核安全专业实务2013年 第14章 辐射环境监测—要点

第十四章 辐射环境监测

第一节 辐射环境监测的概述

一、监测概念

z我国现标准GB18871-2002采用了IAEA机构的定义：

——为评价或控制辐射或放射性物质的照射，对剂量或污染所进行的测量及对测量结果的解释。

这段简短的定义包含多层意思：

（1）监测目的——评价或控制辐射或放射性物质的照射。这里的“辐射”是贯穿辐射，放射性物质指各种放射性核素，“照射”包括对人员的内照射和外照射。

（2）监测内容——贯穿辐射和放射性物质对人产生的辐射剂量，和/或放射性物质对环境介质造成的污染程度或水平。

（3）监测手段——测量和分析。

（4）监测结果——不仅仅是提供监测的数据，还有给出对监测结果的分析和解释。

二、辐射环境监测分类

z按监测对象分：

（1）针对较大区域内的一般环境质量监测；

（2）针对特定核与辐射设施的监测。

z按监测的属性分：

（1）按计划开展的常规监测；

（2）应对突发情况的应急监测。

z针对核与辐射设施运行时间顺序，环境监测可分为：

（1）核与辐射设施运行前本底调查；

（2）核与辐射设施运行期间的监测；

（3）核与辐射设施退役终态监测。

z针对核与辐射设施监测的实施主体，环境监测可分为：

（1）由企业组织的监测；

（2）由政府组织的监督性监测。

三、辐射环境监测的作用

z辐射环境监测的主要作用包括：

（1）验证核与辐射设施对环境的实际影响是否处在所控制的范围之内；

（2）发现核与辐射设施的异常排放；

（3）严重事故时可以判定污染的范围和水平；

（4）改善公共关系。

四、辐射环境监测的特点

z监测具有一定的特点：

（1）环境中辐射及放射性核素种类繁多，辐射环境监测时它们有时彼此相互干扰；

（2）环境介质复杂，对不同的环境介质需采用不同的监测（取样）方法；

（3）辐射环境监测往往是在很高的环境背景值下去探查一个附加的小增量，辐射环境监测受环境放射性背景值及其他因素的影响较大，只有在良好的质量保证下，才能取得准确的监测结果。

第二节 环境中放射性的背景情况

z环境放射性监测是在较高的放射性背景情况之下去探查一个小的附加增量，环境中较高的放射性背景值主要是天然放射性的贡献。

一、天然放射性的来源与水平

z天然放射性按其来源可分为：

（1）地球上生来就有的；

（2）宇宙射线以及宇宙射线与大气层相互作用产生的。

z陆生放射性核素主要有钍232系、铀238系和铀235系三个衰变系列。

z钍232系，又称4n系，钍232经过7次α衰变和4次β衰变形成稳定核素，钍232半衰期为1.405×1010a，钍232系的放射性衰变产物包括10个核素。

z铀238系，又称4n+2系，铀238经过9次α衰变和7次β衰变形成稳定核素，钍232半衰期为4.468×109a，铀238系的放射性衰变产物包括14个核素。

z铀235系，又称4n+3系，铀238经过9次α衰变和6次β衰变形成稳定核素，钍232半衰期为7.04×108a，铀238系的放射性衰变产物包括12个核素。

z40K的半衰期为1.28×109a。

z宇生放射性包括两部分：

（1）来自外层空间的宇宙射线以及宇宙射线与大气层相互作用产生的次级射线；

（2）宇宙射线与大气层相互作用产生的放射性核素。

z在人类生活的地球表面，很难见到高能宇宙射线，近地表的宇宙射线主要是其低能部分。

z宇宙射线强度随海拔高度的增加而增加，在海拔一万米以上高度上，宇宙射线对飞机机组人员及乘客产生的剂量率比海平面高度宇宙射线的贡献可大100倍。

z天然放射性水平通常有包含两层意义：一是指天然放射性的源项特征，二指天然放射性对公众产生的效应特征，即照射剂量水平。

z统计资料表明，全世界由于天然放射性引起的年有效剂量为2.4mSv，典型范围在1~10mSv。

z国家标准GB 18871-2002规定公众照射年剂量限值是1mSv。

z我国对核动力厂经由气、液流出物一年对公众产生的剂量约束规定为0.25mSv之内。

二、人工放射性核素的来源与水平

z人工放射性核素的来源途径包括核武器生产和试验、核能生产、核技术利用等。

z大气层核试验仍在环境中残留的主要是90Sr和173Cs。

z地下核试验后总会有H3和85Kr进入环境。

z核武器生产放射性废液贮存罐事故主要是144Ce、95Zr、90Sr和173Cs进入环境。

z铀矿采矿技术分为地下开采和露天开采，冶炼是指对矿石加工并把铀提取出来，制成俗称黄饼的半成品。

z地浸和堆浸的差别在于，地浸并不需要把矿石开采出来，而是在铀矿石埋藏地点，直接用烯酸把铀溶取出来。

z铀矿采冶作业，主要流出物是氡气。对于地下开采，矿井排出的氡气按生产1t U3O8归一化处理为

1~2000GBq/t，其平均值为300GBq/t。

z铀矿采冶阶段生产的成品是U3O8。

z浓缩指的是将天然铀中U235的丰度由0.7%左右提高到核动力厂使用的2%~5%。

z在铀加工和核燃料生产环节，所操作的核素较为单一，主要是U238、U235和U234。

z核裂变每次产生总能量约为200MeV，1kg裂变材料完全裂变就可以得到2.6×1024裂变，可生产2.05×107kW·h的热量。

z核动力厂发电的同时会产生大量的放射性物质，百万千瓦级的反应堆放射性物质盘存量可达1020Bq，其中99%以上的放射性物质被包容在反应堆内。

z核燃料后处理视为了回收乏燃料中的铀和钚。

z对于乏燃料是否进行后处理有两种态度：一种是不对乏燃料进行后处理，把乏燃料作为高放废物准备直接处置，美国持此态度；另一种是英、法等国家主张对乏燃料进行后处理，从中提取有用资源并再次用于核能发电。

z后处理释放出的放射性物质，产生长期环境影响的几个核素有：3H、14C、85Kr和129I，其中14C产生的待积集体剂量最大。

z以131I为例，为了诊断甲状腺癌和乳头状癌，估计全世界每年使用600TBq的131I。

z对于甲状腺癌的治疗，I131用量平均为5GBq，治乳头状癌的用量要小些，平均为0.5GBq。除了患者受到辐射照射以外，与患者密切接触的人员，如家庭成员，也将受到辐射照射，且受照水平可达0.5mSv，对于儿童可达1mSv。预计全世界因使用I131而产生的集体剂量可达400~600人·Sv。

第三节 辐射环境监测的管理

一、环境监测制度

z鉴于环境辐射监测实行“双轨监测”，企业和审管部门都负有保证环境辐射监测质量的任务。

z针对核设施，特别是大型核设施的辐射环境监测，分为运行前的本底调查、运行期间的监测、寿期终了的退役监测等。

z运行前的本底调查任务由企业承担。

二、实行“双轨”监测

z由业主和审管部门同时开展的监测称“双轨”监测。

z核及辐射源项单位的监测机构的规模依据设施向环境排放放射性物质的性质、总量、浓度、排放方式以及潜在危险来定。

z核及辐射设施的环境监测机构负责本单位的环境辐射监测，包括运行前的本底调查，运行期间监测（常规监测及事故应急监测），评价设施的环境影响，调查污染变化的趋势，追踪异常排放时核素的可能分布。此外，还负责编制向环境保护部门上报的监测报告。

z环境保护行政主管部门是审管部门。

三、制定环境辐射监测大纲

z制定环境辐射监测大纲，首先要考虑实施监测所期望达到的目的：

（1）评价核及辐射设施对放射性物质包容和流出物控制的有效性；

（2）测定环境介质中放射性核素浓度或照射量率的变化；

（3）评价公众受到的实际照射及潜在剂量，或估计可能的剂量上限值；

（4）发现未知的照射途径和为确定放射性核素在环境中的传输模型提供资料；