第七章放射性物质运输的辐射防护优秀课件

核科学技术学院辐射防护与环境工程系 电离辐射剂量与防护概论 第七章放射性物质运输的辐射防护 1 2 放射性物质 运输货物中含有放射性物质且其活度浓度或总活度超过规定限值的物质的运输 核燃料元件 乏燃料束 放射性废物 放射源等都属于放射性物质运输范围 对于放射性运输安全的保障是采取包装的形式确保运输安全 放射性内容物 包装内的放射性物质连同已被污染或活化的固体 液体和气体 包装 完全封闭放射性内容物所必需的各种部件的组合体 通常可以包括一个或多个腔室 吸收材料 间隔构件 辐射屏蔽层和用于充气 排空 通风和减压的辅助装置 用于冷却 吸收机械冲击 装卸与栓紧以及隔热的部件 以及构成货包整体的辅助器件 包装可以是箱 桶或类似的容器 也可以是货物集装箱 罐或散货集装箱 运输安全 3 包装与货包 包装Packaging 放射性物质RadioactiveMaterial 货包Package 4 根据放射性活度限值和材料限值 货包分类如下 1 例外货包 总活度低或比活度低 这些货包在准备托 运时不需要按照大量放射性物质运输所采取的包装和托运办理手续 2 工业货包 包括1型工业货包 IP 1 2型工业货包 IP 2 3型工业货包 IP 3 工业货包中总活度大 但比活度小的物质 LSA 或是表面污染物质 SCO 必须酌情考虑予以限制 使它在无屏蔽的情况下距货包3m处外部辐射水平不超过10mSv h 如铀钍矿石及其初级产品 活化设备 实验室废物 退役废物 表面被污染的非放射性物质等 3 A型货包 允许装入规定的有限量放射性物质 其活度限值是以在规定条件下货包包容失效后的最大可接受放射性后果为基础来确定的 放射性活度不得大于A1和A2值 5 A1和A2 A1是指表1中所导出的特殊形式 不会弥散的固态物质或封装在密封盒内的物质 放射性物质的放射性活度值 是为确定本标准的各项要求而规定的放射性活度限值 A2是指表1中所导出的特殊形式放射性物质以外的放射性物质的放射性活度值 是为确定本标准各项要求而规定的放射性活度限值 6 放射性核素的基本限值 GB11806 2004 7 4 B型货包 包括B U 型货包和B M 型货包 用于装载高活度放射源 乏燃料 和易裂变材料 B型货包外型是钢结构 通常要考虑散热问题 B U 货包单方批准 货包设计只需经原设计国的主管部门批准 B M 货包多方批准 除由货包原设计国或原装运国的有关主管部门批准外 还应由拟运输的托运货物途经国或抵达国的有关主管部门批准 途经或抵达 这一术语不包括 飞越 即用飞机运载放射性物质飞越某一国家 并且不准备在该国停留 则这种批准和通知要求不适用于该国 8 5 C型货包适用于含有高放射性活度 3000 A2 的航空运输 装有易裂变材料或六氟化铀的货包应该符合相应的附加要求 C型货包不得含有 不同于批准证书必要时规定的包装设计所允许的易裂变材料质量 不同于批准证书必要时规定的包装设计所允许的任何放射性核素或易裂变材料 或在形状或物理状态或化学状态或空间布置方面不同于批准证书必要时规定的包装设计所允许的内装物 9 10 放射性物质的安全由所运输物质的特性 运输容器和运输过程的管理来实现 运输货包包括所运输的物质及运输容器 它是运输安全的重要保证 通过严格的设计审查和试验达到国家标准的要求 而与运输过程相关的方案制定 线路选择 车辆及货包的固定 辐射测量等活动也都与安全目标的实现紧密相关 因此 运输安全评价包括对运输货包的安全评价和运输过程的安全评价 形成的文件都要经过国家核安全审管部门的独立审查 运输安全评价的内容 1 待运放射性物质的物理 化学 结构等基本特性 2 运输货包的安全特征 包括货包各部件强度计算 货包经受正常和事故运输条件能力的试验或分析结果 货包屏蔽 热影响和核临界分析结果 以及货包的固定 3 正常运输条件及其辐射影响分析 4 运输时潜在照射 可能的事故 产生的可能性及其性质和大小 为预防或控制这些辐射可以采取的措施 应考虑两种情况 一是事故条件可能导致容器屏蔽能力的降低 二是可能导致放射性物质释放的情况 5 可能导致包容系统失效 单一失效或组合失效 的各种途径 以及这类失效可能造成的后果 6 运输路况和环境条件可能影响安全的情况 及其可能的后果 7 与防护和安全有关的操作失误可能造成的后果 运输安全评价的内容 11 放射性物质运输安全监管的范围 固有安全性 被动安全性 主动安全性 有利于安全运输的放射性物质设计 保证运输安全的货包设计 依赖运输管理的安全管理措施 控制放射性物质运输的固有安全性和被动安全性 较少依赖主动安全措施 以货包的安全可靠性为主 侧重于货包设计的固有安全特性和制造的质量 12 职责分工 13 承受运输中事故条件的性能的测试 9m跌落 火烧800oC 30分钟 0 9m水深 8小时易裂变 15m水深 8小时 200m水深 1小时 放射性物质安全运输规程GB11806 2004 14 放射性物质运输安全监管的范围 审批 乏燃料 部分高活度源等 百万件 数百件 注 货包设计审批仅涉及类型 与该类型货包的数量无关 例外货包 备案 大部分放射源等 备案 LSA SCO等 免管 药物 试剂盒等 审批 部分高活度源等 IP型货包 A型货包 B型 C型 I级货包 II级货包 III级货包 15 放射性物质运输安全监管的范围 需要严格审批的货包B型货包C型货包UF6 六氟化铀 货包易裂变货包需要备案管理的货包A型货包IP型货包不需要严格管理的货包例外货包 16 放射性物质运输活动的特点 放射性物质运输涵盖内容广泛运输包括包装的设计 制造和维护 也包括货包的准备 托运 装卸 运载以及货包最终抵达地的验收 放射性物质运输的辐射安全评价就要从运输的整个过程进行分析 运输包括采用陆地 水上和空中设计到公众和环境安全的任何途径 从而实现放射性物质转移的活动 放射性物质运输是流动性的危险源放射性物质运输的危险特征明显不同于固定设施涉及的放射性物质应用和处理等情况 运输情况分为正常运输和事故条件运输两种类别 事故发生可能在运输途中 也可能在储运场 或者装卸过程中 17 运输事故景象 1 铁路运输事故在我国 按事故的性质 损失及对行车的影响 将铁路事故分为特别重大事故 重大事故 大事故 险性事故和一般事故 这种分类不能满足放射性物质运输的事故分析要求 放射性物质运输安全评价只关注铁路行车事故或火车事故 铁路运输事故根据其发生的情景可分为三类 即碰撞事故 脱轨事故以及其他事故 运输事故分析及其辐射影响 18 放射性物质运输事故 碰撞事故的景象包括车头相撞 追尾碰撞 侧面撞击 与其它机动车相撞等 发生碰撞事故后 列车可能仍停留在轨道上 也可能发生脱轨 脱轨事故发生后 列车可能 翻到桥下 翻下路堤 撞到边坡 撞到路旁构筑物等 脱轨事故是铁路事故中潜在危险最大的一种事故 其它事故是指除碰撞和脱轨事故以外的事故 其它事故中 具有潜在危险的事故主要是火灾事故 19 2 公路运输事故景象这里所指的公路运输事故是指汽车事故 汽车事故按照事故原因可分为以下几类 操作失误或违章的人为事故 机械故障 道路原因 其它等 其中驾驶员操作失误或违章行驶是公路事故发生的主要原因 汽车事故按其发生的情景可分为碰撞事故和无碰撞事故两类 碰撞事故包括汽车与道路上运动的物体相撞和与道路上固定物体相撞两种情况 与道路上运动的物体的碰撞指与其它机动车或非机动车的碰撞 与固定物体的碰撞是指与道路上的构筑物 桥墩 桥梁支柱 栏杆 标志物 管线等的碰撞 无碰撞事故包括汽车翻出公路 撞到路床 火灾 其它等 运输事故分析及其辐射影响 20 在运输事故中 车厢或货包会与其周围环境之间发生相互作用 通过对事故景象进行分析 可将这种相互作用分为火烧 撞击 挤压 贯穿和浸没五种 事故中货包所承受的载荷可以是这五种作用的不同的结合 简单地 可将货包承受的载荷分为机械载荷 撞击 挤压 贯穿 和热载荷 火烧 两种 对于一个给定的放射性物质运输货包 它在事故期间所受到的机械载荷和热载荷将决定货包包装损坏的类型程度和放射性内容物可能的释放量 运输事故的严重程度和类别 21 事故严重程度的类别通常是由故障树分析推导出来的 一般将引起特定货包响应的所有运输事故归为一个运输事故类别 概括地 可把放射性物质运输事故分为以下三类 1 屏蔽没有损坏并且内容物没有释放的事故 2 屏蔽损坏但包容性完好 内容物没有释放的事故 3 包容完好性丧失使内容物释放的事故 运输事故的严重程度和类别 22 对于第一类事故 在事故中占了相当高的比例 这是由于放射性物质运输货包都经过了能承受正常运输条件和事故条件的验证试验 这类事故没有造成屏蔽减弱和放射性内容物释放 货包仍处于正常状态 因此这类事故不在事故分析的范畴 对于第二类事故 由于事故中货包所承受的载荷的不同 屏蔽损坏而导致屏蔽减弱的程度会有很大不同 其减弱程度可以由屏蔽的较小的局部变薄到100 的屏蔽完全丧失 对于第三类事故 当容器包容发生损坏时 会有不同数量的放射性内容物释放到环境 包容损坏的严重程度包括排放少量的内容物到包容完好性完全丧失 但包容损坏的严重程度并不是内容物行为的唯一决定因素 货包内容物的物理化学性质也是非常重要的因素 例如 货包装运的内容物是不弥散的 则即使包容在事故中完全丧失 仍不会有放射性物质释放到事故现场以外的环境中 23 通过故障树分析 可确定出导致每个事故类别的基本事件 通过分析各个基本事件发生的概率 即可得出各个事故类别或事故序列的发生概率 为了得出事故概率 需要对运输方式 运输线路 运输事故条件 运输货包 内容物等进行详细的调查和分析 通常需要以下几方面的数据 1 运输方式在选定线路的事故发生率 2 运输事故条件分析结果 分析得出表征事故中产生作用力的参数的概率分布 3 运输货包的失效阈值 货包屏蔽或包容在各种作用力下失效的阈值 4 内容物释放特性 放射性物质运输事故概率分析 24 放射性物质运输事故的后果取决于很多因素 包括货包的类型 内容物的物理和化学形态 毒性 数量 运输方式和影响货包完整性的事故严重程度 事故地点和气象条件也会影响事故后果的严重程度 可能发生严重后果的放射性物质运输事故主要是B型货包 特别是运输乏燃料情况下 其放射性物质可能达到1014Bq以上 因此对运输方式的事故景象进行分析 有助于对事故严重程度的分析 从而可以有针对性地提出安全对策 进一步保证运输实施的安全 事故源项分析和后果计算 25 对于可能发生放射性物质弥散的事故 分析过程如下 1 源项分析通过事故景象分析 给出各类事故下放射性物质的释放机制及途径 描述放射性物质在运输容器内腔的弥散方式 描述放射性物质从运输客器内腔到环境的释放途径 给出释放源项 包括事故时释放的核素及其数量 释放方式和持续时间等 事故源项分析和后果计算 26 2 确定照射途径事故初期的照射途径包括 烟云照射 地面沉积照射 直接照射 屏蔽减弱外照射 吸入内照射 长期潜在的照射途径包括 地面照射 再悬浮的空气浸没外照射和吸入内照射 食入 运输事故分析及其辐射影响 27 3 事故后果计算确定事故后果估算的模式及其有关参数 计算各类人员所受的剂量 如果需要 根据事故类型 危害程度 分析对环境 大气 水 土壤和植被 的影响 事故后果还可用健康效应和经济影响来表示 如果需要给出风险结果 在计算得到各个事故序列的后果后 与概率相结合可得出放射性物质运输的辐射风险 运输事故分析及其辐射影响 28 进行放射性物质运输活动之前 应制定辐射防护大纲 大纲的内容应与辐射照射水平及受照的可能性相结合 大纲应按有关主管部门的要求准备 运输的辐射防护应是最优化的 工作人员应接受辐射防护的知识培训 主管部门定期评估和检测 应把放射性物质与工作人员和公众充分隔离 在计算隔离距离或辐射水平时 应采取下述剂量约束值 对于经常处于作业区内的工作人员 年剂量为5mSv 对经常出入作业区的公众成员 关键组的年剂量规定为1mSv 放射性物质运输的辐射防护 29 在发生了碰撞 火灾 翻倾和坠落等事件或事故情况下 辐射防护人员立即观察货包的破损状况 初步进行 和中子剂量率巡测 必要时初步进行气溶胶和放射性气体浓度测量 依据破损状况和监测结果 判断是非辐射事故 还是辐射事故 如果是辐射事故 应判断事故等级 依据上述判断启动不同层次的应急辐射监测 应急辐射监测方法主要有 1 采用 和中子剂量率仪监测辐射水平及其分布 2 采用 和 表面污染仪监测 和 污染水平及其分布 3 采用大流量空气采样器采集空气和气溶胶样品 用于监测放射性气体和气溶胶浓度及其分布 4 采用分层随机抽样法采集水 动物 植物 土壤等样品 用于监测放射性污染浓度及其分布 5 采用TLD个人剂量计或实时电子个人剂量计监测工作人员的 和中子外照射剂量 运输事故的辐射防护 30 中国原子能科学研究院 原子能院 的中国实验快堆运行所需要的首炉燃料组件是由俄罗斯供货 燃料中UO2的富集度为64 4 燃料组件共有89个 还有11个控制棒组件和1个252Cf中子源组件 运输的每个货包内装有放射性物质的总量约为1 31 1010Bq 总的中子发射率为139n s 因此在剂量估算中不考虑中子的影响 计算得出每个货包的运输指数为0 4 一年内仅运输一次 共运装51货包 本次运输时间为2004年 适用的标准是GB11806 89 运输货包采用的是III型工业货包 运输采用转载运输 适用载重8t的EQ1141G1型货运卡车 评价范围 在正常情况下位运输线路两侧1km的区域 事故情况下为源周围1Km圆形区域 放射性物质运输评价实例 31 运输路线和运输情景运输线路 满洲里海拉尔齐齐哈尔大庆哈尔滨长春沈阳山海关宝坻北京原子能院 全程2354km 线路沿线地形地貌的地点的特点是 除内蒙古境内的呼伦贝尔草原的阿荣旗和大兴安岭 兴城及抚宁三地一带为丘陵地外 其余路段为华北和东北大平原 地形平坦 装卸情景CEFR燃料组件先有俄罗斯负责运至我国满洲里221部件货运站 随后有原子能院负责装运 用5t吊车将装有组件的容器逐一从列车吊到货车上 逐层固定容器 将尼龙绳穿过横向支撑梁的固定棒 然后捆绑 压紧和固定住容器 用帆布封盖货车 货包到达原子能院后 货车开进CEFR燃料组件储存库卸货 卸货程序为 解开货包外地帆布封盖 松开栓系的尼龙绳和固定栓 用5t吊车将容器逐一吊装到CEFR储存库的格架上 32 沿途情景本次运输车队由7辆车组成 其中载运货包的载重车2辆 指挥车1辆 安全保卫车2辆 维修服务车1辆 生活后勤车1辆 安全保障措施 a 装卸操作人员规定 所有参与装卸人员 必须进行辐射安全及装卸操作的业务培训 所有装卸人员必须服从指挥 责任明确 正是装卸前必须进行冷操作 装卸时严格按照操作规程进行操作 货包装车后 应检查货包的固定状态 确认无误后起运 b 装运途中的安保措施 针对监督管运输的特点及运输线路的实际情况 对参加人员进行培训 合格者方能上岗 车队配备有警力和武装保护人员 以加强食物保护措施 严格执行运输计划 运输途中控制好车速 保持好车距 临时通车时 做好现场的警戒守卫工作 发生突发事件时 按应急预案规定的程序执行 33 c 辐射检测测量项目 货包外表面和距货包外表面1m处及货车驾驶室内的 辐射剂量率 货包外表面和货包的运输工具表面的 污染水平 参运人员个人剂量 d 测量仪表 本次运输配备的辐射测量仪表有 UD 811AR型个人剂量计 FD 718监测仪 XWY 1型表面污染测量仪 e 辐射检测结果的处理 按辐射安全管理程序 将参运人员的个人剂量测量结果告知其本人 按质保要求吧参运人员个人剂量测量结果和运输途中辐射水平测量结果及评价结论存档保管 f 辐射防护培训 凡参与本运输项目的人员 必须接受辐射防护知识方面的培训 培训的主要内容包括辐射防护基本知识 运输过程中进行各类操作时的辐射安全基本要求和注意事项 根据本次运输行程安排 沿线共安排了12个停车站 这12个停车站一般可分为高速公路服务区 带有停车场的宾馆和国道旁路边饭店 34 2评价结果正常运输时公众受照剂量和承运人员剂量计算结果显示 在正常运输情况下运输人员受找设计两个最大的是货包栓系人员 其次依次是检测人员 安检人员等 受照剂量分别为0 9 0 42 0 36mSv a 对所有运输人员所致集体有效剂量为5 4 10 3人Sv a 总之 本次运输对公众和运输人员所致最大个人有效剂量均小于剂量管理目标值 事故条件下的辐射安全评价参照国外公路运输事故的研究资料 结合我国公路运输一般事故的发生率及所采用的运输容器的特征 对其进行分析 计算得出本次燃料组件运输的事故发生率是6 21 10 7次 车 km 放射性物质运输评价实例 35 通过运输过程的安全分析显示 运输过程存在两类严重事故 a 超9m跌落事故发生的概率根据路况调查的结果 沿途桥高超过9m的桥梁总长度约为9 558km 其他存在超9m跌落事故可能的公路长度约为13km 假定发生事故后卡车离开路面的概率为0 1 因此本次运输事故中发生超9m跌落事故的概率为2 0 10 6 b 超0 5h火烧事故发生的概率根据卡车行驶中的事故景象给出的结果 碰撞事故概率为74 12 非碰撞事故概率为25 88 假定火烧事故中货包被火焰包围的概率为0 1 因此超0 5h火烧事故的基本时间发生概率为0 24 10 6 c 严重事故总得发生概率根据上述分析 本次运输途中发生严重事故总得概率为2 24 10 6 36 本次运输可能发生的事故主要有碰撞事故和非碰撞事故 当发生一般性的碰撞事故 翻车事故 着火事故时 容器仍保持完整 仅当发生超9m跌落事故时 货车上容器的完整性受到破坏 燃料组件外露 假设发生跌落事故的货车是装载30个货包的那辆车 且所有容器全部失效 所有的燃料组件外露 导致对周围公众及运输人员产生直接外照射 本次运输在发生严重事故时对公众所致最大个人有效剂量为1 1 10 2mSv 集体剂量为3 2 10 2人 Sv 对事故处理人员所致最大个人剂量为1 4mSv 集体剂量为7 2 10 3人 Sv 他们分别小于事故情况下对公众和参运人员的剂量控制值 分别为0 1mSv和5mSv 37 发货人和承运人都应有自己的应急计划和执行程序 应急计划应该比较灵活以应对各种可能的事故 应急计划应包括 a 编制应急响应计划的依据 b 有关部门和组织的责任 能力和义务 c 向关键组织和人员报警及通知的程序 d 向公众预报和提出建议的方法 e 用辐射剂量和污染水平表示的干预水平 f 防护措施 g 响应行动的程序 h 资源和医疗救治支援 i 培训 演习和更新计划的程序 j 公众信息 放射性物质运输的应急准备和响应 38 应急计划和准备的依据由以下几方面来确定 a 放射性物质的运输系统 b 运输的货包类型 c 运输线路状况及运输事故的后果 为了确定编制应急计划的依据 应该对运输系统进行评价 并且确定采用的主要线路 为鉴别清楚事故多发地区和事故影响较大的地点 应当利用交通事故的统计资料 然后在考虑运输事故可能后果的基础上确定出编制计划的依据 放射性物质运输的应急准备和响应 39 放射性物质运输事故应急响应计划与其他危险货物运输事故的应急响应计划统一考虑制订 然而 应该注意到放射性物质运输事故可能引起辐射照射的急性和长期效应 以及事故地点附近的放射性污染 所以必须针对这种运输事故建立特殊的处理方法 放射性物质运输事故的应急计划应该尽可能地与处理其他运输事故的现有能力和程序相一致 公安 消防部门要提供应急响应支持 因此承运方的工作人员应当预先接受关于应急计划所规定的在事故情况下应遵循的程序方面的培训 为了按照事故的严重程度及其后果以逐级响应的方式执行应急计划 应该制订出清楚的 切实可行的程序 运输事故可能发生在任何场所 包括交通不便的偏远地区和需要控制公众出入的居民区 因此应使应急计划在不利的地形和恶劣的气候条件下也能执行 放射性物质运输的应急准备和响应 40 放射性物质运输事故后果的特点 主要是人员损伤和有限的环境污染 在响应放射性物质运输事故时 应根据不同的响应阶段采取不同的响应行动 主要的应急响应行动有 a 对受损伤的人员采取援救行动 并提供紧急医学援助 b 控制火灾及运输事故共有的其他后果 c 控制辐射危害 防止放射性污染的扩散 d 控制交通 确定污染区的边界 e 工作人员去污 f 对附近区域进行去污 使其恢复到安全状态 放射性物质运输的应急准备和响应 41 一旦放射源得到控制 就可以确定照射方式和途径 并将其尽量减小到适当的水平 然后可恢复交通 至此认为应急状态可以结束了 运输事故响应的责任一般由若干方分担 原则上讲 为保证放射性物质的运输事故得到有效地处理 主要责任应归发货人和承运人 发货人应提供有关装运货物危险的资料 如有必要 还应派遣装备良好的 受过培训的应急队到事故现场 但是承运人对运输期间的安全和万一发生事故时采取的行动也负有责任 虽然发货人和承运人作好应急准备是最重要的 但由于与核设施的核事故不同 运输事故可能发生的地点难以预料 运输线路往往非常漫长而远离发货单位和接收单位 因此除了事先指定的必要支援队伍以外 沿途政府部门的介入和支援也是十分重要的 应急准备和响应 42 1 包装件运输指数发生变化的处理 放射性物品收运后 包装件无破损 无渗漏现象 且封闭完好 但经仪器测定 发现运输指数有变化 如果包装件的运输指数大于申报的1 2倍 应将其退回 2 包装破损的处理 收运后发现包装件破损 或有渗漏现象 或封闭不严时 该包装件不得装人飞机或集装器 已经装人飞机或集装器的破损包装件 必须卸下 在卸下飞机之前 必须划出它在机舱内的位置 以便检查和消除对机舱的污染 检查同一批货物的其他包装件是否有相似的损坏情况 搬运人员必须穿戴防护用具作业 以避免辐射 除了检查和搬运人员外 任何人均不得靠近破损包装件 查阅危险物品申报单 按照 附加运送信息 栏中的文字说明 采取相应的措施尽量防止事故蔓延扩大 放射性物品事故处理 43 破损包装件应放入机场专门设计的放射性物品库内 如果没有专用库房 应放在室外 并应划出安全区 设置警戒线 悬挂警告牌 通知环境保护部门和 或 辐射防护部门 并由他们对货物 飞机及环境的污染程度进行测量和作出判断 必须按照环保部门和 或 辐射防护部门提出的要求 消除对机舱 其他货物和行李以及运输设备的污染 机舱在消除污染之前 飞机不准起飞 当包装件破损 但内容物未泄漏时 操作人员应对包装件进行修复 当内容物泄漏而造成污染或环境辐射水平增高时 就立即划定区域并作出标记 尽快进行处理 当人员受到污染时 应在辐射防护或医疗人员指导下进行去污 通知货运部门的主管人员对事故进行调查 通知托运人或收货入 未经主管部门同意 该包装件不得运输 放射性物品事故处理