核電廠熱釋光個人劑量監(jiān)測環(huán)境本底扣除修正

周鐵男，王力，金田，徐明華，施訓武，龔蕾，戴生遷

(福建福清核電有限公司，福建 福清，350318)

0 引言

天然本底劑量是放射工作人員個人劑量監(jiān)測中必須考慮的因素，其不屬于職業(yè)照射，在計算放射工作人員個人劑量時必須予以扣除。國家標準《職業(yè)性外照射個人監(jiān)測規(guī)范》[1]中規(guī)定：“監(jiān)測時應使用能提供本底資料的對照熱釋光劑量計(TLD)，在進行職業(yè)性外照射個人監(jiān)測中，為了獲得準確的職業(yè)性外照射個人劑量監(jiān)測結果，必須同時進行本底監(jiān)測和本底劑量扣除?！?/p>

1 TLD本底劑量扣除方法

TLD本底劑量扣除方法通常根據(jù)TLD 的回收、統(tǒng)計結果、當期以及往期本底劑量資料的情況選擇本底劑量扣除方法。常用的6種本底劑量扣除方法確定流程如圖1所示。不同本底劑量扣除方法的適用條件見表1所列。

核電廠TLD監(jiān)測周期一般為1個月或2個月，每監(jiān)測周期均布置一定數(shù)量的本底劑量計，本底劑量計布置和回收專人負責，數(shù)據(jù)獲取可靠。通常核電廠均采用方法1獲取本底劑量數(shù)據(jù)，計算出本底劑量計的劑量均值，當期所有TLD測值扣減本底劑量均值得到職業(yè)外照射劑量值。

2 核電廠TLD監(jiān)測特點

2.1 監(jiān)測劑量計數(shù)量多

TLD作為個人劑量外照射監(jiān)測的法定方式，在核電廠得到廣泛使用。TLD主要用于日常運行放射工作人員的劑量監(jiān)測和核應急監(jiān)測準備，由于監(jiān)測周期內(nèi)不可共用的特點，劑量計的配置數(shù)量很大，尤其對于多機組電廠，使用數(shù)量更大。我國部分運行核電廠2018年每監(jiān)測周期TLD的使用數(shù)量參見表2。

由于核電廠個人劑量監(jiān)測中TLD使用數(shù)量大，致使每周期的測讀和退火耗時較長。以福清核電為例，每監(jiān)測周期1 500支劑量計連續(xù)退火和測讀各需一周，因為退火和測讀通常無序進行，同一批劑量計退火和測讀操作最大可相差14 d。

2.2 核電廠人均個人劑量低

由于核電廠輻射防護最優(yōu)化嚴格管理和實施，核電廠近年常規(guī)監(jiān)測的個人劑量水平很低，據(jù)調(diào)查，核電廠輻射工作人員年均個人劑量約0.063～0.362 mSv，月均個人劑量約0.09～0.031 mSv，見表3[3]。

福清核電2014年1號機組投入商業(yè)運行至2018年4臺機組同時運行及檢修，各年度輻射工作人員個人劑量監(jiān)測結果見表4所列。

表1 不同本底劑量扣除方法的適用條件[2]

表2 我國部分運行核電廠TLD配置情況

表3 2017、2018年我國部分核電廠個人劑量水平[3]

由表4可見，福清核電2018年在4臺機組同時運行和連續(xù)檢修的情況下，年均個人劑量為0.362 mSv，月均個人劑量為0.031 mSv。

表4 福清核電2014—2018年個人劑量監(jiān)測結果[3]

3 本底扣除方法修正

核電廠個人劑量TLD監(jiān)測的特點是：監(jiān)測人數(shù)多，使用劑量計數(shù)量大，測讀/退火耗時長，且核電廠人均個人劑量水平普遍偏低。那么，在監(jiān)測中采用當期統(tǒng)一本底扣除，而由于測讀/退火時間不確定帶來的誤差究竟有多大？是否會對監(jiān)測結果有大的影響？

以福清核電2018年5月份監(jiān)測周期為例：劑量計退火工作于2018年4月10日開始，4月17日結束；回收后測讀工作于6月10日開始，6月17日結束。劑量計測讀和退火是無次序的，因此劑量計退火和測讀耗時將有可能引入14 d的環(huán)境本底偏差。這個時間偏差是否會對監(jiān)測結果產(chǎn)生多較大影響？為了研究本底劑量扣除方法對核電廠TLD監(jiān)測結果的影響，設計如下實驗。

3.1 儀器

采用的劑量計類型為GR-200 (美國Mirion公司)，元件材料采用天然LiF(Mg,Cu,P) 〔92.5%7Li，7.5%6Li〕，其中DP-1、DP-2的等效組織材料相同，實驗中采用DP-1、DP-2測量結果的平均值。

讀出系統(tǒng)采用的是RADOS RE2000型熱釋光劑量計讀出器。該系統(tǒng)采用方程式控制預熱、測量、退火曲線，劑量讀出采用氮氣加熱方式，具有較高的測量效率，可以進行大批量劑量計的自動讀出，并且自動校正元件靈敏度。

輻照爐為RODOS IR2000型。輻照爐用于校準劑量監(jiān)測系統(tǒng)、篩選劑量計使用。主要用于系統(tǒng)靈敏度校準系統(tǒng)線性檢查，單個TLD原件靈敏度校準，輻照爐由微機控制使用進步馬達用于劑量元件輻照。輻照源90S/90Y，活度為1 mCi，劑量范圍100 μGy～100 mGy。

3.2 方法

(1) TLD篩選與退火

所有劑量計進行深度退火后輻照5個單位的劑量(約2 mSv)，隨后進行測讀、篩選，本次試驗篩選出分散性小于5%的120片劑量計，篩選后的劑量重新退火(備注：測讀/退火操作在同一天內(nèi)完成)。

(2) TLD分組與標識

120支TLD分成12組，每組10支，裝入劑量計殼內(nèi)，分別以年月標注(2017年6月至2018年6月)。

(3) 劑量計投放

投放地點選擇核電廠生產(chǎn)檢修辦公樓(具有代表性，輻射工作人員TLD的主要存放場所)，投放位置據(jù)地高度1.2 m，平鋪，無疊置。

(4) 處理過程

每個月月初，選擇標記當月的TLD進行測讀，記錄測讀時間和測讀結果，直至12組劑量計測量完畢，獲取了連續(xù)12個月的TLD環(huán)境本底監(jiān)測數(shù)據(jù)。

(5) 數(shù)據(jù)處理

對測讀結果采用Grubbs準則對測量結果進行壞值判定。

(6) 監(jiān)測結果

連續(xù)12個月本底TLD監(jiān)測結果列于表5。

由表5可見，各監(jiān)測周期的TLD日本底平均值變化不大(0.003 mSv/d±10%)；

因測讀/退火時間差異帶來的偏差最大為：

14 d×0.003 mSv/d=0.042 mSv。

3.3 分析討論

由上節(jié)結果可知，核電廠每個監(jiān)測周期內(nèi)因為測量/退火時間差異可能帶來的最大本底誤差約0.042 mSv，而核電廠輻射工作人員的月劑量平均水平約為0.030 mSv，如果采用固定的本底扣除方法，本底劑量扣除帶來的偏差可能達120%。

表5 連續(xù)12個月本底TLD監(jiān)測結果

核電廠個人劑量監(jiān)測中大批量TLD測量和退火時間差可能會達14 d，固定本底扣除將有可能引入大的監(jiān)測結果偏差。針對這一問題，本文提出一種時間累積修正的本底計算方法，針對每個劑量計的測量和退火時間，進行本底計算和扣除。計算公式為：

(1)

式中，Di,B為劑量計i的本底值，mSv；DB為跟隨本底劑量計測值，mSv；ti,測讀為劑量計i測讀日期；ti,退火劑量計i退火日期；tB,測讀為本底劑量計測讀日期；tB,退火為本底劑量計退火日期。

4 結語

對于職業(yè)照射個人劑量水平普遍較低的核電廠，個人劑量監(jiān)測劑量計數(shù)量大，劑量計處理耗時長，固定的環(huán)境本底扣除方法可能帶來較大的誤差。采用本文的時間累積本底扣除方法，不需要增加監(jiān)測設備，并且可以通過計算軟件(EXCEL)方便實現(xiàn)，方法可行。