环境辐射监测PPT课件
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
人类环境中存在的放射性是由天然本底辐射和各 种人工辐射源造成的。 所谓环境放射性污染指的是存在于环境中放射性 物质的量超过其天然存在水平。 气载放射性核素扩散的辐射源有： 核武器空爆产生的放射性落下灰 各种核事故向环境释放或散落的放射性物质
2020/12/28
3/73
环境天然本底
来源
地层放射性物质40K 238U系 232TH系
外来放射性（包括本底放射性和干扰放射性）对 监测方法的探测限和准确度影响很大；
为了使待测样品的放射性含量大于仪器的探测限， 需要较大的样品量；
在分析测量过程中，样品被沾污的可能性较大 （样品中性质相近的核素，加入的试剂和工作环 境都可能使待测样品被沾污，为此，要求从事分 析测量人员工作必须十分严谨）；
2020/12/28
12/73
铯-137
铯-137的半衰期30年，人体的有效半减期70天 铯-137在自然界中是不存在的，是核弹试验和核 反应堆内核裂变产生的，它会释放γ射线。 铯-137 会放出0.51163MeV（94.0％）， 1.176MeV (6.0％)的β- 粒子和能量为0.662MeV 的γ射线 铯-137进入人体会积聚在肌肉组织中，会对体内 形成长期照射，增加患癌症的风险。
在空气中的222Rn
宇宙射线电离成份 中子成份
环境本底外照射 离地面1米处的剂量率 （10-2μGyH-1）
1.6(0.4-3.0) 1.1(0.4-2.1) 1.7(0.5-3.3)
8.7
3.2 4×10-2
2020/12/28
4/73
国内环境天然本底
2011年3月15日15:00 - 16日9:00 北京市：77.3nGy/h（60.2 -119.9） 长春市：82.4（70.8-147.4） 上海市：90.3（54.9-108.2） 秦山镇：100.1（70.4 - 123.8）
2020/12/28
28/73
根据《环境地表γ辐射剂量率测定规范》，环境γ辐 射仪的量程规定为
110-8Gy h-1~10Gy h-1
2020/12/28
29/73
辐射监测站的系统部件
参考秦山地区气象站的参数，六要素气象站包含 以下部件：
参数 气温 相对湿度 风向 风速 气压
雨量
规格
灵敏度
-40～40℃ 0.1℃
➢ 外照射
中子射线，γ射线
➢ 内照射
放射性气体：235U裂变后以气体状态出现的产物，主要是131I ，135I*，85Kr，133Xe，135Xe等。 放射性气体和气溶胶会通过呼吸、饮食进入人体 其中以I-131和Cs-137危害最大，二者极易被吸收，I沉积于 甲状腺，Cs会积聚在肌肉组织中 放射性微粒主要是14C，51Cr，56Mn，60Co和59Fe等
50 mSv·a-1 在任一年
150mSv 500mSv 500mSv
15mSv 50mSv
2020/12/28
7/73
国际核事件分级
国际核能事件分级（International Nuclear Event Scale, INES）是根据核电厂事故对安全的影响作为分类。
INES由国际原子能机构（IAEA）和经济合作发展组织（ OECD）的核能机构（NEA）设计，IAEA监察。
2020/12/28
33/73
环境放射性监测三关键
综合以上要素，在环境放射性监测中，应当密切注意“三
关键”，加强对“三关键”的监测。
关键核素、关键途径和关键居民组称之为“三关键” 。
2020/12/28
34/73
三、 应急环境监测
1、应急环境监测的定义 2、应急系统 3、福岛核事故分析 4、事故分析方法
以便采取安全措施，保证环境安全
2020/12/28
19/73
事故状况下的应急监测
事故状况下应急监测的目的 为了及时、迅速收集有关事故放射性污染的程度 和范围的信息，估计吸入和外照射剂量 迅速确定食物和水源的可能污染的程度，为实施 应急辐射防护行动提供依据
2020/12/28
20/73
环境放射性监测特点
2020/12/28
31/73
1991～ 1994 年浙江省环保γ监 测系统历次故障情况
2020/12/28
32/73
选择监测点考虑的原则
代表性：通过优化算法在多点中选取有代表性的 点，例如特征分析法、BP法等 特殊性： 需要注意对环境要求高、人口密集以及 可能出现大放射量的地点 全面性：要注意不同方向、不同距离的点，考虑 到辐射传播的方向性 气候特征：放射性的传播与气候关系紧密，要充 分考虑，例如，辐射传播与风向的关系，辐射传 播与雨量的关系
0～100% 1%
0～360度 3度
0～60m/s 0，1m/s
600～
0.2hPa
1060hPa
0～4mm/min 0.1mm/min
不确定度 ±0.3% ±5% ±10% ±3% ±0.5hPa
±3%
计数频率 1次/min 1次/min 1次/min 1次/min 1次/min
1次/min
2020/12/28
欧洲RODOS 日本WSPEEDI 美国ARAC 国内秦山大亚湾等核电站的评价系统
2020/12/28
37/73
核事故应急
事故应急系统应包括： 1）中尺度气象模式 2) 地表冠层信息 3）降尺度/升尺度显式模式耦合 4）遥感/现场资料（城市地形地貌数据 ·城市土地利用遥感资料
30/73
面临的问题
雷击损坏 从秦山和大亚湾监测系统的故障率统计可以看出： 雷击是系统的最大敌人 浙江站监测系统的故障主要由雷击引起, 涉及系 统的各个组成部分。广东站监测系统直接雷击损 坏达6.7% ,而Modem、通讯线路故障不明原因故 障相加达40% 以上, 这也可以归结为雷电干扰引 起的, 可见系统防雷的重要性
V LLD 60 • Y • E • A
2020/12/28
22/73
V LLD 60 • Y • E • A
V为最小采样量（1或kg）； LLD为仪器最低探测限（CCPM）； Y为监测方式对该核素的化学回收率（%）； E为仪器的探测效率CPM/DPM； A为样品中待测核素的含量Bq/l或Bq/kg
安全限值：1mSv/人年=114nGy/h
2020/12/28
5/73
常见放射源的剂量
Gy（戈瑞）是吸收剂量，Sv（西弗）是剂量当量 ，二者可以认为数值相等。
2020/12/28
6/73
剂量限值
应用 有效剂量
年当量剂量 眼睛 皮肤 四肢
剂量限值
职业人员
公众
20 mSv·a-1 1 mSv·a-1 连续5年内平均
1、常规监测目的 2、常规监测的实施 3、连续监测系统 4、常规监测的
2020/12/28
16/73
环境放射性监测的目的
➢ 环境放射性监测：是为评价核设施附近环境辐射
监测的主要目的是：
✓评价核电站控制放射性物质向环境中释放的设 施的效能；
✓检验环境辐射是否符合环境标准和法规规定的 有关限值，探测环境介质中放射性物质浓度的 短期变化，评估其长期变化趋势；
放射性测量的统计误差对分析结果的影响较大， 为了达到一定的测量精确度，常常要求测量较长 的时间，为此，对测量仪器的稳定性要求较高
2020/12/28
21/73
环境放射性本底调查
样品的采集 样品采集点应选择在能代表周围环境平均水平的 地方 采样时间的确定：生物样品收获取样；水样按丰 水期、枯水期每年取两次；其他样品的取样时间； 气溶胶月取样、沉降物和辐射每季取样和测量 样品用量的确定：根据样品中的放射性水平和测 量仪器的探测限，最小样品量可按下式估计
分类 事故
事件 偏差现象
分级 7
6 5 4 3 2 1 0
等级 特大
重大 具有场外风险 场外无显著风险 严重 注意 异常 无安全顾虑
著名事件 切尔诺贝利事故，福 岛事故
三哩岛事故
2020/12/28
8/73
切尔诺贝利核 事故
福岛核事故
三里岛核事故
事故等级
2020/12/28
9/73
核事故的辐射主要来源
2020/12/28
14/73
放射性核素扩散的途径
放射性核素在水中的扩散主要有两条途径，一个 是海水，一个是地下水。 放射性物质进入海洋之后，影响较强的是洋流走 向，海水稀释作用很强，这也是核电站建在海边 的原因。 如果附近发生降雨放射性则会进入地下水
2020/12/28
15/73
二、 常规监测
核爆炸和燃烧放出的核素，碘-131，铯-137是人 工放射性核素，如果远距离监测这些核素，可以 确定有核爆炸或核事故产生的其他核素也会到达、 核事故会造成电厂周边会有射性核素氮-16
2020/12/28
10/73
核事故的放射性
放射性气溶胶：放射性物质的微小固体或液体粒子悬浮与空 气中成为放射性气溶胶，其粒度范围为10-3~103μm。
2020/12/28
25/73
广东大亚湾核电站环境辐射连续监测系统于1993 年电站装料前投入运行。
1996年对γ辐射监测站探测器的测量几何条件和 系统的避雷保护作了改进。
1998年由中山大学大气科学系和大亚湾核电站环 境实验室合作, 对KRS 系统中央处理机的软、硬 件进行了改造, 建立了系统计算机局域网络
2020/12/28
18/73
运行时的常规监测
运行时的常规监测分运行初期和运行期间两个阶段 运行初期监测的目的
• 为了实现从本底调查到运行期间监测的过渡； • 将监测结果与本底作比较，计算重要途径对居民的剂量； • 验证方案设计时的假设
运行期间监测的目的
• 为了重新评价监测计划并作可能的修改； • 确定关键途径对居民的剂量； • 评价核电厂造成的辐射环境变化，及时发现异常情况，
2020/12/28
11/73
碘-131
碘-131是β衰变核素，其化学性质与碘相同。 半衰期为 8.02天 发射β和 γ射线, β射线最大能量为 0.6065MeV， 主要γ射线能量为0.364MeV。 碘-131属高毒性核素，紧要器官是甲状腺，对人 体的有效半减期为7.6天,在人体内的最大容许积 存量为1.8×106Bq。 碘-131在放射性工作场所空气中和露天水源中的 最大容许浓度分别为0.33和22贝克/升。
2020/12/28
23/73
常规环境监测计划
环境放射性监测：运行期间的环境监测和运行前 的本底调查。 本底调查的范围和测量频度要稍大于常规运行时 的环境监测计划。 电站运行一段时间后，采样点的密度和监测频度 可逐渐减少
2020/12/28
24/73
常规环境监测系统
秦山核电厂从1991 年7月就在外围建立 了第一代环境γ辐射 连续监测系统 2003年元旦其第二 代监测系统建成
2020/12/28
26/73
常规监测的站点模型
2020/12/28
27/73
辐射监测站的系统部件
γ探测器 环境γ探测器分为电离室型、半导体型、G-M计 数管型等。该探测器是一种能够在核设施周围实 现无人值守环境γ辐射自动探测器。 该探测器既要能够进行本底剂量率的测量，也能 进行高剂量率的测量，量程跨多个数量级。 多采用电离室探头
主要内容
放射性核素在大气中扩散的原因 放射性核素在大气中迁移规律 空气中的放射性剂量意义及要求 核电厂常规监测意义及要求 核事故放射性后果评价
2020/12/28
1/73
一、环境放射性
1、环境放射性定义 2、天然本底 3、辐射剂量基础 4、事故核素和剂量 5、核素迁移
2020/12/28
2/73
环境放射性及其来源
2020/12/28
35/73
应急环境监测
事故环境监测的目的
及时、迅速收集有关事故放射性污染的程度和范围的信 息，估算吸入和外照射剂量
迅速确定食物和水源的可能污染的程度，为实施应急辐 射防护行动提供依据
2020/12/28
36/73
核事故应急
事故初期的应急行动依赖于核应急应急决策支持，准确的说 是核素在大气中扩散产生的剂量场。
✓估算公众受到的实际照射剂量或潜在照射剂量， 或估算其可能的上限
2020/12/28
17/73
核电厂运行前本底调查
测定核电厂周围地区天然本底和其它放射 性来源（如沉降灰）的辐射水平及其变化 规律； 鉴别可能的关键途径和关键人群组，为运 行时环境监测计划的设计作准备； 评价作为运行监测使用的程序、设备和技 术
2020/12/28
13/73
放射性核素扩散的途径
放射性核素在大气中的扩散大致分为两个 途径，一个是在对流层，也就是地表（厚 度10公里左右），受到风向和大陆表面的 影响，变化较为剧烈 另一个途径是更高层的10公里以上的平流 层扩散，受到稳定的西风影响，加入全球 大气循环，这个影响是长远的，也是微量 的
2020/12/28
3/73
环境天然本底
来源
地层放射性物质40K 238U系 232TH系
外来放射性（包括本底放射性和干扰放射性）对 监测方法的探测限和准确度影响很大；
为了使待测样品的放射性含量大于仪器的探测限， 需要较大的样品量；
在分析测量过程中，样品被沾污的可能性较大 （样品中性质相近的核素，加入的试剂和工作环 境都可能使待测样品被沾污，为此，要求从事分 析测量人员工作必须十分严谨）；
2020/12/28
12/73
铯-137
铯-137的半衰期30年，人体的有效半减期70天 铯-137在自然界中是不存在的，是核弹试验和核 反应堆内核裂变产生的，它会释放γ射线。 铯-137 会放出0.51163MeV（94.0％）， 1.176MeV (6.0％)的β- 粒子和能量为0.662MeV 的γ射线 铯-137进入人体会积聚在肌肉组织中，会对体内 形成长期照射，增加患癌症的风险。
在空气中的222Rn
宇宙射线电离成份 中子成份
环境本底外照射 离地面1米处的剂量率 （10-2μGyH-1）
1.6(0.4-3.0) 1.1(0.4-2.1) 1.7(0.5-3.3)
8.7
3.2 4×10-2
2020/12/28
4/73
国内环境天然本底
2011年3月15日15:00 - 16日9:00 北京市：77.3nGy/h（60.2 -119.9） 长春市：82.4（70.8-147.4） 上海市：90.3（54.9-108.2） 秦山镇：100.1（70.4 - 123.8）
2020/12/28
28/73
根据《环境地表γ辐射剂量率测定规范》，环境γ辐 射仪的量程规定为
110-8Gy h-1~10Gy h-1
2020/12/28
29/73
辐射监测站的系统部件
参考秦山地区气象站的参数，六要素气象站包含 以下部件：
参数 气温 相对湿度 风向 风速 气压
雨量
规格
灵敏度
-40～40℃ 0.1℃
➢ 外照射
中子射线，γ射线
➢ 内照射
放射性气体：235U裂变后以气体状态出现的产物，主要是131I ，135I*，85Kr，133Xe，135Xe等。 放射性气体和气溶胶会通过呼吸、饮食进入人体 其中以I-131和Cs-137危害最大，二者极易被吸收，I沉积于 甲状腺，Cs会积聚在肌肉组织中 放射性微粒主要是14C，51Cr，56Mn，60Co和59Fe等
50 mSv·a-1 在任一年
150mSv 500mSv 500mSv
15mSv 50mSv
2020/12/28
7/73
国际核事件分级
国际核能事件分级（International Nuclear Event Scale, INES）是根据核电厂事故对安全的影响作为分类。
INES由国际原子能机构（IAEA）和经济合作发展组织（ OECD）的核能机构（NEA）设计，IAEA监察。
2020/12/28
33/73
环境放射性监测三关键
综合以上要素，在环境放射性监测中，应当密切注意“三
关键”，加强对“三关键”的监测。
关键核素、关键途径和关键居民组称之为“三关键” 。
2020/12/28
34/73
三、 应急环境监测
1、应急环境监测的定义 2、应急系统 3、福岛核事故分析 4、事故分析方法
以便采取安全措施，保证环境安全
2020/12/28
19/73
事故状况下的应急监测
事故状况下应急监测的目的 为了及时、迅速收集有关事故放射性污染的程度 和范围的信息，估计吸入和外照射剂量 迅速确定食物和水源的可能污染的程度，为实施 应急辐射防护行动提供依据
2020/12/28
20/73
环境放射性监测特点
2020/12/28
31/73
1991～ 1994 年浙江省环保γ监 测系统历次故障情况
2020/12/28
32/73
选择监测点考虑的原则
代表性：通过优化算法在多点中选取有代表性的 点，例如特征分析法、BP法等 特殊性： 需要注意对环境要求高、人口密集以及 可能出现大放射量的地点 全面性：要注意不同方向、不同距离的点，考虑 到辐射传播的方向性 气候特征：放射性的传播与气候关系紧密，要充 分考虑，例如，辐射传播与风向的关系，辐射传 播与雨量的关系
0～100% 1%
0～360度 3度
0～60m/s 0，1m/s
600～
0.2hPa
1060hPa
0～4mm/min 0.1mm/min
不确定度 ±0.3% ±5% ±10% ±3% ±0.5hPa
±3%
计数频率 1次/min 1次/min 1次/min 1次/min 1次/min
1次/min
2020/12/28
欧洲RODOS 日本WSPEEDI 美国ARAC 国内秦山大亚湾等核电站的评价系统
2020/12/28
37/73
核事故应急
事故应急系统应包括： 1）中尺度气象模式 2) 地表冠层信息 3）降尺度/升尺度显式模式耦合 4）遥感/现场资料（城市地形地貌数据 ·城市土地利用遥感资料
30/73
面临的问题
雷击损坏 从秦山和大亚湾监测系统的故障率统计可以看出： 雷击是系统的最大敌人 浙江站监测系统的故障主要由雷击引起, 涉及系 统的各个组成部分。广东站监测系统直接雷击损 坏达6.7% ,而Modem、通讯线路故障不明原因故 障相加达40% 以上, 这也可以归结为雷电干扰引 起的, 可见系统防雷的重要性
V LLD 60 • Y • E • A
2020/12/28
22/73
V LLD 60 • Y • E • A
V为最小采样量（1或kg）； LLD为仪器最低探测限（CCPM）； Y为监测方式对该核素的化学回收率（%）； E为仪器的探测效率CPM/DPM； A为样品中待测核素的含量Bq/l或Bq/kg
安全限值：1mSv/人年=114nGy/h
2020/12/28
5/73
常见放射源的剂量
Gy（戈瑞）是吸收剂量，Sv（西弗）是剂量当量 ，二者可以认为数值相等。
2020/12/28
6/73
剂量限值
应用 有效剂量
年当量剂量 眼睛 皮肤 四肢
剂量限值
职业人员
公众
20 mSv·a-1 1 mSv·a-1 连续5年内平均
1、常规监测目的 2、常规监测的实施 3、连续监测系统 4、常规监测的
2020/12/28
16/73
环境放射性监测的目的
➢ 环境放射性监测：是为评价核设施附近环境辐射
监测的主要目的是：
✓评价核电站控制放射性物质向环境中释放的设 施的效能；
✓检验环境辐射是否符合环境标准和法规规定的 有关限值，探测环境介质中放射性物质浓度的 短期变化，评估其长期变化趋势；
放射性测量的统计误差对分析结果的影响较大， 为了达到一定的测量精确度，常常要求测量较长 的时间，为此，对测量仪器的稳定性要求较高
2020/12/28
21/73
环境放射性本底调查
样品的采集 样品采集点应选择在能代表周围环境平均水平的 地方 采样时间的确定：生物样品收获取样；水样按丰 水期、枯水期每年取两次；其他样品的取样时间； 气溶胶月取样、沉降物和辐射每季取样和测量 样品用量的确定：根据样品中的放射性水平和测 量仪器的探测限，最小样品量可按下式估计
分类 事故
事件 偏差现象
分级 7
6 5 4 3 2 1 0
等级 特大
重大 具有场外风险 场外无显著风险 严重 注意 异常 无安全顾虑
著名事件 切尔诺贝利事故，福 岛事故
三哩岛事故
2020/12/28
8/73
切尔诺贝利核 事故
福岛核事故
三里岛核事故
事故等级
2020/12/28
9/73
核事故的辐射主要来源
2020/12/28
14/73
放射性核素扩散的途径
放射性核素在水中的扩散主要有两条途径，一个 是海水，一个是地下水。 放射性物质进入海洋之后，影响较强的是洋流走 向，海水稀释作用很强，这也是核电站建在海边 的原因。 如果附近发生降雨放射性则会进入地下水
2020/12/28
15/73
二、 常规监测
核爆炸和燃烧放出的核素，碘-131，铯-137是人 工放射性核素，如果远距离监测这些核素，可以 确定有核爆炸或核事故产生的其他核素也会到达、 核事故会造成电厂周边会有射性核素氮-16
2020/12/28
10/73
核事故的放射性
放射性气溶胶：放射性物质的微小固体或液体粒子悬浮与空 气中成为放射性气溶胶，其粒度范围为10-3~103μm。
2020/12/28
25/73
广东大亚湾核电站环境辐射连续监测系统于1993 年电站装料前投入运行。
1996年对γ辐射监测站探测器的测量几何条件和 系统的避雷保护作了改进。
1998年由中山大学大气科学系和大亚湾核电站环 境实验室合作, 对KRS 系统中央处理机的软、硬 件进行了改造, 建立了系统计算机局域网络
2020/12/28
18/73
运行时的常规监测
运行时的常规监测分运行初期和运行期间两个阶段 运行初期监测的目的
• 为了实现从本底调查到运行期间监测的过渡； • 将监测结果与本底作比较，计算重要途径对居民的剂量； • 验证方案设计时的假设
运行期间监测的目的
• 为了重新评价监测计划并作可能的修改； • 确定关键途径对居民的剂量； • 评价核电厂造成的辐射环境变化，及时发现异常情况，
2020/12/28
11/73
碘-131
碘-131是β衰变核素，其化学性质与碘相同。 半衰期为 8.02天 发射β和 γ射线, β射线最大能量为 0.6065MeV， 主要γ射线能量为0.364MeV。 碘-131属高毒性核素，紧要器官是甲状腺，对人 体的有效半减期为7.6天,在人体内的最大容许积 存量为1.8×106Bq。 碘-131在放射性工作场所空气中和露天水源中的 最大容许浓度分别为0.33和22贝克/升。
2020/12/28
23/73
常规环境监测计划
环境放射性监测：运行期间的环境监测和运行前 的本底调查。 本底调查的范围和测量频度要稍大于常规运行时 的环境监测计划。 电站运行一段时间后，采样点的密度和监测频度 可逐渐减少
2020/12/28
24/73
常规环境监测系统
秦山核电厂从1991 年7月就在外围建立 了第一代环境γ辐射 连续监测系统 2003年元旦其第二 代监测系统建成
2020/12/28
26/73
常规监测的站点模型
2020/12/28
27/73
辐射监测站的系统部件
γ探测器 环境γ探测器分为电离室型、半导体型、G-M计 数管型等。该探测器是一种能够在核设施周围实 现无人值守环境γ辐射自动探测器。 该探测器既要能够进行本底剂量率的测量，也能 进行高剂量率的测量，量程跨多个数量级。 多采用电离室探头
主要内容
放射性核素在大气中扩散的原因 放射性核素在大气中迁移规律 空气中的放射性剂量意义及要求 核电厂常规监测意义及要求 核事故放射性后果评价
2020/12/28
1/73
一、环境放射性
1、环境放射性定义 2、天然本底 3、辐射剂量基础 4、事故核素和剂量 5、核素迁移
2020/12/28
2/73
环境放射性及其来源
2020/12/28
35/73
应急环境监测
事故环境监测的目的
及时、迅速收集有关事故放射性污染的程度和范围的信 息，估算吸入和外照射剂量
迅速确定食物和水源的可能污染的程度，为实施应急辐 射防护行动提供依据
2020/12/28
36/73
核事故应急
事故初期的应急行动依赖于核应急应急决策支持，准确的说 是核素在大气中扩散产生的剂量场。
✓估算公众受到的实际照射剂量或潜在照射剂量， 或估算其可能的上限
2020/12/28
17/73
核电厂运行前本底调查
测定核电厂周围地区天然本底和其它放射 性来源（如沉降灰）的辐射水平及其变化 规律； 鉴别可能的关键途径和关键人群组，为运 行时环境监测计划的设计作准备； 评价作为运行监测使用的程序、设备和技 术
2020/12/28
13/73
放射性核素扩散的途径
放射性核素在大气中的扩散大致分为两个 途径，一个是在对流层，也就是地表（厚 度10公里左右），受到风向和大陆表面的 影响，变化较为剧烈 另一个途径是更高层的10公里以上的平流 层扩散，受到稳定的西风影响，加入全球 大气循环，这个影响是长远的，也是微量 的