第九讲核电厂环境监测

核电厂环境监测 明确 1 核设施必须设立独立的环境核辐射监测机构 2 核电厂试运行前 营运单位必须完成环境放射性本底辐射水平的调查 至少应获得两年的调查数据 3 核电厂试运行后 营运单位必须进行常规环境辐射监测 及时分析监测结果 并作出评价 建立档案 按规定上报 4 省级环境保护部门应负责设置核电厂环境辐射监测机构 开展监测工作 一 法规要求 二 监测目的 1 运行前放射性本底辐射水平调查 通过运行前的调查 获得电厂区域运行前的辐射初始状态 可以依此对运行后的环境状态作出正确的解释 本底调查至少应获得最近两年的调查数据 环境 辐射水平的调查范围的半径一般取50km 其余项目的调查范围的半径一般取20 30km 调查的环境介质应结合厂址的环境特征和核动力厂机组特征进行确定 一般应包括 空气 地表水和地下水 陆生和水生生物 食物 土壤 水体底泥和沉降灰等 2 电厂运行后的常规环境辐射监测 a 评价核电站控制放射性物质向环境释放的设施的效能 检验核电厂周围的环境介质是否符合环境标准和有关的限值 b 估算环境中辐射与放射性物质对公众产生的照射剂量和潜在的照射剂量 或其可能的上限值 c 发现环境介质中放射性水平的短期变化 并评估其长期变化趋势 d 为异常释放提供快速评估 并在需要时决定采取应急措施 在核动力厂首次装料前 营运单位必须制定环境监测大纲 在首次装料后 依据该大纲进行常规环境辐射监测 并对监测数据及时分析和评价 定期上报相关环境保护行政主管部门 在进行常规环境辐射监测时 应与运行前的辐射环境本底 或现状 调查工作相衔接 充分利用运行前环境调查所获得的资料 项目采样点要与运行前环境调查保持适当比例的同位点 环境监测关注的重点是对关键人群组影响最大的主要放射性核素和环境介质 常规环境辐射监测的环境介质 监测内容原则上与运行前环境监测相同环境 辐射水平的调查范围的半径一般取20km 其余项目的调查范围的半径一般取10km 常规环境辐射监测大纲要根据环境监测的经验反馈 监测技术进步以及厂址周围可能的环境变化 定期 每隔5年 进行优化 并报审管部门认可 事故环境应急监测环境应急监测是核动力厂事故应急计划的重要组成部分 监测原则 监测方法和步骤 监测项目 监测路线 监测网点 监测工作的组织机构 监测数据报告 发布办法等按核动力厂营运单位制定的应急计划中的相关规定执行 环境监测应实行质量保证制度 采用标准的 或统一的 方法和程序进行操作 不得擅自改变 如需更改时 应通过技术论证 三 监测方案的设计原则 四 制定监测方案需要研究的内容 1 研究内容 1 区域环境条件的研究与分析 a 人口分布 确定居民稠集人群 按16个方位和不同距离 1 2 3 5 10 80 192个子区进行人口分布统计 b 居民饮食和生活习惯 确定优势食用种及数量 居民户内外活动时间 根据ICRP推荐的年龄分组 按幼儿 1岁 儿童 2 7岁 青少年 8 17岁 和成人 18岁 四组进行居民食物消耗量及户内外 海边 海上活动时间调查 c 厂址及区域气象 确定厂址主导风向 稳定度 降雨 统计分析至少两年厂址地面气象风频资料确定主导风向 稳定度分类 A F类 不稳定 稳定 各向降水量 表 风速 风向玫瑰图 10m处风向 风速玫瑰图 2 电厂数据的研究与分析 3 采用模式计算 确定环境辐射监测 三关键 4 分析核电厂气液态所致环境剂量 研究不同照射途径 不同核素所致剂量的贡献 确定关键核素 介质 途径 组合 确定关键监测点 5 从所致个人剂量与集体剂量的份额分析 确定监测范围 6 根据区域环境实际和放射性核素的积累 转移 消散规律 确定不同监测项目的监测点位 7 根据不同监测项目的监测目的 核素的理化特性 环境样品的稳定性 生物品种的生长周期设计监测周期 8 通过测量方法最小探测限的研究 确定实施环境辐射监测所采用的监测设施 设备 2 三关键认定 1 三关键 对于某一实践 公众成员所接受的照射因他们的年龄 生活习惯 新陈代谢及扎处环境的不同而不同 为此应识别出接受最高剂量照射的关键居民组 用以度量该实践所产生的个人剂量的上限值 认定关键居民组及其所受剂量以及对关键居民组所致剂量的关键核素及关键照射途径 三关键 的研究是制定核电厂环境辐射计划的重要依据 认定要点 a 根据电厂及其环境特性 分析照射途径 b 利用模式估算居民受到的辐射剂量 c 从诸多人群中选择受照剂量最大的人群 从而确定关键居民组及关键核素和关键途径 3 三关键确定 1 照射途径分析 大气途径对公众照射示意图 水途径对公众照射示意图2 剂量估算结论 五 环境监测范围 国外核电站监测范围调查 a 美国NRCRG4 8 核电站环境技术规划书 建议 16kmb 美国20个核电站平均值 气溶胶小于8km 牛奶小于24kmc 西班牙6个核电站 在30km以内的5个 50km以内的1个d 日本 陆地一般为50km 海洋10km我国法规 环境辐射水平的调查范围一般取50km 重要项目的调查范围取20 30km 用大气弥散因子校验 50km处大气弥散因子比厂址处小两个量级以上 距排放口10km处海水的放射性浓度稀释1000倍以上 六 监测项目 环境监测计划应包括监测项目 监测介质和辐射类型 探测限 采样点和监测点的分布 采样频度以及质量保证等 监测计划必须考虑内 外照射途径和合适的监测项目 a 外照射途径 浸没照射和地表沉积外照射 b 内照射途径 吸入放射性核素的内照射途径和食入放射性核素的内照射途径 c 监测介质 应以空气 水 土壤和生物 陆生和水生 为主 1 空气 辐射监测 空气监测项目应包括 辐射水平和气载放射性物质 空气 辐射水平的监测 应包括瞬时 辐射监测和累积 辐射监测 瞬时 辐射监测应装备自动连续测量和显示环境 辐射水平的仪表 其量程要兼顾事故工况监测的要求 IAEA将辐射监侧仪器可分为九类 固定安装的 可移动的 便携的 个人的和实验室仪器 辐射监测仪器应可测量或 和剂量率并有较宽的测量范围 既可测量环境水平 约100nGy h 也可测量高剂量率 lmGy h一10Gy h 以供核事故应急监测 2 空气放射性监测 空气 气载 放射性监测应包括放射性核素监测和总放监测 核素监测通常采用空气气溶胶采样配合 能谱分析的方法或必要时进行90Sr监测 或空气碘核素采样配合 能谱分析 或空气氚采样配合氚测定 反应堆正常运行情况下 气溶胶排放极少 其监测目的主要为了事故情况 而沉降物是指示核电厂周围短期污染的有效手段 监测应包括空气中3H 14C 131I 气溶胶中总 总 及 核素的测量 沉降物中总 90Sr 137Cs及 核素的测量及雨水中3H的测量 总 测量可用于快速发现人工污染 90Sr 137Cs是典型核试验长寿命沉降物 又是反应堆运行时可能有的排放物 而且剂量学上有重要意义 3 水中放射性监测 水中放射性监测应包括地表水 地下水 特别是饮用水中放射性核素的监测 a 监测项目应首选 谱分析及90Sr 总 3H测定 必要时进行 核素的分析 b 沉积物的监测应与水生样品监测一并考虑 监测项目应选 谱分析 90Sr测定 4 土壤放射性监测 土壤是释放到大气中的放射性核素的最终归宿之一 由于它的累积作用 土壤是放射性监测中可利用的最灵敏的指示介质 从它可得到核设施释放的放射性核素在周围地区的累积沉积分布情况 从而获得核素所致外照射剂量和内照射剂量的信息 由于137Cs在土壤中的行为比较稳定 垂直迁移慢 易于分析测量 土壤监测项目宜首选137Cs等核素的 能谱分析和90Sr的放射化学分析 5 生物样品监测 放射性核素可经大气沉降 陆地食物链转移和水生食物链转移从大气圈和水圈进入生物体内 因此生物样品采样和测定是放射性核素环境释放监测的重要介质 作为监测放射性核素用的指示植物 常取的陆地生物有松叶 杉叶 艾篙等 海洋生物有紫壳菜 马尾藻等 从放射性核素经食入途径所致公众剂量的角度 在动物 人的食物链转移中主要应考虑家禽家畜 在植物一食物链转移中主要考虑粮食作物 蔬菜作物 部分野生植物等 在样品的选择上应选择当地食物链中的关键生物或指示生物 生物样品监测应选 能谱分析及90Sr的测定和总 测定 七 监测点位设置 采样和监测点 设置在核电厂周围可能测最到核电厂放射性物质释放的影响的地区 应在核电厂最小风频的下风向 并且在不受其它核设施影响的地方 设一个作为对照的采样和监测点 对照点离核电厂的距离应大于20km 采样和监测点的选取要充分保证样本和监测区域的代表性 气态流出物样品的采样监测应充分考虑大气对放射性流出物输运的影响 水样取样点的选取应考虑废水接纳水体的水文特性 距排放口的距离和居民点分布等 6 生物样品的采样应考虑品种代表性和食物链转移途径 特别要重视食物链终端和对摄入内服射剂最有明显贡献的那种品种的采集 7 在核电厂最大污染方位可选取放射性污染指示生物进行监测 以了解放射性核素污染状况 原则 近密远疏及主导风向下风向密 非主导风向下风向疏 举例 1 环境 辐射 1 固定点的连续监测 a 各电厂评价所获得的关键居民组 b 靠近反应堆的厂区边界处 主导风向下风向 c 各电厂主导风向下风向人群经常停留的地方 d 年平均最大地面浓度点 点位布设图 2 就地测量与累积测量 原则 近密远疏 兼顾地理 交通环境 采用便携式 剂量率仪表及放置LiF热释光剂量计 布点图 八 采样时间 谷物 收获期采样 蔬菜 食用季节采样 茶叶 采茶期采样 牧草 可作为饲料用的时间内采样 指示生物 一年一次采样 肉 蛋 奶 定期采样 水生生物 捕捞和采收季节采样 事故情况下应增加采样频度 九 监测周期 1 应根据放射性核素的物理化学特性 污染源的特性 环境介质的稳定性 核素在环境中的迁移规律来确定监测 采样频度 2 应以收获期来确定农作物的监测频度 并应考虑人为转移因素 如 陆地水样至少每半年1次 以履盖丰水期和枯水期两种情况 空气中天然放射性气溶胶有显著的昼夜变化 因此必须在若干个24小时内连续取样 为反映其逐月变化 必须每月取样 沉降物和土壤监测 分别用于观察短期污染和长期污染 取样周期分别为月 季 和年 生物样品的取样周期按自然生长周期 故每年1次 为了获得足够的测量精度 热释光剂量计的曝露时间定为1季 法规要求 在测量核电厂边界处由 辐射所致的全身剂量时 探测下限应低于0 25mSv a 在测量环境中放射性核素时 探测下限应取排放限量的0 1 0 01 环境调查时所采用的仪器和方法的最小探测限 应低于调查时的本底水平 美国NRC建议在关键途径上所用测量方法的探测下限不超过0 01mSv a 十 监测方法和监测设备的考虑 秦山核电厂环境监测方案简介 一 关键核素 介质组合二 三关键结论三 监测范围四 监测内容与方式五 固定监测点布置图六 固定监测点监测内容七 环境 辐射监测现场八 气象观测九 环境 辐射剂量率连续监测系统十 气溶胶 沉降物取样 秦山核电厂环境监测方案简介 秦山地区已运行电厂 秦山一期1 30万千瓦压水堆秦山二期2 65万千瓦压水堆秦山三期2 70万千瓦重水堆扩建 秦山一期方家山2 100万千瓦压水堆秦山二期3 4 2 65万千瓦压水堆相邻两堆间最大距离1 5km 环境监测与评价范围基本相同 多功率 多堆型厂址 排放核素 总量不同 排放点不同 排放点局部气象条件不同 因此必须综合考虑 研究各电厂的个性及区域共性 关键核素 介质组合 三关键结论 秦山一期 二期和三期工程全部投入运行后 对周围居民的照射 关键居民组为位于秦山一期西北西方位0 8km的夏家湾村的青少年居民 其所受剂量为4 57 10 6Sv a 关键核素为H 3 关键照射途径为吸入 关键居民组所受的剂量主要是由气载流出物贡献的 约占总剂量的98 8 而液态流出物的贡献仅占0 2 监测范围 环境辐射监测范围 陆地50Km 重点30Km 海洋为半径10Km 重点2Km 其中 根据各期各阶段环评报告中核素 介质组合所确定的关键监测点 主导风向下风向3Km的自然村庄 涨潮方向2 5Km的海滩 最近的奶场 各期排水口2KM以内的海域 对照点 包括陆地对照点 乔司和海洋对照点 舟山渔场 以用于将核电厂的排放与天然本底或其他核设施的排放区分开来 监测内容与方式 监测内容 可能给周围居民受照射的所有途径 介质 包括空气 水 土壤 农作物 海产品等 监测方式 实时 瞬时 取样 同时 浙江省环保局对核电厂周围环境进行监督性监测 确定原则 a 在关键途径上的关键核素 b 能够指示放射性物质在环境中转移和积累趋向的介质 核素组合在秦山地区环境监测方案中考虑的首先是蔬菜及空气中3H和14C的测定 空气中88Kr 133Xe 135Xe产生的 辐射的测定 蔬菜中131I以及海滩土中的134Cs 137Cs 60Co等 核素的测定 某些介质中的某些核素 虽然对剂量的贡献不大但其浓度相对较高 为了获得尽可能多的环境污染信息 只要技术上可行 这些介质 核素组合也被列入地区环境监测方案 它们是 空气 牛奶和牧草中的131I 137Cs 海水和海产品中137Cs以及其它预计有较高排放量和较大浓集因子的活化产物和裂变产物 如90Sr 58Co 60Co 55Fe 59Fe 140Ba 106Ru等 指示生物 根据环境调查 秦山地区环境监测方案中考虑的污染趋势指示项目包括沉降物 土壤 海底泥以及某些指示生物 选定的指示生物为 松针 牡蛎 海苔藓 测定核素 核素以及3H 14C 90Sr 总 为了确定惰性气体和地面沉降物产生的 辐射 方案中安排对 辐射水平的多种方式的监测 固定点的连续监测 用便携式仪表定期到野外测量剂量率以及热释光剂量计累积测量剂量 农畜产品 根据环境调查结果 本地区主要的农畜产品包括大米 青菜 萝卜 牛奶 牧草 油菜籽 桑叶 茶叶和羊 a 大米 青菜和萝卜 在本地区 蔬菜 人是最现实的照射途径 b 牛奶 牧草 牧草 奶牛 牛奶 儿童致人剂量的关键途径c 油菜籽 桑叶 茶叶 本地区优势经济作物d 羊 陆地动物对居民的剂量贡献不大 但都是不可忽视的放射性生态环节 羊的甲状腺是环境中放射性污染的灵敏指示剂 骨中的90Sr和肉中的137Cs可指示这两种核素在环境中的积累 土壤 土壤样品的测量能指示长期污染趋势 对事故后的评价以及环境质量趋势分析尤为重要海洋及海产品 监测重点在各期取排水口及附近2km范围内 同时考虑武原镇海域 澉浦海域 白塔山附近和舟山海域 同时对当地产量相对较高者的海产品如海蛰 鲻鱼等进行取样分析 陆地水 包括湖塘水 饮用水 地下水 指示生物 牡蛎 松叶 固定监测点布置图 0 10Km 固定监测点监测内容 环境 辐射监测现场 系统监测器 气象观测 气象观测现场 环境 辐射剂量率连续监测系统 环境 剂量率监测结果 例示 降雨 气溶胶 沉降物取样点布置图 0 10Km 武原 一期淡水取水口 秦联 三期厂区 夏家湾 气溶胶 沉降物取样点位布置图 0 3Km 二期厂区 杨柳村 沉降物取样桶 气溶胶取样泵 环境 辐射就地测量点位布置图 50Km 环境 辐射就地测量点位布置图 10Km 环境 辐射就地测量点位布置图 3Km 一 就地监测内容二 环境取样与实验室分析三 样品种类四 农畜产品的取样规范五 水样的取样规范六 环境辐射测量七 环境辐射监测大纲八 应急环境监测九 应急系统设备十 与核电厂环境监测相关的关注问题 核电站环境辐射测量与应急系统 就地监测内容 环境 累积剂量环境 瞬时剂量率 测量仪器 环境 累积剂量和瞬时剂量率测量仪 累积剂量计 瞬时剂量率测量仪 布放热释光剂量计 工作人员在现场测量 热释光读出仪 RGD 3 LiF Mg Cu P TLD 环境取样与实