核安保事件輻射監測方案設計

劉厚東，鄒樹梁*

（1.南華大學 資源環境與安全工程學院，湖南 衡陽421001；2.核設施應急安全作業技術與裝備湖南省重點實驗室，湖南 衡陽421001）

1 研究背景

核能事業的持續健康發展離不開核安保。總結國內國外核電及核電安全技術的發展趨勢，進一步展望核安保事件發展的前沿動態有利于我國把握核安保事件關鍵技術的研發重心，切實解決我國核安保事件技術重要需求和關鍵科學技術難題。

1.1 國際核安保發展現狀概述

IAEA提出，全球核安保體系是由世界各國共同合作并增強戰略共識、建設共同平臺構成的。現階段，該體系由四個重要元素構成，且IAEA列出了的核和輻射反恐、防恐核安保領域具有法律約束力與非約束力的國際立法手段有制止核恐怖主義行為國際公約（ICSANT）、核材料實物保護公約（CPPNM）；聯合國安理會決議1373（2001）與1540（2004）；核材料與核設施實物保護；行為準則以及放射源進出口增補導則等。

1.2 國內核安保發展現狀概述

在我國，核安保從屬于公共安全體系。我國政府采取的強有力措施有：加強涉核設施的保護并且對放射性材料施以強有力的監管措施。我們還建立了以防止核擴散與實現核安保的管制進出口機制，在管理層面，對相關執法從業人員進行知識培訓，加強執法力度。可以看到，核安保機制與管理措施正在我國逐步成型。

1989年，我國頒發了《放射性同位素和射線裝置放射防護條例》，而進入21世紀后又相繼出臺了《中華人民共和國放射性污染防治法》《放射源編碼規則》《放射源進出口許可證辦理要求》等文件與規章制度。這些制度的制定為我們加強放射源方面的管理提供了制度保障。同時，環保部也在相關問題上進行了全面的規劃；比如，將我國現有的25個城市放射廢物庫作為基礎，對全國范圍內的廢物庫進行了摸底排查，推進了放射性源頭的統一管理。我國海關也開始采用最新的探測技術與管理手法，以更大的力度對放射源的違規進出口進行執法檢查。在此方面付出巨大努力的不止我們的執法部門與政府機構，我國的軍控智庫、各類研究所與企業，也在相關目標上積極響應國家精神，努力提升對相關領域技術的開發、管理的加強，特別是為了防止恐怖分子對放射源的覬覦，我國計劃用五年的時間，將境內的放射源總體情況進行摸排、梳理，努力建立健全的安保機制、對高風險因素進行實時監控。在與其他國家交流合作的基礎上，提升我國對于核安全監管水平。

1.3 我國核安保現狀概述

我國已建立了較為完善的核安保事件組織體系和法律體系，目前仍密切跟蹤國際最新安全要求完善體系建設;核安保事件技術與裝備研究方面，我國仍處于起步階段，尚缺乏較為成熟的核安保事件技術和完備的裝備。核安保事件同其他災害事故一樣，具有發生時間上的突然性，并且有影響范圍廣、涉及人數多、作用時間長的特點，特別是核安保事件對社會和人們心理的影響極大。然而，目前我國對放射源的管理、運輸、使用以及存儲仍舊存在諸多薄弱環節。截止到2018年，我國現有各類放射源數量達到8萬枚，其中廢源數量達到2.4萬枚，超過2000枚無有效監管被稱為“孤兒源”。綜上，建立和完善核安保輻射監測系統十分必要。

2 輻射監測方案設計

環境污染問題一直是我國一個不可忽視的問題，環境污染帶給我們的巨大后果是需要數十年甚至幾代人的時間才能完全消除。我們在認識到環境污染帶來的巨大危害后，要舉一反三地認識到輻射環境監測是更為重要的檢測手段，放射性污染可能帶來的危害遠比普通化學污染帶來的危害更為持久和致命。為了減少核事故帶來的公共財產損失和社會影響，必須將建設科學且完整的輻射監測系統提上日程。輻射監測系統是通過輻射探測器（如電離室、碘化鈉、半導體等為材質制作成的探頭）將不同監測對象（固、液、氣）的放射性粒子α、β、γ和X射線轉化為可測量的電信號，再將電信號轉化為直觀可視的數字信號，從而實現對放射性物質的實時監測的系統。

2.1 區域輻射監測

區域輻射監測系統由γ劑量率監測、氣載放射性活度監測、中子劑量當量率監測等監測通道組成。各監測通道由探測器、數據就地處理單元等主要設備組成，當出現異常時，設備發出警報。

監測站點具有防風、防雨、防雷、保溫、隔熱等功能。滿足在核安保事件發生時，開關電源、蓄電池和起動設備長期運行的條件和無人值守的要求，以應對極端天氣和惡劣的戶外環境，空氣探測器在線檢測輻射信號，并發出不同的警戒級別，探測系統在檢測所屬安全區的過程中，大氣探頭一旦檢測到表面放射性污染超過閾值，就會立即報警或發出報警信號，便于相關部門及時采取措施應對。監測層次如圖1所示。

圖1 監測層次示意圖

2.2 環境監測站點信息化結構

環境在線監測站點設有碳監測儀、氣體采樣器、氣溶膠采樣器、氚氣采樣器、高流量氣溶膠采樣器、溴化鑭伽馬能譜儀、氣象觀測儀器等。通過硬件升級、核儀器轉換、數據采集平臺、實時數據采集、實時信息采集、設備狀態數據采集和測量的數據記錄，實現輻射監測儀器在無人值守情況下的連續在線監測。同時監控狀態信息、空調風機數據、設備運行狀態、供電裝置、光開關、無線通信模塊狀態信息，通過通信或硬接線系統接入現場，進行24小時實時監控和智能控制調節，確保所有數據的實時采集、設備運行環境的穩定和網絡安全。完整的環境監測站信息系統由4個主要部分組成，如圖2所示。

圖2 監測信息系統主要部分框圖

2.3 就地輻射處理單元

就地輻射處理單元（如圖3所示）作為通用二次儀表，其主要功能包括與粒子探測器的連接、探測電源和通過RS485總線的探測器數據、顯示輻射輸出測量和報警信息、存儲歷史數據和異常事件以及外部模擬/數字輸入/輸出、RS485數據通信、網絡通信等。硬件電路主要基于核心微控制器、SDRAM、液晶顯示器、實時時鐘、存儲器、RS485通信接口、網絡接口、數字i/o電路、模擬i/o電路等外圍電路。如圖4所示。

圖3 就地輻射處理單元框圖

圖4 硬件系統設計

就地輻射處理單元軟件，采用分層架構模型，分為驅動層、中間層、應用層。通過分層架構，將軟件功能與底層硬件接口進行隔離，便于軟件更新、維護等。圖5為軟件架構框圖。

3 結束語

及時發現核安保事件對減輕災害性后果尤為重要，就地輻射處理單元在收集信息后立即自處理，一旦發現數據超過設定閾值就會立即報警，極大地節約了信息處理時間。同時監測站點內的其他系統也能為核電站的安保提供保障，本文在理論上提出了使用就地輻射處理單元優化核電站安保的設計方案，但并未作出具體的布點設計。

圖5 軟件架構框圖