田灣核電基地一期工程1、2號機組運行流出物排放致公眾劑量十年評價(2007—2016年)

姜孔華，劉晗晗，田 慶，孫開斌

(中核集團江蘇核電有限公司， 江蘇 連云港 222042)

田灣核電站位于江蘇省連云港市連云區田灣，廠址規劃建設8臺百萬千瓦級壓水堆核電機組，一期工程1、2號機組于2007年投入商業運行，二期工程3、4號機組2018年投入商業運行，三期工程5、6號機組正在建設。

核電站正常運行時有氣載流出物、液態流出物排放到環境中，其包含的放射性核素通過特定的遷移途徑進入食物鏈，最終對電站周圍的公眾受到的劑量產生影響。根據國家標準《核輻射環境質量評價一般規定》[1]的規定，核電廠運行期間需開展放射性物質釋放對周圍公眾產生的劑量進行評價，評價指標為關鍵人群組的個人年有效劑量以及評價范圍內集體有效劑量。GB 18871—2002[2]規定實踐使公眾中關鍵人群組的成員所受到的年有效劑量不應超過1 mSv，GB 6249—2011[3]要求任何廠址的所有核動力堆向環境釋放的放射性物質對公眾中任何個人造成的有效劑量每年必須小于0.25 mSv的劑量約束值。

根據國家法規要求，田灣核電站開發了公眾劑量評價系統。系統采用適合廠址環境特征的大氣擴散、地面沉積模式和參數以及水體稀釋因子，并根據廠址周圍公眾生活習性和食物鏈參數，利用電站正常運行期間氣載流出物、液態流出物中相關核素的實際排放量作為源項，對關鍵人群組的個人年有效劑量和集體有效劑量進行評價。

1 評價范圍與子區劃分

正常運行工況下空氣中放射性核素年均濃度分布的計算采用扇形網格法：扇形區劃分為16個方位，徑向在80 km范圍內，按半徑為1、2、3、5、10、20、30、40、50、60、70、80 km劃分為12個圓環，總共16×12=192個子區。計算時分別取圓環中心徑距為0.5、1.5、2.5、4.0、7.5、15、25、35、45、55、65、75 km。

2 氣載流出物排放所致公眾劑量

2.1 氣載流出物排放所致公眾劑量的計算模式與參數

氣載流出物對廠址半徑80 km范圍內評價區內公眾造成的輻射劑量主要為空氣浸沒照射DEA、地面沉積物外照射DEG、吸入空氣內照射DEI、食入陸生動植物食品內照射DEE，氣載流出物排放所致公眾個人有效劑量DE1為以上各途徑所致有效劑量之和：

DE1=DEA+DEG+DEI+DEE

(1)

以上各氣態途徑的計算模式詳見田灣核電站正常運行期間放射性釋放公眾輻射劑量計算系統(模式和參數)[4]。

在計算運行狀態下氣載流出物對公眾的輻射劑量中，所使用的參數如下：惰性氣體的空氣浸沒照射有效劑量轉換因子取自國家標準《電離輻射防護和輻射源安全基本標準》[2]，其余核素的空氣浸沒照射和地面沉積外照射劑量轉換因子取自IAEA(國際原子能機構)安全報告第19號[5]。空氣吸入內照射有效劑量轉換因子與食入內照射有效劑量轉換因子取自國家標準《電離輻射防護和輻射源安全基本標準》。各核素的轉移系數取自IAEA第19號安全報告[5]，公眾(嬰兒、兒童、青少年、成人)呼吸率參數取自國際放射防護委員會(ICRP)第71號出版物。

2007—2010年公眾劑量評價計算時所用的人口數據是蘇州熱工所2007年所做的《田灣核電站擴建工程人口分布及食譜調查報告》，2011—2015年評價計算時所用的人口數據來自國家海洋局第一研究所2011年編寫的《田灣核電站3、4號機組工程項目設計階段人口、環境及外部事件補充調查報告》，并考慮到各年份江蘇省人口增長率以及田灣核電站廠址80 km范圍內各年齡組的加權平均比例修正得出。2016年評價計算時所用的人口數據來自中國核電工程有限公司2016年5月完成的《田灣核電站3、4號機組工程項目廠址周圍人口、環境、食譜及外部人為事件調查報告》，并考慮到江蘇省2016年的人口增長速率以及田灣核電站廠址80 km 范圍內各年齡組的加權平均比例修正得出。

2007—2015年劑量計算中所用的居民食譜數據、生活習性數據、動植物養殖和種植數據，采用了一期工程裝料階段蘇州大學放射醫學研究所2001年9月所作的《田灣核電站周圍居民膳食和習性調查報告》，并根據原蘇州熱工所2007年所作的《田灣核電站擴建工程人口分布及食譜調查報告》作了適當修改，計算個人劑量時取居民膳食和習性調查報告中的最大值，而計算集體劑量時，采用報告中給出的平均值[6-7]。2016年劑量計算中所用的居民食譜數據、生活習性數據、動植物養殖和種植數據，取自《田灣核電站3、4號機組環境影響報告書(建造階段)》。

田灣核電站廠址半徑80 km評價區內含蘇北和魯南部分地區，其中蘇北地區約占評價區陸域面積的80%。評價區內居民的飲食和生活習慣基本相同。居民主食以小麥和大米為主，兼食少量的薯類和雜糧；肉類消費以豬肉居首，禽肉次之，牛羊肉較少；各類居民對葉類蔬菜的年消費量最大，其余為果實類和根莖類蔬菜，最少為水生類蔬菜。水果和奶及其制品是城鎮居民人均消費量最大，糧食以農民消費量為最大。隨著社會經濟發展，電站半徑80 km評價區居民生活水平不斷提高，居民膳食結構有所變化，3、4號機組建造階段調查的肉類、蛋類、奶類年度攝入量相比于2001年9月《田灣核電站周圍居民膳食和習性調查報告》的數據明顯升高，大米、面食、蔬菜等攝入量有所波動。

2.2 一期工程兩臺機組氣載流出物排放量及其所致公眾劑量

田灣核電站正常運行時，氣載流出物在大氣中的遷移和擴散參數源于廠址氣象鐵塔觀測的全年氣象數據，采用高斯煙羽擴散模式，應用田灣核電站放射性釋放輻射環境評價系統計算年均大氣彌散因子和地面沉積因子，該模型中考慮了混合釋放、煙云抬升、煙云下洗、建筑物尾流及靜風等因素的影響。

氣載流出物的源項計算方法如下：定期測量惰性氣體中主要核素的活度濃度，分析的核素有Ar-41、Kr-88、Xe-133、Xe-135；定期分析鹵素和氣溶膠中I-131、I-133、Cs-134、Cs-137、Co-60和Mn-54等核素。以核素活度濃度與相應的排放氣體體積計算排放量，如測量結果小于探測下限，則以探測下限的1/2參與統計(1)2009年及以前是以探測下限參與統計。。根據電站各年度發電量(單位：GWa)對當年液態流出物排放量進行歸一化，歷年氣載流出物歸一化排放量列于表1。

根據氣載流出物各核素排放量，利用田灣核電站放射性釋放輻射環境評價系統計算的氣態各途徑對關鍵居民組的劑量列于表2。

表1 各年度氣載流出物各核素歸一化排放量(GBq/GWa)Tab.1 Normalized releases of radionuclidesin gaseous radioactive effluent(2007-2016)

表2 氣載流出物通過各途徑對關鍵居民組造成的有效劑量(Sv/a)Tab.2 Effective dose to critical groups caused by gaseous radioactive effluent through various channels (Sv/a)

3 液態流出物排放所致公眾劑量

3.1 液態流出物排放所致公眾劑量的計算模式與參數

液態流出物對廠址半徑80 km范圍評價區內公眾照射途徑主要為海上活動外照射DEW、岸邊沉積物外照射DES、食入海產品內照射DEP三種途徑，液態流出物排放所致公眾個人有效劑量DE2為以上各途徑所致有效劑量之和：

DE2=DEW+DES+DEP

(2)

以上各液態途徑的計算模式詳見田灣核電站正常運行期間放射性釋放公眾輻射劑量計算系統(模式和參數)[4]。

在計算運行狀態下液態流出物對公眾的輻射劑量中，所使用的參數如下：食入有效劑量轉換因子采用GB 18871—2002中的數據，公眾食用的海產品(魚類、甲殼類、軟體類以及藻類)的濃集因子取自IAEA第19號安全報告[5]。評價計算時采用的稀釋因子見表3。

目前評價公眾劑量的軟件是由蘇州熱工研究院2015年開發的，計算液態途徑導致的關鍵人群組的個人年有效劑量時，采用3、4號機組環境影響報告書(建造階段)給出的5 km范圍內不同年齡組年人均最大食物消費量和排放海域活動時間，保守估算廠址NE方位2～3 km高公島鄉漁民，NNE方位1～2 km柳河村漁民，WNW方位2～3 km東崖屋漁民，以及廠址WSW方位1～2 km高莊村南山灣漁民的公眾輻射劑量。在計算液態途徑導致的半徑80 km內公眾集體劑量時，則是使用各年齡組和職業的年平均食譜和生活習性因子，得到80 km范圍內各子區各年齡組的個人平均受照射劑量，使用各子區各年齡組的個人平均有效劑量分別乘以各子區相應的人口數，得到各子區各年齡組的集體有效劑量，最后相加得到80 km范圍總的集體劑量。對于20 km范圍內的居民組，計算時假設食入的海產品全部來自近區海域，居民海上游泳和劃船都在近區海域；對于20～80 km范圍內的居民，假設食入的海產品全部來自遠區海域，此范圍內居民的海上游泳、劃船時間假設為零。這種處理方式在一定程度上導致了80 km范圍內公眾集體劑量多數情況下主要來自于氣態途徑，而關鍵人群組的關鍵照射途徑多數情況下主要來自于液態途徑。

表3 液態流出物核素稀釋因子[4]Tab.3 Radioactive liquid effluent dilution factor

3、4號機組環境影響報告書(運行階段)采用了中國水利水電科學研究院于2014年6月完成的《連云港海濱大道跨海大橋和徐圩港區防波堤工程與田灣核電站相容性研究—溫排水、低放廢水數值模擬計算報告》給出的水體稀釋因子，即廠址排放口5 km范圍內海域放射性核素的稀釋因子為0.340，5～10 km海域放射性核素的稀釋因子為0.112，10～20 km海域放射性核素的稀釋因子為0.045，20～80 km海域放射性核素的稀釋因子為0.024。與目前劑量評價軟件所用的稀釋因子(表3)有一定差異。

3.2 一期工程兩臺機組各年份液態流出物排放量及其所致公眾劑量

液態流出物在水體中稀釋模式根據田灣核電站建設時期開展的廢水排放物理模型試驗和數值模擬計算成果以及相關導則推薦參數，按照近區和遠區取不同的稀釋因子的方法，估算海域海水中的放射性核素濃度和岸邊沉積量，從岸邊沉積外照射、海上活動外照射、食入海產品內照射三個照射途徑評價液態流出物對公眾造成的輻射劑量。

液態流出物的源項計算方法如下：實驗室γ譜儀測量Mn-54、Co-58、Fe-59、Co-60、Sb-124、I-131、Cs-134、Cs-137等主要核素的活度濃度，以各核素活度濃度與排放體積計算排放量，如測量結果小于探測下限，以探測下限的1/2參與計算(2)2009年及以前是以探測下限參與統計。。歷年液態流出物歸一化排放量列于表4。

根據液態流出物各核素排放量，利用田灣核電站放射性釋放輻射環境評價系統計算的液態各途徑對關鍵居民組劑量列于表5。

表4 各年度液態流出物中各核素歸一化排放量(GBq/GWa)(3)2010年及以前未開展液態途徑碳-14排放量統計。Tab.4 Normalized releases of radionuclidesin liquid radioactive effluent(2007—2016)

表5 各年度液態流出物各途徑對關鍵居民組的有效劑量(Sv/a)Tab.5 Effective dose to critical groups caused by liquid radioactive effluent through various channels(Sv/a)

4 流出物排放所致關鍵人群組的個人年有效劑量與80 km范圍內集體劑量

根據各年度流出物的排放量、氣象數據以及其他相關參數，經評價計算，得出的最大個人有效劑量與關鍵人群組、關鍵照射途徑、關鍵核素(以下簡稱“三關鍵”)列于表6，各年度公眾集體有效劑量列于表7。

表6 關鍵人群組的個人年有效劑量與“三關鍵”[6]
Tab.6 Individual annual effective dose of critical group, critical group, critical exposure pathway and critical nuclide

年份關鍵人群組的個人年有效劑量(Sv/a)關鍵人群組關鍵照射途徑關鍵核素2016年1.17×10-7NNE1～2km 柳河村漁民食入陸生食品C-142015年6.22×10-8NNE1～2km 柳河村漁民食入海產品C-142014年1.17×10-7NNE1～2km 柳河村漁民食入海產品C-142013年1.29×10-7NNW1～2km 東崖屋成人食入海產品C-142012年1.12×10-7NNE1～2km 柳河村漁民食入海產品C-142011年2.58×10-7NNE1～2km 柳河村漁民空氣浸沒Co-602010年2.19×10-7NNE1～2km 柳河村漁民食入陸生產品C-142009年2.05×10-7NNE1～2km 柳河村漁民岸邊活動Co-602008年2.93×10-7NNE1～2km 柳河村漁民空氣浸沒Co-602007年2.38×10-7NE2～3km 高公島鄉漁民岸邊活動C-14

表7 公眾集體有效劑量及組成(人·Sv/a)[6]Tab.7 Public collective effective dose(man·Sv/a)

與田灣核電一期工程裝料階段環境影響報告書中的“三關鍵”(關鍵居民組為柳河村漁民，關鍵途徑為空氣浸沒外照射，關鍵核素為Kr-88)相比，2007年、2013年關鍵居民組有所變化，其中高公島村與柳河村相鄰。關鍵居民組的評價結果主要受風向影響，以2013年為例，2012年100 m高度主導風向為ENE(9.44%)，次導風向為E；2013年100 m高度主導風向為SW(11.65%)，次導風向為WSW，與2012年相比主導風向、風頻和次主導風向變化比較明顯。經分析，由于氣象參數的變化導致關鍵居民組發生變化是合理可信的。2007—2016年關鍵照射途徑、關鍵核素的變化則主要是由于各年度排放的源項與裝料階段使用的設計源項有較大差別，各年度各核素排放量也有較大的不同，并且各年度氣象參數(主導風向、降雨量等)也不同所致。一期工程裝料階段關鍵核素Kr-88源項為2.10×1013Bq，而2007—2016年Kr-88排放量均為1.0×1011Bq量級，約為裝料階段的1%。以2009年為例，2009年關鍵居民組的個人年有效劑量明顯小于2008年的數據，主要是由于氣態源項中對關鍵居民組所致劑量占重要比例的Kr-88、Ar-41和Co-60均有較大程度的減少，也是導致液態途徑成為關鍵照射途徑的主要原因。

5 流出物歸一化排放量與國家標準及UNSCEAR 2008年報告的比較

田灣核電站放射性流出物歸一化排放量滿足國家標準《核燃料循環放射性流出物歸一化排放量管理限值》[8]要求。各年度液態流出物中氚、其余核素歸一化排放量均小于UNSCEAR 2008年報告[9]給出的數據；除2011年氣溶膠歸一化排放量外，氣載流出物各類核素歸一化排放量均小于UNSCEAR 2008年報告給出的數據。各年度氣載、液態流出物歸一化排放量列于表8。

表8 各年度氣載、液態流出物歸一化排放量(GBq/GWa)Tab.8 Normalized emissions of gaseous and liquid effluent (2007—2016)

注：1)國家標準GB 13695—92中沒有氣載、液態途徑碳-14排放的管理限值，UNSCEAR 2008年報告中1998—2002年間壓水堆的統計數據未給出液態碳-14的歸一化數據；2)其他處“—”表示未開展碳-14監測。

6 結果討論

(1)田灣核電站一期工程環境影響報告書(首次裝料階段)[10]給出的周圍公眾最大個人劑量為2.27×10-6Sv/a，公眾集體有效劑量為1.35×10-1人·Sv/a，電站運行后(2007—2016年)周圍公眾受到的最大個人劑量與公眾集體有效劑量均小于一期工程環境影響報告書(首次裝料階段)給出的數值。

(2)電站投入運行后，氣載、液態流出物的釋放對周圍公眾造成的年最大個人有效劑量遠小于國家標準GB 6249—2011給出的劑量約束值0.25 mSv/a。

(3)世界范圍內天然本底輻射對成人造成的平均有效劑量為2.4 mSv/a[11]，電站各年度流出物排放對周圍公眾造成的最大個人有效劑量比此數值低3～4個數量級。

(4)各年度流出物歸一化排放量均小于國家標準GB 13695—1992給出的排放管理限值。

通過以上對比與分析，田灣核電站在安全穩定運行的同時，各年度流出物排放對周圍公眾造成的影響很小。