核电厂环境辐射监测——γ辐射累积剂量监测点位布设分析
​郑广益 张小青
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​郑广益 张小青,. 核电厂环境辐射监测——γ辐射累积剂量监测点位布设分析[J]. 中国环境保护,2023.3. DOI:10.12721/ccn.2023.157026.
摘要:
近年来,随着核电作为绿色能源迅猛发展,潜在的核与辐射事故风险也在增加,而热释光累积剂量测量因其具备诸多优势,成为目前核电环境辐射监测中最为常见的一种能够有效监控和准确评价γ辐射环境水平的方法。文章简要介绍了热释光剂量测量的原理和优点,并针对热释光剂量测量监测点位布设的相关要求进行分析,给出风向、地形、居民分布、交通等条件建议,为后续热释光剂量测量监测点位的布设工作提供参考。
关键词: 热释光剂量监测点位布设核电厂
DOI:10.12721/ccn.2023.157026
基金资助:

前言:

作为安全、清洁、高效的能源,核电具有突出的环境效益,是世界各国能源战略的必然选择。2011年3月发生的日本福岛核事故加剧了公众对核电厂存在风险的担忧,国内外对核电厂辐射环境监测工作的关注度和重视度上升到了一个新的高度。[1]随着我国“碳达峰、碳中和”目标愿景的提出,核电也将迎来新的发展契机,为有效监控和准确评价电厂周边环境辐射水平,给予公众、社会以信心,环境γ辐射剂量监测尤为重要。目前,常见的环境γ辐射剂量率测量方式包括利用便携式仪器即时测量、利用固定式仪器连续测量、利用累积剂量计累积测量[2]。其中累积剂量测量——热释光剂量(TLD)测量因为其诸多优点是目前核电环境监测中最为常见的一种环境γ辐射剂量测量方法,但热释光剂量测量的监测点位布设因为受到各种外部因素的影响,存在诸多限制,一直是热释光剂量测量的一个难点,因此,开展对γ辐射累积剂量监测点位布设条件的分析工作十分必要。

1. 热释光剂量测量的介绍

热释光是指被电离辐射或紫外线辐照过物质的受热发光现象。热释光剂量测量的主要原理为热释光材料加热后释放的光子强度与吸收的辐射剂量成线性关系,经过标准辐射场赋予已知辐射剂量,再通过热释光读出器测量光子强度(一般以计数为单位),即可得出整个热释光剂量测量系统的刻度因子,由此就可以对未知辐射剂量的环境开展监测[3]

热释光剂量测量相较于其他环境监测方法有着以下七个方面的优势,也因此成为核电厂γ辐射累积剂量监测最常见的方法:

1)热释光剂量计或探测器是一种无源器件,在应用中不依赖任何电源,因而不受电力供应的影响;

2)热释光剂量计或探测器的体积很小,因此,在使用过程中十分灵活;

3)热释光剂量测量可以在同一个待测位置上放置多个剂量计或在同一个剂量计中放置多个探测器,由此可以对一个待测量点一次性获得多个数据,所以具有很高的监测可靠性;

4)热释光探测器在应用中是密封在剂量盒中,故受到空气中灰尘的污染和干湿度变化的影响较小;

5)热释光探测器在环境监测中是最经济的,因为在环境剂量监测中,往往是在一个很宽广的范围内众多的位置进行,相比于其它有源的电子设备在经济上的花费大大减少;

6)热释光剂量测量系统具有较好的能量响应。

热释光剂量测量可分为三个阶段,第一阶段为剂量计的准备,包括了热释光探测器的清洗、热释光探测器的退火、热释光探测器的筛选、确定测量程序、热释光探测器的刻度等五个步骤;第二阶段为样品的取放,包括了选择监测点位、布放样品、回收样品等三个步骤;第三阶段为样品的测量。其中第二阶段样品的取放中监测点位的布设需考虑各种外部因素的影响,且其监测点位的布设是否合理将直接影响到了样品的代表性、测量结果的可靠性,这是热释光剂量测量中十分重要的一环,以下部分就对监测点位的影响因素进行分析。

2. 核电厂γ辐射累积剂量监测点位布设条件分析

2.1 监测点位布设总体原则

核电厂累积辐射剂量监测点位的选择应根据厂址环境的自然条件和工程的总平面布置,以机组为中心,半径20km范围,22.5°方位角所形成的区域,按照近密远疏原则,同时兼顾风向、地形环境、居民分布、交通等因素进行确定。

2.1 风向条件

核电厂热释光剂量测量监测点位的布设与核电厂对外界释放放射性气态流出物的分布有直接的关系,对于放射性气态流出物容易到达的位置应作为布设点位的重点,故核电厂最大风频的下风向所在区域应作为重点测量部位考虑适当增加剂量计数量或增设点位。对于较少受核电厂排放影响的最小风频的下风向所在区域,也应布设点位,该点位的测量值与最大风频的下风向的测量值、对照点测量值、本底值相比较,可以体现出核电厂对外界释放的放射性气态流出物对周围环境的最小影响。

2.2 地形环境条件

核电厂热释光剂量测量监测点位选择时应避开建筑物、堆放物和树木等遮挡物,尽量选在不受附近遮挡物影响的空旷地区,以避免遮挡物对核电厂释放的放射性物质形成屏蔽,导致测量结果失准。此外要注意点位所处的环境,确保环境不要过于潮湿或长时间处在阳光暴晒的状态,由于剂量计长期放置在潮湿的环境中或长时间受阳光照射,可能导致剂量计中探测器出现变质的情况,进而影响测量结果的准确性。

一般来说热释光剂量计应放置在距地面1.0米±0.3米处,故在确定点位时需要考虑选择合适的载体以固定剂量计处于合适的高度,在实际操作的过程中会选择栏杆或树木作为载体。为降低因剂量计外观颜色与载体存在较大的差距而过于突兀导致被居民、动物破坏的风险,建议选择外观与载体颜色相近的剂量计。

2.3 居民分布条件

核电厂辐射环境监测的主要目的就是测量存在于周围环境中因核设施泄漏或排出的废弃物造成的辐射效应;社会特别关注的是,这些“辐射效应”对处于这个环境中的人类的伤害程度。而关键居民组作为所受核设施影响最大的人群,其受到的累积剂量值可代表核电厂周边区域内人员受到累积剂量的最大值,故关键居民组所在区域应作为重点测量部位考虑适当增加剂量计数量或增设点位。

此外,人员密集区域的累积剂量测量数据,可以很大程度打消该区域居民对核电厂生产运行产生的辐射效应对其影响的顾虑,故人员密集区域也应作为布设点位的重点适当增加剂量计数量或增设点位。

2.4 交通条件

核电厂热释光剂量测量监测点位要尽量选择在交通便利的地方,一方面,交通便利的地方一般居民较多,可作为居民密集区进行选点测量;另一方面,交通便利有利于布样人员的工作开展,能够降低因交通不便而产生的安全风险。

2.5 其他注意事项

1)选择监测点位时要考虑选点能布放两组剂量计且两组剂量计之间要有一定的距离,放置的位置要足够隐蔽,以防止剂量计丢失的情况发生。

2)选择合适的载体固定剂量计时,尽量选择较细的栏杆或者树干,以便于捆绑固定剂量计。

3. 总结

热释光剂量测量相较于其他剂量测量方法有着多项优势,是核电厂γ辐射累积剂量监测中常见的方法,其监测点位的选择应考虑风向、地形环境、居民分布、交通等多种外部条件的影响,正确选择合适的监测点位可以有效减少外部因素对测量数据的干扰,进而保证样品的代表性,提升测量数据的可靠性。

参考文献

[1] 张 瑜,杨维耿.浅谈核电厂辐射环境现场监督性监测系统建设要求及建议,2015.

[2] 宫增艳,赵广翠,李雪贞,等.不同方法监测环境γ 辐射剂量率的结果比较与分析[J].中国辐射卫生,2018,27(1):69-73.

[3] 贾力博,许明发,张巍,等.累积法与瞬时法测量环境γ辐射剂量率的比较分析[J].大众科技,2019,21(238):19-21.

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