某核電站建設配套探傷室及儲源庫輻射環(huán)境影響分析

劉顥剛 帥 卿

(1.江西省環(huán)境監(jiān)測中心站，江西 南昌 330077；2.江西省環(huán)境保護科學研究院，江西 南昌 330077)

0 前言

探傷室使用探傷機在探傷過程中使用的放射源在衰變過程產生的γ射線，以及少量的廢氣、對周圍公眾人群、空氣產生影響，同時探傷作業(yè)完成后產生廢液處置問題。

1 評價思路

本文通過采用現(xiàn)場監(jiān)測對該核電站建設配套探傷室及儲源庫建設項目所在地的輻射環(huán)境背景水平進行調查，掌握本項目的輻射環(huán)境背景水平；并對項目建成投入運行后的輻射環(huán)境影響作出分析評價；對不利影響提出相應的環(huán)境保護措施，為運營者及環(huán)保部門的輻射環(huán)境管理提供科學依據(jù)。

2 放射性污染源分析

某核電工程所使用的γ射線探傷機常用的放射源為192Ir和75Se，均屬Ⅱ類源。源在衰變過程中會產生γ射線，具有很強穿透物質的能力，對周圍環(huán)境將產生貫穿輻射污染。探傷機工作時，造成室內空氣電離，會產生少量的臭氧和氮氧化物，對周圍環(huán)境空氣會產生影響。探傷作業(yè)完成后，會產生一定數(shù)量的廢顯(定)影液及膠片，屬于國家危險廢物名錄中感光材料廢物HW16，無放射性。

3 輻射環(huán)境質量現(xiàn)狀調查分析

本次采取現(xiàn)狀監(jiān)測及類比監(jiān)測方法，依照《輻射環(huán)境保護管理導則》(HJ/T10.1-1995)，對擬建探傷室和儲源庫的地址及周圍環(huán)境50m，進行輻射環(huán)境質量現(xiàn)狀調查分析。

3.1 監(jiān)測分析內容與方法

(1)監(jiān)測分析內容

γ射線輻射劑量率。

(2)監(jiān)測方法

環(huán)境γ 輻射劑量率采用《環(huán)境地表γ輻射劑量率測定規(guī)范》(GB /T14583—93)對廠區(qū)周邊環(huán)境γ輻射劑量率進行巡測，并選取具有代表性的點讀取劑量率。

3.2 監(jiān)測結果

項目建設地周圍環(huán)境X-γ外照劑量當量率水平在0.06～0.07μSv/h之間，平均為0.06μSv/h，環(huán)境γ外照劑量當量率平均水平在該地區(qū)原野輻射環(huán)境正常背景值內(37.6～177.0nGy/h，即0.026～0.124μSv/h，據(jù)《中國環(huán)境天然放射性水平》)。

表1 項目周圍環(huán)境現(xiàn)狀本底γ輻射劑量率監(jiān)測結果

4 輻射屏蔽分析評價

4.1 評價方法

本項目探傷室的輻射屏蔽評價采用理論計算和類比監(jiān)測相結合的方式進行。

4.2 探傷室輻射屏蔽分析

(1)理論計算

根據(jù)表3-1和3-2可知，本項目探傷室內所使用的探傷機中，75Seγ射線探傷機和各類X射線探傷機都比192Irγ射線探傷機更容易屏蔽，所以下面計算中以192Ir探傷機作為典型代表進行計算。

1、墻體和門的屏蔽

KN=(A×гK)/a02

式中：KN—當距離為a0時，該點的最高比釋動能率；

A—放射源的預期最大放射性活度；

гK—比釋動能率常數(shù)(mGy*m2)/(h*GBq)，查得192Ir的比釋動能率常數(shù)為0.13。

可得出源時，距源1m處的最大比釋動能率：

KN=0.13×3700/12=481.0 mGy/h

再據(jù)式 FN=(KN×a02)/(KG×a2)

式中：FN—有用輻射的衰減度；

KN—當距離為a0時，該點的最高比釋動能率；

a—距放射源的某一點的距離；

KG—距放射源為a時的最高允許比釋動能率(mGy/h)。

該探傷室寬為4.3m，長10.3m，高4m，則保守假設，防護墻外5cm處與放射源的最近距離取1.7m，鉛門外5cm處與放射源的最近距離取3.7m；根據(jù)《工業(yè)γ射線探傷放射衛(wèi)生防護標準》(GBZ132-2008)中6.1的要求屏蔽墻外30cm處劑量率應小于2.5μGy/h，此處KG取0.0025mGy/h，可得混凝土墻體、鉛板門的FN分別為6.7×104、1.0×104。查圖可得出達到此衰減度所需要的混凝土墻、鉛板的質量厚度，再除以屏蔽材料的的密度(g/cm3)，就可以得出以cm為單位的防護層厚度(混凝土密度2.35g/cm3，鉛板密度11.37g/cm3)。最后，保守起見，再增加一個半層值(混凝土的半層值為5cm，鉛的半層值為0.3cm)。

2、屏蔽設計與理論計算的比較

由以上計算，可比較公司探傷室的屏蔽設計是否符合理論計算的結果。比較結果見表2。

表2 探傷室的屏蔽符合情況對比表

表2可見，該探傷室各防護墻及防護門的屏蔽設計均符合要求。

4.2.1 監(jiān)測布點及監(jiān)測項目

分別在探傷室工件出入口5cm處、工件出入口門縫、北側防護墻外5cm處、工作人員出入口5cm處、操作間操作位、暗室洗片操作位、東側防護墻外5cm處、南側防護墻外5cm處等共設8處γ輻射空氣吸收劑量率監(jiān)測點。

4.2.2 監(jiān)測結果

(1)類比監(jiān)測

本次探傷室類比選擇了某公司正在使用的探傷室，可比性分析見表3，監(jiān)測布點圖見圖1，監(jiān)測結果見表4。

表3 擬建探傷機房與類比探傷機房對照表

圖1 類比探傷機房監(jiān)測布點示意圖

由表3可知，本項目探傷室建筑規(guī)模上略小于類比項目，本項目探傷室各項屏蔽參數(shù)稍優(yōu)于類比項目，因此可比性較好。

表4 類比探傷室周圍輻射環(huán)境現(xiàn)狀監(jiān)測結果

注：1、監(jiān)測結果未扣除背景值；2、監(jiān)測時使用192Irγ射線探傷機，放射源活度在46.3Ci。

由表4可知，類比探傷室在開機狀態(tài)，探傷室周邊γ輻射劑量率最大值為922nGy/h，原因為該側墻體較薄(墻外為山體，所以墻厚只有400mm混凝土)。開機所致其他各點γ輻射劑量率最大增量為北側防護墻外的32nGy/h，考慮到監(jiān)測時放射源活度為46.3Ci，可推算出放射源活度最大100Ci時該點γ輻射劑量率增量為69nGy/h，此值遠低于劑量率限值2500nGy/h。本項目各側墻體均為850mm混凝土，屏蔽能力優(yōu)于類比項目。

4.3 探傷室職業(yè)工作人員和公眾人員總有效劑量估算方法

4.3.1 估算模式

年有效劑量當量計算公式如下：

H=0.7×Dr×T

式中：H—年有效劑量當量(Sv)；

0.7—吸收劑量對有效劑量當量的換算系數(shù)(Sv/Gy)；

Dr—空氣吸收劑量率(Gy/h)；

T—年受照時間(h)；

4.3.2 探傷室職業(yè)工作人員和公眾人員劑量估算

根據(jù)有關資料，探傷室年探傷天數(shù)按250天，每天開機時間2小時，γ輻射劑量率增量取最大值69nGy/h，則可計算出探傷室職業(yè)工作人員所受附加劑量為0.024mSv，低于《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》(GB18871-2002)的標準劑量限值20mSv，也低于本項目給出的年有效劑量當量管理限值5mSv。

公眾選用職業(yè)人員的1/8時間作為受照時間，所受附加劑量約為0.003mSv，低于《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》(GB18871-2002)標準劑量限值1mSv和本項目公眾照射管理限值0.1mSv。

4.4 儲源庫輻射屏蔽分析

本項目儲源庫的輻射屏蔽評價采用理論計算和類比監(jiān)測相結合的方式進行。

(1)理論估算

根據(jù)《工業(yè)γ射線探傷放射衛(wèi)生防護標準》(GBZ132-2008)中對源容器的放射防護要求可知，該公司γ射線探傷機源容器周圍空氣比釋動能率控制值1m處為0.02mGy·h-1，以下估算中將上述值作為單個源的源強。同時將儲源庫的設計最大容量(同時儲存8枚源)作為計算時的放射源儲存量。

本項目儲源庫主要存儲的放射源為192Ir 和75Se，計算時選取γ射線能量較大的192Ir的半值厚度(HVT值)，鋼的半減厚度為1.4cm，混凝土的半減厚度為5cm，鉛的半減厚度為0.3cm。

根據(jù)圖1，儲源庫西墻、南墻和北墻外距儲源容器表面的最近距離可取為1m，東墻厚度遠大于其他三側墻體可不做考慮。

本項目探傷室各側墻體外的輻射水平可按下式估算：

D=D0×(d02/d2)×П2-li/HVTi

其中：D—某關注點的空氣比釋動能率，nGy·h-1；

D0—d0處的空氣比釋動能率，nGy·h-1；

d0—表示到源的距離，m；考慮到本項目中源容器較小，實際計算中取為到容器表面的距離，1m；

d—表示到源的距離，m；考慮到本項目中源容器較小，實際計算中取為到容器表面的距離；

li—表示某屏蔽層的厚度，cm；

HVTi—表示某屏蔽層的半值厚度，cm；

П—表示不同屏蔽層的共同作用以相乘表達。

由此可計算出儲源庫存儲放射源時，各側墻體外的空氣比釋動能率增量，計算值見表5。

表5 儲源庫周圍空氣比釋動能率估算結果

由表5可知，儲源庫內最大存儲8枚放射源時，儲源庫各側墻體外各預測點的空氣比釋動能率增量均小于30nGy·h-1，因此儲源庫對周圍輻射環(huán)境影響較小。

實際上，儲源容器均存放在儲源坑中，上面覆蓋了屏蔽鉛板，實際的輻射影響遠小于上述估算值。

(2)儲源庫工作人員劑量估算

根據(jù)存/取一次放射源所需的工序，保守取輻射工作人員存/取一次放射源處于離探傷機5cm(根據(jù)《工業(yè)γ射線探傷放射衛(wèi)生防護標準》(GBZ132-2008)保守取劑量率為0.5mGy/h，而根據(jù)同類探傷機監(jiān)測結果可知實際將遠低于此值)和離探傷機1m處(根據(jù)GBZ132-2008保守取劑量率為0.02mGy/h，而根據(jù)同類探傷機監(jiān)測結果可知實際將遠低于此值)的時間分別為1分鐘和2分鐘，則可估算出完成一次存/取的操作所受的附加劑量率約為6.3μSv。假設每天存/取8次，每年探傷工作天數(shù)為250天，則儲源庫輻射工作人員由于存/取放射源一年所受的附加劑量約為12.6mSv，實際上存/取放射源時均需穿戴防護用品，且這個工作將有多人承擔(至少6人)，因此每個工作人員所受到的劑量將遠低于2.1mSv，低于《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》(GB18871-2002)的標準劑量限值20mSv，也低于本項目給出的年有效劑量當量管理限值5mSv。

公眾人員按照表5中估算的各側墻體外γ輻射劑量率最大增量30nGy/h，選用年工作時間2000小時的1/8時間作為受照時間，所受附加劑量約為0.005mSv，低于《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》(GB18871-2002)標準劑量限值1mSv和本項目公眾照射管理限值0.1mSv。

(3)類比監(jiān)測

本次類比選取了某公司正在使用的儲源庫，可比性分析見表6，監(jiān)測布點圖見圖2，監(jiān)測結果見表7。由表6可知，類比項目與本項目儲源庫的情況基本類似，具有可比性。

表6 擬建儲源庫與類比儲源庫對照表

表7 類比儲源庫周圍γ輻射劑量率監(jiān)測結果

注：1、監(jiān)測結果未扣除背景值；2、監(jiān)測時儲源庫內存6枚源，活度在30～100Ci之間。

圖2 類比儲源庫監(jiān)測布點示意圖

類比監(jiān)測時儲源庫內放射源總活度約為300Ci，所有放射源均存放于源坑內。由表7可知，儲源庫內γ輻射劑量率巡測最大值為2326.4nGy/h，則可估算出當本項目儲源庫內放射源總活度達到設計的最大容量800Ci時(8枚放射源，每枚100Ci)，儲源庫內γ輻射劑量率巡測最大值約為6204nGy/h，與本項目的預測值處于同一水平。其周圍輻射環(huán)境γ輻射劑量率未見明顯升高，表明其源庫管理人員及周圍其他人員受到額外的輻射劑量很小，能夠滿足《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》(GB18871-2002)中的要求。

4.5 輻解廢氣對環(huán)境的影響評價

探傷機在探傷室內工作時會使空氣發(fā)生電離分解，從而產生有害氣體(如臭氧、氮氧化物)。由于探傷機開機照射時間較短，因此，產生的臭氧量很少。而在探傷室設置通風換氣裝置，探傷室通風換氣達每小時3-4次，因而輻解產生的臭氧影響較小。氮氧化物產生量僅是臭氧產額的十分之一。而工作場所容許濃度比臭氧容許濃度高，所以探傷室輻解產生的氮氧化物影響也較小。

4.6 廢液對環(huán)境的影響評價

探傷作業(yè)完成后，需對拍攝的底片進行顯(定)影，會產生一定數(shù)量的廢顯(定)影液及膠片，屬于國家危險廢物名錄中感光材料廢物HW16，無放射性。所以對周圍環(huán)境影響較小。

5 結論與建議

5.1 結論

由理論計算和類比監(jiān)測結果可知，本項目探傷室和儲源庫投入使用后，在正常使用探傷機和正常儲存γ射線探傷機放射源時，其四周輻射環(huán)境γ輻射劑量率未見明顯升高。職業(yè)工作人員受到的附加劑量低于《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》(GB18871-2002)的標準劑量限值20mSv，也低于本項目給出的年有效劑量當量管理限值5mSv；公眾人員受到的附加劑量低于《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》標準劑量限值1mSv和本項目公眾照射管理限值0.1mSv。探傷室和儲源庫的屏蔽設計能夠滿足輻射防護的要求。

5.2 建議

根據(jù)該企業(yè)運營期工作場所的輻射環(huán)境水平以及工作人員總年附加劑量的估算結果，提出避免和減少不利影響的建議如下：

(1)探傷室和儲源庫各出入口外均應設置電離輻射警示標志和中文警示說明，探傷室的出入口外還應設置工作狀態(tài)指示燈。

(2)探傷室工件門和人員進出門均必須安裝門-機聯(lián)鎖裝置，只有在門關閉的情況下才能進行探傷工作。

(3)儲源庫安裝24小時視頻監(jiān)控設備和紅外線監(jiān)控系統(tǒng)，探傷室安裝24小時視頻監(jiān)控設備，并與值班室聯(lián)網(wǎng)。

(4)探傷過程中產生的廢(定)顯影液及膠片要求集中存放，最終送交有資質的單位進行處理。