核电厂应急监测计划的关键问题及探讨

　　摘要:应急监测计划是核电厂应急计划的重要支持性文件，是核电厂应急监测准备和响应的重要依据。本文从核电厂事故应急监测方案、监测方法、监测设施设备配置、应急监测响应、监测能力的保持、质量保证等关键问题进行分析研究，提出相关建议，为核电厂应急监测计划的制订提供参考。

　　关键词:核电厂;应急监测;技术规范;应急监测计划

　　福岛核事故后，国际核能界开始重新评估核电厂厂址选择应急条件、严重事故缓解和应急准备及响应工作和能力[1]。作为应急准备的重要内容，事故后应急监测能力的建设和保持已受到核电厂、政府有关部门的高度重视[2]。2012年6月国家核安全局发布了《福岛核事故后核电厂改进行动通用技术要求(试行)》(以下简称“通用技术要求”)，作为福岛事故后续改进行动的指导性文件，对应急监测能力保持和改进提出了要求;国内核电厂根据“通用技术要求”对应急监测开展改进行动，增加和完善了必要的应急监测设施设备[2]。

　　在应急监测的管理方面，“通用技术要求”并未提出改进行动。作为指导核电厂应急监测的纲领性文件，核电厂应急监测计划应对应急监测的内容、响应程序、能力保持等进行规定，确保核电厂发生核事故时能够有效地实施应急监测。2016年，《环境影响评价技术导则核电厂环境影响报告书的格式和内容》(HJ808—2016)发布，明确提出在核电厂环境影响报告书中应描述应急监测方案。然而，目前我国尚无应急监测计划制定、应急监测能力建设的相关标准规范，在核事故应急时可能影响应急监测工作的开展[3]。目前我国核电和辐射应急监测技术均得到快速发展，福岛事故后对应急监测的认识也得到了提高，建立核电厂应急监测技术规范的需求日趋迫切[3-4]。本文从核电厂应急监测方案、监测方法需求、监测设施设备配置需求、应急监测的响应等方面进行分析和研究，为核电厂应急监测技术规范的标准化提供参考。

　　1应急监测的内容与相关要求

　　核电厂事故应急监测，主要是针对应急辐射环境监测。核电厂应急监测方案，应明确监测目的、任务、范围及内容等，需要根据核电厂事故的不同阶段及其特点确定[5-6]。目前核电厂制定的应急监测计划一般主要考虑早期监测，对于中后期的监测甚至没有提出有关要求。在此情况下，需要明确不同事故场景和阶段时应急监测的具体要求。

　　1.1事故早期应急监测

　　(1)监测目的和任务

　　事故早期应急监测的主要任务是尽可能多地获得烟羽特性、外照射剂量率和空气放射性及其主要放射性核素组成，用于对公众吸入放射性物质的影响进行评估，并对评价计算模式的估算结果进行检验和校正[5]。核事故早期监测是核电厂应急监测需要重点考虑的内容。(2)监测范围在事故早期，释放源项还未确认得到控制，主要污染区域和关心区域主要位于烟羽应急计划区内。因此，监测范围主要在烟羽应急计划区内。3)监测方案早期应急监测方案应至少包括监测项目、监测方法、监测周期和监测点位。根据目前监测技术发展现状及核电厂应急监测设施的典型配置情况。

　　1)监测项目核电厂早期应急监测关注的烟羽特性主要是指烟羽的放射性浓度、核素组成和方向。放射性迁移方向和高度随时间和空间的变化主要依靠航空监测确定，需要国家相关部门的支援。对核电厂来说，为获得事故早期的烟羽特性，应进行地表γ辐射剂量率的监测和气溶胶γ核素(主要是137Cs)的监测。为确定空气中放射性核素组成，修正烟羽环境剂量率操作干预水平(IAEA955号技术报告定义为OIL1和OIL2)[7]，应进行气溶胶γ核素(主要是137Cs)和131I等的测量[8]。此外，为及时判断放射性物质沉降过程和影响，应对降水和沉降灰中的γ核素进行测量。累积剂量监测作为一种被动式监测手段，可以在事故后一段时间内监测累积剂量，对评估剂量率的平均水平具有一定的意义。应在事故早期布放累积剂量监测的热释光剂量计(TLD)。

　　2)监测方法γ辐射剂量率、气溶胶γ核素和131I:事故早期主要使用固定式连续监测系统、车载和船载巡测的方法进行采样或监测。通过固定式连续监测系统获取事故早期场内各个方位γ辐射剂量率的变化以及采集固定监测点的气体、气溶胶样品进行分析，并采用车载和船载巡测方法对关注点或区域的γ剂量率和烟羽进行监测。降水、沉降灰中γ核素:采用现场采样、实验室γ谱分析的方法。考虑到防护行动的要求，对氚、14C、90Sr等可能与防护行动没有直接关系却又耗时的项目，可暂不监测。TLD应根据实际需要进行布放或回收，在实验室分析相应的剂量率水平，并可能与瞬时监测结果进行对比。

　　3)监测频次空气中γ剂量率:根据监测技术的发展和经验，对固定点剂量率监测，在应急条件下应至少每分钟获得一个监测数据[9]。对车载监测和船载监测，获取数据的时间间隔需要考虑行驶的速度。对车载巡测，根据《核设施环境监测车通用规范》(EJ/T981—2012)，监测车在常规路面行驶并监测时的最大车速不低于50km/h，如考虑每行驶1km获得一个监测数据，则每分钟获取一个监测数据是比较合适的。对需要开展船载监测的，数据获取率也应不低于每分钟一个监测数据。

　　气溶胶:为保证应急监测工作的开展，固定采样点气溶胶的采样周期应至少为1天，在核事故时可根据实际情况进行调整。采样流量大时可以适当缩短采样时间，如监测设备允许，也可以增加采样频次。目前气溶胶在线监测系统在国内外已经有应用，法国设计建设了针对气溶胶在线监测的网络(SARA网络)[9]，如有需要，可建立相应监测网络，根据实际调整监测频次。对车载巡测气溶胶γ核素和131I等的采样周期需要根据烟羽的情况确定。TLD:在事故发生后立即进行布放，根据需要确定回收时间。回收时应布放新的TLD。降水:应在每次降水时，进行降水样品的收集。沉降灰:考虑沉降灰的样品需求量及事故早期可能是很短的一段时间，建议在事故早期至少采集1次样品。由于核事故后情景的变化，监测周期和频次可根据现场情况而定。

　　4)监测点位

　　固定式连续监测系统:目前核电厂均建有固定式连续监测系统，这些系统包括了剂量率的连续监测，在部分点位同步设置若干气溶胶、碘、雨水、沉降灰等采样装置。根据“通用技术要求”，在设计系统时，需充分论证，综合考虑人口分布、气象、交通、电力、维护的便利性等方面。“通用技术要求”规定应保证核电厂周围16个方位的陆域上各布设至少1个点，并且，对沿海核电厂应具备一定的海域方向监测能力。车载或船载巡测及采样:车载和船载巡测γ辐射水平监测需要事先根据环境、交通、气象等确定巡测路线，重点考虑烟羽下风向。气溶胶、降水和沉降灰取样点位于主导风向下风向及主要居民点。TLD:可考虑在事故后固定监测站点和烟羽应急计划区内关键居民点进行布置。

　　5)探测限考虑核事故早期应急防护行动的紧迫性，对采样监测的项目，不应追求过低的探测限以避免影响应急防护行动决策。对典型的γ核素分析，以137Cs和131I为例。考虑操作干预水平OIL1和OIL2的默认值为1mSv/h和0.1mSv/h，根据其剂量率转换因子分别为0.0468(mSv/h)/(kBq/m3)和0.35(mSv/h)/(kBq/m3)[7]，保守假定其对剂量率的贡献仅分别为1%和10%，则可以估算137Cs和131I相应的活度浓度水平达214Bq/m3和286Bq/m3。在应急监测的气溶胶和碘样品测量中，假定采样体积为1000m3和100m3，典型测量条件下(相对效率为40%的高纯锗γ谱仪进行测量，测量时间1h)对137Cs和131I探测限水平均在1mBq/m3量级。该值远低于根据OIL1和OIL2估算的相应浓度值。因此，从核事故早期应急防护行动决策的需求出发，对主要的γ核素的探测限水平，1Bq/m3的要求都是易于实现的。对于沉降灰和降水，应根据所采集的样品量确定探测限。

　　1.2事故中期应急监测

　　(1)监测目的和任务事故中期应急监测能够有效地对计算模式进行检验，对事故后果评估提供数据支持，并根据监测结果来评价早期防护决策，为确定和改进防护措施提供依据[5]。事故进入中期以后，烟羽已经消失和沉降，应关注:a)对于早期可能已经开始的地面剂量率以及污染水平巡测，应给出地面沉积数据，以便为地面沉积操作干预水平(OIL4)、地面沉积131I浓度操作干预水平(OIL6)、地面沉积137Cs浓度操作干预水平(OIL7)的再计算提供数据支持[7];b)开展食物链的取样和监测，主要是确定奶、水和农作物中的污染。进入事故中期后，场外应急监测力量应介入进来。此时，核电厂应急监测的周期、分析内容需要根据事故发展评估、核电厂事故应急监测能力配置、场内外应急监测分工情况进行适当的调整。

　　1.3事故后期应急监测

　　(1)监测目的和任务事故后期应急监测的主要目的和任务是:为恢复行动的决策提供支持，为残存污染物的长期照射预测提供依据[5]。(2)监测范围事故后期的监测范围应至少扩展到食入应急计划区内，必要时应在可能受到影响的食入应急计划区外开展监测。事故后期，可能以场外应急监测为主，需要协调场内、场外及其他监测力量，合理约定核电厂的监测范围。核电厂的监测范围应主要关注厂区及边界，并依托现有环境监测设施配置及相应的监测能力和水平开展监测。(3)推荐方案进入事故后期，为满足可能的场地修复等需求，应急监测可能作为一项类似常规监测的任务长期执行下去。在核电厂仍有条件开展应急监测时，其后期监测方案应与中期相衔接。

　　2需要关注的其他问题

　　2.1应急监测计划考虑的堆型

　　应急计划的制定需要考虑适用的堆型。参考我国核安全法规《核电厂核事故应急管理条例》的规定，可能引起放射性物质释放、造成重大辐射后果的核电厂事故，核电厂需要制订场内应急计划，做好核事故的应急准备工作。应急监测计划是应急准备工作的内容之一，因此对于需要制定应急计划的核电厂，均应制订应急监测计划。需要注意，目前小型模块化反应堆(SMR)在国内外核能界受到越来越多的重视。相比大堆，SMR的应急计划可以简化，甚至取消场外应急，这意味着即使发生核事故，对周围公众的健康和安全都没有影响。在此情况下，核电厂的应急监测计划也可以考虑简化或者取消。对于需要制定应急监测计划的，需要考虑具体的事故场景、放射性物质释放的途径以及SMR所在地的环境特征确定。

　　2.2应急监测的方法及探测限的要求

　　核电厂在运行阶段应该建立与应急监测要求相匹配的监测能力，配备相应的监测人员、设备，建立相应的方法和质量保证体系。考虑应急监测的特殊性，必要时，核电厂应具备开展快速分析的能力或有比较灵活的外部支援力量参与。针对核事故的不同阶段以及不同的事故场景对应急监测的要求，核电厂应急监测应重点考虑事故早期和中期的监测。尤其在事故早期，由于存在潜在的高放射性危险，应重点考虑定性鉴别放射性核素，在中期已能定性鉴别核素及分布后，应尽快提供数据用于判断环境可能受到的污染水平及公众可能受到的辐射影响。对于有定性分析需求的，可以考虑缩短样品分析时间、优化分析方法;对于对分析结果需要准确定量的，则需要通过延长分析时间、增大样品体积等来降低探测限。

　　2.3监测设备设施

　　(1)固定式连续监测系统系统包括自动监测中央站和连续监测站。自动监测中央站的功能是:用于连续采集、处理和记录气象和大气γ辐射剂量率数据，同时接收和处理γ辐射剂量率连续监测站和气象站的故障报警和阈值报警信号，并将处理后的数据发送到核电厂主控制室和应急控制中心。“通用技术要求”对自动监测中央站的数据传输能力提出:在失去外部电源的情况下，自动监测中央站应能保证较长时间(≥72小时)内的数据传输。对环境辐射水平连续监测站，应考虑站点分布。“通用技术要求”提出:核电厂监测站点应考虑与监督性监测站点互补的原则，保证核电厂周围16个方位的陆域原则上都布设至少1个自动监测站房。在核电厂烟羽应急计划区内，核电厂各堆址主导风向的下风向、居民密集区应适当增加布点，沿海核电厂应具备海域船载巡测能力。

　　2.4核电厂应急监测响应

　　(1)组织与人员核电厂应急响应组织应该一天24小时都有能协调和实施应急监测的工作人员，并至少配备2个应急辐射监测组，还应配备1个实验室样品分析组执行样品的分析测量。每个应急辐射监测组应至少包括两人，包括一名监测人员和一名驾驶人员[13]。实验室样品分析组应至少有5名以上样品分析人员，应根据核电厂的应急监测方案适当增加样品分析人员，以保障样品分析任务的顺利执行[13]。

　　(2)程序和技术支持文件核电厂应建立应急辐射监测响应程序，包括待命、出发准备、现场监测取样和样品处理步骤，并提出建立相应程序的要求。对技术文件，核电厂应建立关于“烟羽测量”、“地面沉积量测量”、“TLD测量”、“表面污染测量”、“样品采集”等技术支持文件，以指导应急监测的实施。

　　3结论与建议

　　根据核事故发展阶段，提出了应急监测不同阶段的监测要求，明确了各阶段应急监测的目的、任务、范围和参考监测方案，分析了不同堆型核电厂对应的应急监测的需求。基于现有核电厂典型配置及事故应急的经验，提出核电厂应急监测计划制订时需要关注的问题，包括分析了应急监测方法及探测限的要求、应急监测设备配置、应急监测响应程序和能力保持的要求等。有鉴于目前对应急监测管理和技术方面研究较少，建议进一步开展研究，完善核电厂应急监测管理体系和能力配置。

　　核电论文投稿刊物：《中国核工业》杂志是中国核行业国内外公开发行的大型综合类月刊，由中国核工业集团公司主办，中国核工业建设集团公司协办，中国核工业报社出版发行。