福清核電機組商運后外圍環境γ輻射劑量率水平監測與評價

陳代文

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福清核電機組商運后外圍環境γ輻射劑量率水平監測與評價

陳代文

福建省輻射環境監督站

利用福清核電廠外圍輻射環境現場監督性監測系統，對福清核電機組商運后外圍環境γ輻射劑量率水平進行為期一年（2016年4月～2017年3月）的連續不間斷監測，據此分析和評價福清核電機組商運后外圍環境的γ輻射劑量率水平。結果表明，與商運前本底調查相比，福清核電機組商運后外圍環境γ輻射劑量率水平到目前為止無明顯變化，各監測子站環境γ輻射劑量率年平均值范圍為75.3～105.0 nGy/h，總平均值為89.2 nGy/h，其中小時最大值為119.8 nGy/h，小時最小值為72.9 nGy/h，均屬于福建省正常放射性本底水平。

福清核電廠 γ輻射 劑量率 本底調查

福建省是海峽西岸經濟中心，煤、油等能源資源相對匱乏，而社會經濟發展對能源的需求卻不斷增加。作為安全、清潔、高效的能源，核電具有突出的環境效益，是能源戰略的必然選擇。2008年開建的福清核電廠位于福建中部沿海福清市三山鎮前薛村，共規劃建設6臺百萬千瓦級壓水堆核電機組，1～4號機組采用二代改進型成熟核電技術壓水堆M310，5～6號機組采用國產三代核電技術“華龍一號”堆型，其中1、2、3號機組分別于2014年11月、2015年10月和2016年10月投入商運[1]。為了更好地監督和管理核電廠的運行情況，保障輻射環境安全和公眾健康，消除公眾對核電廠外圍環境輻射的恐懼，有必要對福清核電機組商運后外圍環境γ輻射劑量率水平進行監測與評價。本文利用福清核電廠外圍輻射環境現場監督性監測系統，對福清核電機組商運后外圍環境γ輻射劑量率水平進行為期一年（2016年4月～2017年3月）的連續不間斷監測，據此分析和評價福清核電機組商運后外圍環境的γ輻射劑量率水平。

1 福清核電廠外圍輻射環境現場監督性監測系統

為了加強對核電廠外圍輻射環境的監督與管理，依據《核電廠輻射環境現場監督性監測系統建設規范（試行）》[2]、《核電廠輻射環境現場監督性監測系統建設具體要求（試行）》[3]等，促使核電廠外圍輻射環境現場監督性監測系統（以下簡稱為“監督性監測系統”）標準化、精細化、高效化的建設[4]。按照建設內容，福清監督性監測系統由監測子站、福清前沿站以及省級數據中心等組成，用于監測和分析核電廠外圍環境輻射水平及相關氣象參數等，并通過數據采集系統實時傳輸監測數據至前沿站及省級數據中心[5]。

1.1 監測子站

按照16個方位角（部分朝海方位不設置），福清監督性監測系統共建有11個監測子站，覆蓋了以福清核電廠為圓心、半徑20km范圍內，監測子站分布見圖1。監測子站站點分布經專家論證，滿足《核電廠輻射環境現場監督性監測系統建設規范（試行）》的要求。

圖1 福清監督性監測系統監測子站分布圖

1.2 探測器

福清監督性監測系統所有監測子站γ輻射劑量探測器，采用美國通用電氣公司生產的RSS-131型高壓電離室(HPIC)[6]，其測量范圍：10 nGy/h~1Gy/h，能量響應：60keV~3.0MeV，系統固有誤差：≤±5.0%，角響應：≤1.2%。探測器置于百葉箱內，高度離安裝面1m。另外，各監測子站還部署了風速、風向、溫濕度計、氣壓、降雨和感雨等氣象觀察儀。

1.3 數據采集系統

與寧德監督性監測系統以及福建省省控輻射環境自動監測系統相同，福清監督性監測系統數據采集由數據采集傳輸模塊、氣象數據采集及防雷模塊、UPS及環境信號采集模塊三部分組成[5-6]。各監測子站現場工控機通過RS-232接口收集γ輻射劑量探測器和數據采集器的監測數據，通過數據傳輸專線實時向前沿站以及省級數據中心發送數據。數據處理中心對數據進行存儲、處理和分析，并通過圖表等形式進行顯示。

2 監測結果分析

從表1可見，2016年4月～2017年3月間，福清監督性監測系統11個監測子站環境γ輻射劑量率的年平均值范圍為75.3～105.0 nGy/h，總平均值為89.2 nGy/h，其中小時最大值為119.8 nGy/h，小時最小值為72.9 nGy/h。由于受各自周邊環境等條件的影響，各監測子站環境γ輻射劑量率年平均值各不相同，其中西山最小、黃岐小學最大。另外，各監測子站環境γ輻射劑量率年均值標準差為1.4～2.4，說明該期間福清監督性監測系統相對穩定、可靠。

表1 福清監督性監測系統監測子站環境γ輻射劑量率（2016年4月～2017年3月） 單位：nGy/h

根據相關文獻，福清核電機組商運前福建省環境γ輻射劑量率本底調查水平如圖2所示。1995～2008年間的范圍為68.7～83.8 nGy/h，平均值為76.1 nGy/h[7]；2007～2009年間的范圍為83.4～140.9 nGy/h，平均值為109.6 nGy/h[8]。另外，2012～2014年間，福清環境γ輻射劑量率的本底調查范圍為73.0～177.0 nGy/h，平均值為144.0 nGy/h[9]。由圖2可知，福清核電機組商運后，2016年4月～2017年3月間環境γ輻射劑量率范圍和平均值與福清核電機組運行前本底調查數據[9]相比無明顯變化，屬于福建省正常放射性本底水平[7-8]。

圖2 福清核電機組商運前后環境γ輻射劑量率范圍和平均值比較

為了進一步了解福清核電機組商運后外圍環境γ輻射劑量率水平的變化情況，圖3列出了2016年4月～2017年3月間，各監測子站環境γ輻射劑量率日均值隨時間變化的曲線圖。由圖3可知，該期間各監測子站環境γ輻射劑量率水平總體變化相對平滑穩定，均屬于正常放射性本底范圍內波動，但期間有出現間斷性突發峰值，特別是2016年5月、9月以及2017年3月前后，各監測子站均出現較高的突發峰值。

圖3 福清監督性監測系統監測子站環境γ輻射劑量率日均值變化

由于環境γ輻射劑量率的變化除了受核電廠排放的放射性煙云、核技術實踐活動、儀器故障等引起外，還受到周邊環境條件以及氣候變化的影響，特別是降雨的影響較大[10]。降雨時，雨水會把地表上空的氡及其子體沖刷到地面，從而引起地表環境γ輻射劑量率的突發性升高[11]。本研究選取了東元、黃岐小學兩監測子站2016年8月19日～10月18日間，環境γ輻射劑量率與日降雨量的關系（圖4）。由圖4可知，2016年9月28日，東元、黃岐小學兩監測子站日降雨量分別達到83.2、41.9mm，而該時段兩監測子站的環境γ輻射劑量率也異常升高（分別為106.8、119.8 nGy/h），從而造成突發峰值出現，并且峰值右側明顯低于左側，然后再緩慢上升。其他的環境γ輻射劑量率突發峰值，也與日降雨量峰值相對應，并且也有類似的峰值特點。由于降雨會使地表面含水率增高，對γ輻射起屏蔽作用，使得雨后γ輻射劑量率低于降雨前，而后隨著地表面水分蒸發，地表γ輻射劑量率再緩慢上升[11]。由此，筆者判斷圖3出現的環境γ輻射劑量率間斷性突發峰值是由降雨造成的。

圖4 福清監督性監測系統東元、黃岐小學兩監測子站環境γ輻射劑量率與日降雨量的關系（2016年8月19日～10月18日）

3 結論

2016年4月～2017年3月間，福清監督性監測系統11監測子站環境γ輻射劑量率年平均值范圍為75.3～105.0 nGy/h，總平均值為89.2 nGy/h，與商運前本底調查相比[9]，福清核電1、2、3號機組分別投入商運后外圍環境γ輻射劑量率水平到目前為止無明顯變化，期間由于受到降雨的影響，各監測子站環境γ輻射劑量率水平出現了間斷性突發峰值，但仍然在福建省正常放射性本底水平范圍內波動[7-8]。其后，隨著福清核電機組的繼續運行以及后續機組的建設投運，應進一步加強對福清核電廠外圍環境γ輻射劑量率水平連續不間斷監測，掌握核電廠外圍環境γ輻射劑量率水平變化，確保輻射環境安全、保障公眾健康，并為監督監管部門提供依據。

[1] 中核集團. 中核集團福清核電3號機組具備商業運行條件[EB/OL]. (2016- 10-25). http://news.bjx.com.cn/html/20161025/783224.shtml.

[2] 關于印發《核電廠輻射環境現場監督性監測系統建設規范（試行）》的通知[Z]. 2012.

[3] 中國社會科學院財經戰略研究院. 中國城市競爭力報告[M]. 北京：社會科學文獻出版社，2015.

[4] 張瑜，楊維耿. 淺談核電廠輻射環境現場監督性監測系統建設要求及建議[J]. 環境可持續發展，2015(4): 51-54.

[5] 朱耀明，林明貴. 寧德核電廠外圍環境γ輻射連續監測系統[J]. 海峽科學，2015(6): 75-78.

[6] 陳達. 淺析省控輻射環境自動監測系統[J]. 海峽科學，2017(7): 45-47.

[7] 國家環境保護總局. 全國輻射環境質量報告書(1995- 2008年)[R].

[8] 黃菁華，溫莉琴，林蔚國. 福建省2007～2009年環境貫穿輻射水平監測[C] //第三次全國環境照射與控制研討會論文匯編. 2010:127-129.

[9] 劉祥銓, 張曉陽, 吳京穎, 等. 福清核電站運行前環境γ輻射水平及所致居民劑量估算[J]. 中國輻射衛生, 2015, 24(5): 520-521.

[10] 王溪睿. 影響輻射環境自動監測站γ劑量率變化的幾種因素[J]. 科技創新與應用，2016(20): 58.

[11] 鄭國棟，宋建鋒，楊維耿. 環境γ輻射連續監測系統數據分析及探討[J]. 中國輻射衛生, 2013, 22(1): 85-87.