铀矿冶

2018—2023年防城港核电厂外围辐射水平分析

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贾力博 , 张巍 , 彭文斌 , 常青 , 谢探春 , 李玮衡 , 江岳 , 崔伦 , 王菲

铀矿冶 | 安全·环保 2024,43(2): 103-111

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2018—2023年防城港核电厂外围辐射水平分析

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贾力博, 张巍, 彭文斌, 常青, 谢探春, 李玮衡, 江岳, 崔伦, 王菲

作者信息

广西壮族自治区辐射环境监督管理站,广西南宁 530222

贾力博(1990—),男,广西南宁人,本科,工程师,主要从事电离辐射环境监测及评价研究工作。

通讯作者:

张巍(1993—),男,湖南岳阳人,本科,工程师,主要从事电离辐射环境监测及评价研究工作。

Analysis on Radiation Levels Around Fangchenggang Nuclear Power Plant From 2018 to 2023

JIA Libo, ZHANG Wei, PENG Wenbin, CHANG Qing, XIE Tanchun, LI Weiheng, JIANG Yue, CUI Lun, WANG Fei

Affiliations

Guangxi Nuclear Radiation Environmental Supervision and Management Station, Nanning 530222, China

出版时间: 2024-05-20 doi: 10.13426/j.cnki.yky.2024.01.01

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摘要

收起

对防城港核电厂外围31个监测点位进行了γ辐射累积剂量率监测和γ辐射空气吸收瞬时剂量率监测,并对辐射水平监测结果进行分析,以掌握核电厂外围陆地辐射水平的长期变化状况。结果表明:2018—2023年,防城港核电厂外围环境γ辐射累积剂量率监测值为62.5~141.3 nGy/h,平均值为99.1 nGy/h;瞬时剂量率为55.0~119.5 nGy/h,平均值为93.7 nGy/h;防城港核电厂3台机组商运前后,外围陆地环境辐射水平保持一致,γ辐射累积剂量率、瞬时剂量率均保持在正常水平,核电运行期间气载流出物的排放对外围环境的辐射水平没有产生影响。不同点位的γ辐射累积剂量率变化较大,且随季节性变化呈冬季偏高、夏季偏低的现象,说明γ辐射累积剂量率受环境因素影响较大。

关键词

累积剂量率 / 瞬时剂量率 / 核电厂 / 辐射水平 / 气载流出物 / 环境因素

Abstract

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This study conducted γ-radiation cumulative dose monitoring and instantaneous monitoring of γ-radiation air absorption dose rates at 31 monitoring locations around the Fangchenggang nuclear power plant, analyzing the radiation level monitoring results to grasp the long-term changes in terrestrial radiation levels around the nuclear power plant. The results show that from 2018 to 2023, the environmental γ-radiation cumulative dose rate monitoring values around the Fangchenggang nuclear power plant ranged from 62.5 to 141.3 nGy/h, with an average value of 99.1 nGy/h; the instantaneous dose rates ranged from 55.0 to 119.5 nGy/h, with an average value of 93.7 nGy/h. The terrestrial environmental radiation levels around the plant remained consistent before and after the commercial operation of its three units, with both γ-radiation cumulative dose rates and instantaneous dose rates maintained at normal levels, indicating that the emission of airborne effluents during the operation of the nuclear power did not impact the radiation levels in the surrounding environment. There was significant variation in the γ-radiation cumulative dose rates at different monitoring points, with a tendency for higher levels in winter and lower in summer, suggesting that γ-radiation cumulative dose rates are greatly influenced by environmental factors.

Key words

cumulative dose rate / instantaneous dose rate / nuclear power plant / radiation level / airborne effluents / environmental factors

引用本文

贾力博, 张巍, 彭文斌, 常青, 谢探春, 李玮衡, 江岳, 崔伦, 王菲. 2018—2023年防城港核电厂外围辐射水平分析. 铀矿冶, 2024 , 43 (2) : 103 -111 . DOI: 10.13426/j.cnki.yky.2024.01.01

JIA Libo, ZHANG Wei, PENG Wenbin, CHANG Qing, XIE Tanchun, LI Weiheng, JIANG Yue, CUI Lun, WANG Fei. Analysis on Radiation Levels Around Fangchenggang Nuclear Power Plant From 2018 to 2023[J]. Uranium Mining and Metallurgy, 2024 , 43 (2) : 103 -111 . DOI: 10.13426/j.cnki.yky.2024.01.01

正文

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防城港核电厂位于广西壮族自治区防城港市企沙半岛东侧,规划建设6台百万千瓦级核电机组,采用一次规划,分期建设。其中,1、2号机组(一期工程)为单机容量108万千瓦的CPR1000机组,已分别于2016年1月1日和10月1日投入商业运行;3、4号机组(二期工程)采用中国自主知识产权的华龙一号三代核电技术,分别于2015年12月24日和2016年12月23日正式开工建设;5、6号机组(三期工程)也将采用华龙一号技术,目前正在推进前期工作。2023年3月25日,防城港核电3号机组已正式投入商运,后期4、5、6号机组将陆续投入商运,核电机组的运行对外围环境的影响引人关注。

核电厂外围环境辐射水平的变化,受环境自然条件的影响,同时与核电运营过程中反应堆人工核素的释放息息相关。核电厂外围环境辐射水平的相关研究主要集中在液态流出物排放对海洋环境的影响^[1-2],有关核电运营过程中对陆地环境的影响也有报道^[3-5]。目前,缺乏对广西防城港核电厂外围γ辐射累积剂量率的最新监测结果,为此研究了2018—2023年广西防城港核电厂外围γ辐射累积剂量率监测数据,统计分析其累积空气吸收剂量率的空间和时间分布特征,并对华龙一号三代核电技术商运前后核电厂外围辐射环境变化进行对比,旨在掌握防城港核电厂外围的辐射环境状况。

1 材料与方法

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1.1 仪器设备

热释光剂量计(TLD),用于γ辐射累积剂量率监测,热释光测量系统包括2台读出器,即中核控制系统工程有限公司的FJ427A1型读出器(2018—2020年间使用)和Thermo Fisher Scientific的TLD3500型读出器(2021—2023年间使用);TLD探测器采用LiF(Mg、Cu、P)材料的GR-200A型(北京光润意通辐射监测设备有限公司)圆片状元件,探测器的更换周期为2年1次。试验设备还有1台FJ-417型照射器(中核控制系统工程有限公司);1台V型退火炉;1台2000B远红外精密退火炉;FH40G+FHZ672E-10型便携式X-γ剂量率仪(量程为1 nSv/h~100 μSv/h),用于监测陆地γ辐射空气吸收剂量率和瞬时剂量率。

1.2 点位布设

以核电厂为中心,半径50 km,按近密、远疏原则共布设31个监测点位(图1),其中2 km内布设6个监测点;≥2~5 km内布设4个监测点;≥5~10 km内布设10个监测点;≥10~20 km内布设7个监测点;≥20~50 km内布设4个监测点。点位一般布设在地势开阔的地方,距离高大建筑物至少10 m,离地约1.0~1.5 m,布放周期约为3个月(受疫情影响,2022年仅测定了后半年的数据);在回收TLD的同时布放下一周期的TLD,并用便携式X-γ剂量率仪对监测点进行γ剂量率瞬时测量。此外,在31个累积剂量布放点的基础上,将检测结果与核电厂周围的3个国控点的累积剂量率进行对比。

1.3 监测方法

参照《个人和环境监测用热释光剂量测定系统》(GB/T 10264—2014)、《辐射环境监测技术规范》(HJ 61—2021)和《环境γ辐射剂量率测量技术规范》(HJ 1157—2021)进行累积剂量率监测。

热释光测量仪测量参数设置:1)FJ-427A1:100 μGy~4 Gy(用JR1152A型片标定⁶⁰Co γ源剂量),在线性范围内响应的变化不大于10%,高压500 V,升温温度为240 ℃,自动校准间隔时间为30 min,光源读数为10 s;2)TLD3500线性范围为10 μGy~1 Gy,在线性范围内响应的变化不大于10%,置信区间为0~200,低温时间为5 s,测量时间为20 s,低温为140 ℃,测量温度为240 ℃,退火温度为300 ℃。根据γ辐射累积剂量监测结果和TLD元件布放时间得出累积剂量率。

参照《环境γ辐射剂量率测量技术规范》(HJ 1157—2021)监测瞬时剂量率,测量时间10 s。X-γ剂量率仪在同点位等高测量读数经刻度系数修正后即为该点位瞬时剂量率。

1.4 质量控制

为保证数据的准确性和可靠性,将质控措施分为内部质量控制及外部质量保证。

1.4.1 内部质量控制措施

委托中国科学剂量研究院每年对热释光测量系统进行检定,并出具检定证书和校准证书,剂量检验及刻度系统的线性均达到标准要求;委托中国科学剂量研究院或上海市计量测试技术研究院对FH40G+FHZ672E-10型X-γ剂量率仪进行检定,检定合格并出具检定证书。

累积剂量测量系统每月进行光源读数的测量,年终绘制光源质控图,依据拉依达准则将1年的测值控制在3倍标准差范围内^[6]⁶³;每半年进行1次热释光系统的自检和不同仪器之间的比对;滤光片清洁或加热盘更换后进行仪器稳定性和线性确认;元件更换、仪器维修等情况发生时,立即重新送检,检定合格后方可重新使用。

X-γ剂量率仪每月进行稳定性测量,年终绘制质控图并将1年的测值控制在3倍标准差范围内;使用时需每天进行仪器状态检查和稳定性检验。

1.4.2 外部质量控制措施

参加生态环境部辐射环境监测技术中心组织的不定期环境监测项目考核,TLD监测项目和X-γ辐射空气吸收剂量率监测项目均考核合格;参加全国辐射环境监测技能竞赛实验室测量,环境累积剂量和X-γ辐射空气吸收剂量率结果均为满意;参加卫生系统和中国核工业集团组织的个人累积剂量系统的比对,比对结果满意。

1.5 数据分析

采用SPSS 20.0统计分析软件进行处理与分析,通过单因素方差分析比较不同时间、不同区位对累积剂量率响应的影响。试验结果以“平均值±标准差”形式表示。

2 结果与讨论

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2.1 核电厂外围辐射剂量率水平

此次对γ辐射累积剂量率(以下简称累积剂量率)和γ辐射瞬时剂量率(以下简称瞬时剂量率)监测结果的分析不考虑监测仪器(元件)对宇宙射线响应值的影响。

2018—2023年,防城港核电厂外围累积剂量率监测结果见图2(a~d)。2018—2019年在防城港核电厂外围累积剂量率测量的31个监测点中,点位31的累积剂量率最高,为141.3 nGy/h(2019年第二季度、第四季度);点位27的累积剂量率最低,为62.5 nGy/h(2018年第一季度)。不同监测点位之间的累积剂量率明显不同,这是由于累积剂量率测量受周围环境的影响较大,这与前人监测结果^[7]一致。

防城港核电厂外围环境累积剂量率监测值为62.5~141.3 nGy/h,平均值为99.1 nGy/h;标准偏差为0.3~11.3 nGy/h,监测结果与2016—2018年广西防城港电厂外围环境γ辐射剂量率连续监测结果(监测值为75.06~96.9 nGy/h,平均值为85.3 nGy/h,标准偏差为1.06~3.4 nGy/h)^[8]⁷⁵无显著性差异。与1989年全国环境天然放射性水平本底调查时广西钦州地区的监测值^[9]相比,无显著性差异。对比3号机组运行前后防城港核电厂外围31个监测点的累积剂量率平均值(图3),认为3号机组的商运对核电外围陆地辐射环境状况没有显著性影响。

2.2 防城港核电厂外围累积剂量率变化分析

对2018—2023年防城港核电厂外围陆地环境辐射水平的年变化情况进行分析,在n=3、p<0.05条件下,在同列数据间采用单因素方差分析,结果见图4,图中不同字母表示显著差异性。2018—2023年,31个监测点位的年平均累积剂量率监测结果分别为96.3、102.9、97.7、99.7、98.8、98.9 nGy/h,年平均瞬时剂量率监测结果分别为97.2、92.0、95.2、94.5、91.0、91.6 nGy/h。防城港核电厂外围瞬时剂量率与累积剂量率的监测结果均处在合理变化范围内,31个监测点位的累积剂量率年均值相对偏差为0.7%~7.6%,其中2019年的年均累积剂量率比2018年的年均累积剂量率升高了6.8%;31个监测点位的瞬时剂量率年均值相对偏差为0.4%~6.8%,其中2019年瞬时剂量率比2018年的瞬时剂量率降低了5.4%。

在同一点位,地表γ辐射随土壤中的钾、铀系及钍系的放射性核素在一定范围内变化,在“干”年比“湿”年高15%~25%^[10]。γ辐射空气吸收剂量率和太阳黑子数存在反相位关系,即太阳黑子数减少,太阳磁场减弱,对来自太阳系外部宇宙射线的屏蔽能力减弱,γ辐射空气吸收剂量率升高^[11],[12]¹⁰⁹⁹。根据广西防城港市人民政府公布的气象数据显示,2019年防城港降雨量较常年减少了1~2成,并且太阳黑子数在2019年也处于明显低位^[12]¹⁰⁹⁹,这两方面可能是导致2019年的累积剂量率比2018年的累积剂量率显著增加的主要原因。

瞬时剂量率反映测量时刻的辐射水平,其受到测量环境影响较大,本研究中瞬时剂量率的测量可能与当时测定环境相关。TLD测值反映长期的累积剂量率,更接近实际情况,在开展辐射监督性监测时,建议综合采用这2种监测方式。

由图4可知,核电外围31个监测点位的累积剂量率普遍比瞬时剂量率略高,这可能是由瞬时剂量率受环境影响较大和宇宙射线响应值未扣除导致的。

2.3 累积空气吸收剂量率变化分析

累积剂量率与瞬时剂量率监测结果受环境影响较大,但测定结果无显著性差异,其变化趋势保持基本一致^[13-14]。采用TLD累积剂量测量与X-γ剂量率仪瞬时测量2种方法,可确保监测的可靠性。2018—2023年防城港核电外围各监测点位的空气吸收剂量率见图5。其瞬时剂量率为55.0~119.5 nGy/h,均值为93.7 nGy/h;与累积剂量率结果无较大差异,说明本监测结果可靠。

空气吸收剂量率受季节、降雨等自然条件变化的影响,防城港核电厂外围γ辐射剂量率呈现冬季偏高、夏季偏低的现象^[8]⁷⁶;降雨可改变土壤含水量,屏蔽部分地表辐射,是造成累积剂量率与该点瞬时γ剂量率测值差异的主要原因^[15]。

31个监测点位累积剂量率随季节变化的情况见图6,在n=3、p<0.05条件下,在同列数据间采用单因素方差分析,图中不同字母表示显著差异性。可以看出,2018年、2019年第二季度累积剂量率与其第一季度相比,分别减少了2.9%和4.8%;第三、第四季度与第二季度相比,呈现上升趋势,其中2018年第四季度的累积剂量率比第二季度升高了6.0%,2019年第三季度的累积剂量率比第二季度升高了3.8%。这是由于γ辐射剂量率会受到风向风速、土壤含水量、氡子体浓度等多种因素影响,防城港核电所在区域全年受海洋季风性影响,导致观测结果呈现明显的季节性变化。

2.4 距离对核电厂外围辐射环境的影响

2018—2023年区位TLD累积测量率与瞬时剂量率比较见图7,在n=3、p<0.05条件下,在同列数据间采用单因素方差分析,图中不同字母表示显著差异性。可以看出,在选取的31个点位中,在≥2~5 km内的监测点位的瞬时剂量率均值和累积剂量率均值均最高,略大于2 km以内的测值,但均明显高于5 km以外的测值,初步认为这可能是由地形地貌的影响造成的。在≥2~5 km的监测点位中,12、17、26位于辐射环境监督性监测系统子站内的防护栏上,子站的布放数量占总布放数的75%。在2 km以内的监测点位中,10、14、25挂在子站内,子站的布放数量占总布放数的50%。在≥5~10 km的监测点位中,08、18、30挂在子站内,子站的布放数量占总布放数的30%。在≥10~20 km的监测点位中,13、22挂在子站内的防护栏上,子站的布放数量占总布放数的28%。子站TLD剂量计一般布防在护栏上,与挂在户外树枝上相比,离地面更近,更易接收到地面析出的氡,氡析出率和辐射空气吸收剂量率与高度呈正相关性^[16];因此在≥2~5 km监测点位的累积剂量率和瞬时剂量率显著升高。

此外,人类社会生产实践活动也会影响地表γ辐射剂量率,有研究表明建筑物的γ空气辐射吸收剂量率水平均值高于原野的辐射水平均值^[17]。本研究中,各距离范围的累积剂量率监测结果均值均略高于瞬时剂量率监测结果均值,与单独年份瞬时剂量率均值高于累积剂量率均值的结果一致。其原因可能是累积法和瞬时法对宇宙射线的响应因子不同^[18],同一类型、不同型号的监测设备只能在扣除宇宙射线响应后,其检测结果才有可比性^[19]。此次未对宇宙射线响应值进行扣除,室外环境的辐射场波动太大、干扰因素多,瞬时剂量率不能代表长期的辐射剂量水平。

3 结论

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通过γ辐射累积剂量率监测和γ辐射空气吸收剂量率瞬时监测,研究了2018—2023年核电厂气态流出物的释放对防城港核电厂外围陆地环境辐射水平的影响,主要结论如下:

1)防城港核电厂外围31个监测点位的累积剂量率存在差异,监测值为62.5~141.3 nGy/h,平均值为99.1 nGy/h,整体上保持稳定;与历史数据对比,核电厂的商运对外围陆地辐射环境状况没有产生明显影响。

2)防城港核电外围31个监测点位的年平均累积剂量率测值为95.6~102.9 nGy/h,相对偏差为0.7%~7.6%,降雨量和太阳黑子的变化导致2019年平均累积剂量率显著升高。

3)本研究采用累积剂量测量和γ剂量率瞬时测量两种方法,方法稳定可靠。31个监测点位的监测结果呈现一致性,累积剂量率测值普遍高于瞬时剂量率测值,可能是瞬时剂量率受环境影响较大和宇宙射线响应值未扣除导致的。此外,季节变化导致累积剂量率呈现冬季偏高、夏季偏低的现象。

4)距离对陆地γ剂量率没有显著影响,本研究中≥2~5 km范围内的监测点位的瞬时剂量率和累积剂量率最高,可能是由于≥2~5 km范围内的监测点位多布放于辐射环境监督性监测系统子站内,周边环境的变化导致其累积剂量率较其他点位显著升高。

参考文献

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文献

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2024年第43卷第2期

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doi: 10.13426/j.cnki.yky.2024.01.01

接收时间：2024-01-09
首发时间：2025-07-04
出版时间：2024-05-20

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收稿日期：2024-01-09

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广西壮族自治区辐射环境监督管理站,广西南宁 530222

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张巍(1993—),男,湖南岳阳人,本科,工程师,主要从事电离辐射环境监测及评价研究工作。

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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