用的方法和数据报告程序，
每个核设施营运单位对上述讨论问题的具体处理办法，都会体现在《场外剂量计算手册》中。

(1)明确规定待测量的放射性核素测量方法的探测下限值;
美国核管会的《场外剂量计算手册指导》中对待测量的放射性核素测量方法的探测下限值作了明确规定 (NUREG-1301和NUREG-1302)。

例如，H－3的探测下限是1×10－5 μCi/m3，总α的探测下限是1×10－
5μCi/m3。

(2)没有明确规定低于探测下限值的报告和替代方法。

美国核管会没有明确规定低于探测下限值的报告和替代方法。

这可以从核设施营运单位的《场外剂量计算手册》中的描述和核设施营运单位提交的流出物监测报告可以看出。

a.监测结果以零替代，如美国 HOPE CREEK核电厂的报告 (2001年)。

b.监测结果以小于探测限值 (＜LLD)报告，如美国BIG ROCK POINT核电厂的流出物报告 (2002年)。

c.监测结果以小于平均值报告，如美国HUMBOLDT BAY核电厂流出物释放报告(2001年)。

d.低于探测限值测量结果的后续计算和处理，通常还是以零值来替代。

例如，在美国HUMBOLDT BAY核电厂的《场外剂量计算手册》中的描述：在后续要求的剂量计算中不使用“小于”值。

欧盟建议书 (2004/2/Euratom)中对上述讨论的问题进行了阐述。

(1)明确规定待测量的放射性核素测量方法的探测下限值;
(2)明确建议低于探测下限值的报告和替代方法。

欧盟建议书 (2004/2/Euratom)建议：遵从国际标准ISO/IS 11929-7确定探测限值、判断阈，并表示结果。

即使技术上判断阈低于实际取得的探测限值的一半，实
际操作中判断阈还是可以保守地认为等于探测限值的一半。

测量结果低于判断阈的，结果可以保守地以判断阈的一半来替代。

但是，不断重复的测量结果都低于判断阈，可以合理地认为真值就是零，排放中就不存在此种放射性核素。

(1)没有明确规定待测量的放射性核素测量方法的探测下限值要求。

不同的测量机
构使用不同的监测仪器和监测方法，对放射性核素具有不同的监测能力，得到的探测下限值也是不同的。

最终对测量结果的评估缺乏可靠性，来自不同渠道的测量测量和评价缺乏可比性。

(2)没有明确统一的低于探测下限值监测结果的报告和替代方法。

a.HJ/T61－2001《辐射环境监测技术规范》中规定了小于探测限数据的处理。

活度或活度浓度是没有负值的，但一个样品在重复测量中出现净计数为负值的情况是合理而允许的，这是统计涨落所致，所以在一个样品的重复测量中出现小于
LLD或小于零的净计数，仍要按其实际测量值参与平均。

给出其最终的活度或活
度浓度值，不能为负值;当其小于探测限时，报LLD的1/10。

对几个不同地点或不同时间的环境样品进行平均时，测量结果小于探测限的样品以其探测限的1/10参与平均。

当样品数较多，如大于15，且小于探测限的样品数
所占比例不很大，如小于1/3，则可用对数正态分布概率值，求其均值。

b.在最近的国家标准《核动力厂辐射防护规定》和《环境电离辐射监测的一般要求》的修订工作中，根据有关专家建议，修订稿中增加了新的规定：对于低于探测限的监测结果，应通过实验分析进行合理估算，确实无法估算的，按探测限的1/2取
值评价监测结果。

(1)对于核设施流出物监测和环境监测，建立一套切实可行的和行之有效的探测限
值体系，统一要求，使监测数据具有可靠性和可比性。

(2)针对具体的测量对象和相关的探测限值，确定对于低于探测限值的测量结果的
处理方法，使后续的剂量计算和环境评价更具有科学性，为环境安全决策提供坚实的依据。

【相关文献】
［1］ U.S.NRC.Offsite Dose Calculation Manual Guidance：Standard Radiological Effluent Controls for Pressurized Water Reactors NUREG 1301.1991
［2］ European mission Recommendation on Standardised Information on Radioactive Airborne and Liquid Discharges into the Environment.EU2004/2/ EURATOM.2004
［3］U.S.EPA.National Primary Drinking Water Regulations; Radionuclides;Final Rule.Part II40 CFR Parts9，141 and 142.2000
［4］Hope Creek Nuclear Generating Station.Hope Creek Annual Radioactive Effluent Release Report.2001
［5］Big Rock Point NPP.Big Rock Point Annual Radioactive Effluent Release Report.2002 ［6］Humboldt Bay NPP.Humboldt Bay Annual Radioactive Effluent Release Report.2001。