中國東北某核電基地流出物排放致公眾劑量評(píng)價(jià)(2013—2020年)

李玉鑫　張蔚華　王忠杰等

關(guān)鍵詞：核電廠;流出物;公眾劑量

中圖分類號(hào)：TL75?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中國東北某運(yùn)行核電站（ 以下簡(jiǎn)稱該核電廠），是國家“十一五”期間首個(gè)批準(zhǔn)建設(shè)的核電項(xiàng)目，是中國首次一次同時(shí)裝機(jī)4 臺(tái)百萬千瓦級(jí)核電機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)?；ㄔO(shè)的核電項(xiàng)目，也是東北地區(qū)第一個(gè)核電站。該核電廠址規(guī)劃建設(shè)6 臺(tái)百萬千瓦級(jí)壓水堆核電機(jī)組，一期工程 4 臺(tái)機(jī)組分別于2013 年6 月6 日、2014 年5 月13 日、2015 年8 月16 日、2016 年6 月8 日投入商業(yè)運(yùn)行，二期工程處于建設(shè)階段。

該核電廠是中國自主創(chuàng)新最多、國產(chǎn)化率最高的核電站，為東北地區(qū)電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，改善空氣和水質(zhì)量，做出較大貢獻(xiàn)，與同等規(guī)模的火電項(xiàng)目相比，該核電廠一期工程4臺(tái)機(jī)組全部投入運(yùn)行后，每年減少標(biāo)煤消耗約1 000 萬t，減排二氧化碳2 400 萬t、二氧化硫23萬t、氮氧化物15 萬t，相當(dāng)于造林6. 6 萬公頃。截至2020 年底，該核電廠累計(jì)上網(wǎng)電量達(dá)1 572億千瓦時(shí)，為東北老工業(yè)基地振興提供了充足的電力保障，對(duì)調(diào)整東北地區(qū)能源結(jié)構(gòu)產(chǎn)生積極作用。

1 廠址周圍基本社會(huì)環(huán)境狀況

1. 1 地理位置

該核電廠廠址地處渤海遼東灣東海岸，北、西、南三面臨海，東側(cè)與陸地接壤。反應(yīng)堆位于廠址西側(cè)，距廠址ESE 方位的紅沿河鎮(zhèn)7. 0 km，復(fù)州城22 km， 瓦房店市49 km。南距大連港110 km，北距沈陽270 km。

1. 2 氣象特征

1. 2. 1 溫度

根據(jù)2013—2020 年該核電廠廠址地面10 m和80 m 氣象塔逐時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)[1] ：該核電廠80 m年平均氣溫最低月份為1 月，約為-4. 1 ℃ ;平均氣溫最高月份為8 月，約為25. 3 ℃ 。10 m 年平均氣溫最低月份為1 月，約為-4. 3 ℃ ;平均氣溫最高月份為8 月，約為25. 2 ℃ 。具體參數(shù)列于表1。

1. 2. 2 風(fēng)向及風(fēng)頻

根據(jù)2013—2020 年該核電廠廠址氣象塔氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)[1] ，統(tǒng)計(jì)分析主導(dǎo)風(fēng)向、次導(dǎo)風(fēng)向及風(fēng)頻列于表2。

1. 2. 3 風(fēng)速

2013—2020 年該核電廠廠址80 m 及10 m 年平均風(fēng)速[1] 列于表3。

1. 2. 4 降雨

2013—2020 年該核電廠廠址各年度降雨量[1]列于表4。

1. 3人口及食譜

根據(jù)該核電廠一、二號(hào)機(jī)組環(huán)境影響報(bào)告書（首次裝料階段）[2] ， 該核電廠廠址周圍半徑80 km 范圍內(nèi)的總?cè)丝跀?shù)為2 468 308 人，其中東南偏東（ESE）方位人口最多，達(dá)到644 068 人。該核電廠廠址半徑5 km 范圍內(nèi)的居民點(diǎn)有8 個(gè)，分屬東崗村和前大地村管轄，廠址半徑5 km 范圍內(nèi)常住人口2 218 人，分布在東北偏東（ ENE）、東（E）和東南（SE）三個(gè)方位。以下是該核電廠周圍5 km 范圍內(nèi)主要的居民情況[3] ：

大衣屯（ENE，1. 6 km）， 居民326 人;

小衣屯（E，2. 2 km）， 居民371 人;

林家溝（E，3. 1 km）， 居民188 人;

林家洼（E，4. 3 km），居民25 人;

程家溝（SE，2. 1 km），居民317 人;

赫屯（SE，3. 2 km），居民341 人;

大房身（SE，4. 2 km），居民353 人;

紅沿河（SE，4. 8 km），居民297 人。

需要說明的是，該核電廠內(nèi)工作人員作為職業(yè)照射群體進(jìn)行劑量照射評(píng)價(jià)，其按照《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》執(zhí)行，不列入環(huán)境對(duì)公眾造成的有效劑量的評(píng)價(jià)群體。

各評(píng)價(jià)子區(qū)居民（ 成人） 的飲食習(xí)慣差別不大，消費(fèi)食物主要為小麥、大米、蔬菜、水果、肉、禽蛋、淡水魚和海產(chǎn)品等。除部分小麥及冬季蔬菜以外，評(píng)價(jià)區(qū)居民消費(fèi)食物主要為本地自產(chǎn)。在對(duì)該核電廠開展的環(huán)境調(diào)查過程中，針對(duì)可能受該核電廠放射性流出物排放造成輻射影響相對(duì)較大的職業(yè)群體進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地走訪。位于廠址東南偏南（SSE）方位3 ～ 5 km 子區(qū)內(nèi)有一處海水養(yǎng)殖區(qū)域，為東崗村民的岸上池塘養(yǎng)殖;位于廠址東北（NE）方位1 ～ 2 km 子區(qū)內(nèi)的老漁窩為一處漁民出海漁船停靠聚集點(diǎn)，聚集點(diǎn)的漁民約有150人，其中約 100 人主要來自老漁窩附近ENE 方位2～3 km 子區(qū)大衣屯的老漁窩漁民，這批漁民作業(yè)海域?yàn)槔蠞O窩附近海域，海邊搭建簡(jiǎn)易房，捕魚期生活在海邊，冬季海面結(jié)冰期及七、八兩月休漁期不能出海作業(yè)則回大衣屯生活，此外廠址半徑5km 范圍內(nèi)沒有其他職業(yè)群體。

2 評(píng)價(jià)目的及意義

定期開展核電廠放射性流出物排放至公眾劑量影響的分析與評(píng)價(jià)是落實(shí)法律法規(guī)，確保人類與環(huán)境免受輻射危害，保障核設(shè)施健康穩(wěn)定運(yùn)行的重要途徑，也是促進(jìn)核與輻射安全公眾溝通，維護(hù)公眾參與權(quán)、知情權(quán)，做好流出物安全排放經(jīng)驗(yàn)反饋的重要體現(xiàn)。持續(xù)開展核電廠放射性流出物排放評(píng)價(jià)工作對(duì)促進(jìn)核事業(yè)健康發(fā)展，建設(shè)生態(tài)文明和美麗中國，推動(dòng)核安全治理體系和治理能力現(xiàn)代化具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

2. 1 評(píng)價(jià)方法概述

該核電廠正常運(yùn)行時(shí)，排放的氣態(tài)及液態(tài)流出物中包含的放射性核素，會(huì)對(duì)核電廠周圍的公眾產(chǎn)生影響。根據(jù)《核輻射環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)一般規(guī)定》（GB 11215—1989）[4] 的規(guī)定，核電廠運(yùn)行期間需評(píng)價(jià)放射性物質(zhì)釋放對(duì)周圍公眾產(chǎn)生的劑量影響，評(píng)價(jià)指標(biāo)包括關(guān)鍵人群組的個(gè)人年有效劑量、評(píng)價(jià)范圍內(nèi)集體有效劑量。《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18871—2002）[5] 規(guī)定實(shí)踐使公眾中關(guān)鍵人群組的成員所受到的年有效劑量不應(yīng)超1 mSv?！逗藙?dòng)力廠環(huán)境輻射防護(hù)規(guī)定》（GB 6249—2011）[6]要求任何廠址的所有核動(dòng)力堆向環(huán)境釋放的放射性物質(zhì)對(duì)公眾中任何個(gè)人造成的有效劑量每年必須小于0. 25 mSv 的劑量約束值。

為實(shí)施有效監(jiān)控及評(píng)價(jià)，該核電廠開發(fā)了輻射劑量評(píng)價(jià)系統(tǒng)[7] 。系統(tǒng)采用適合廠址環(huán)境特征的大氣擴(kuò)散、地面沉積模式和參數(shù)以及水體稀釋因子，并根據(jù)廠址周圍公眾生活習(xí)性和食物鏈參數(shù)，利用核電廠正常運(yùn)行期間氣態(tài)流出物、 液態(tài)流出物中相關(guān)核素的實(shí)際排放量作為源項(xiàng)，對(duì)關(guān)鍵人群組的個(gè)人年有效劑量和集體有效劑量進(jìn)行評(píng)價(jià)[7] 。

2. 2 評(píng)價(jià)范圍與子區(qū)劃分

輻射劑量評(píng)價(jià)系統(tǒng)[7] 覆蓋了以該核電廠1 號(hào)機(jī)組為中心、半徑80 km 的區(qū)域。評(píng)價(jià)區(qū)劃分為192 個(gè)子區(qū)，由半徑為 1，2，3，5，10，20，30，40，50，60，70，80 km 的同心圓與圓心角為22. 5 度的16個(gè)方位相截而成[1] ，如圖1 所示。

2. 3 評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法

輻射劑量影響評(píng)價(jià)的基本指標(biāo)[7] 是評(píng)價(jià)區(qū)域內(nèi)關(guān)鍵人群組居民的年最大個(gè)人有效劑量及年集體有效劑量。

評(píng)價(jià)方法[7] 以模式計(jì)算為主， 利用2013—2020 年該核電廠放射性流出物實(shí)際排放量、廠址氣象塔和地面站逐時(shí)氣象觀測(cè)數(shù)據(jù)，采用適合廠址環(huán)境特征的大氣擴(kuò)散和地面沉積模式和參數(shù)、水體稀釋因子，以及廠址周圍公眾生活習(xí)慣和食物鏈參數(shù)，估算該核電廠機(jī)組運(yùn)行對(duì)周圍公眾造成的輻射劑量，再結(jié)合環(huán)境監(jiān)測(cè)結(jié)果，對(duì)環(huán)境質(zhì)量做出綜合分析和評(píng)價(jià)[8] 。

2. 4 環(huán)境輻射影響評(píng)價(jià)所使用的計(jì)算程序

該核電廠進(jìn)行放射性釋放環(huán)境影響計(jì)算所使用的評(píng)價(jià)系統(tǒng)[7] 包括正常運(yùn)行期間氣態(tài)和液態(tài)放射性流出物釋放所致公眾輻射劑量計(jì)算兩部分內(nèi)容。該計(jì)算模式適用于該核電廠廠址特征，可用于核電廠正常運(yùn)行期間氣態(tài)途徑和液態(tài)途徑放射性釋放所致公眾輻射劑量計(jì)算。

2. 4. 1 氣態(tài)流出物擴(kuò)散計(jì)算模式與參數(shù)

氣態(tài)流出物對(duì)廠址80 km 范圍評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)的輻射劑量主要包括空氣浸沒外照射D_EA、地面沉積外照射D_EG、吸入內(nèi)照射DEI 、食入陸生食品造成的內(nèi)照射D_EE，氣態(tài)流出物排放所致的個(gè)人有效劑量為其總和D₁=D_EA+D_EG+D_EI+D_EE。以上氣態(tài)途徑的計(jì)算模式詳見該核電廠放射性釋放環(huán)境輻射影響評(píng)價(jià)系統(tǒng)模式和參數(shù)[7] 。圖2 給出了氣態(tài)放射性流出物對(duì)公眾造成輻射的照射途徑[1] 。

惰性氣體的空氣浸沒外照射有效劑量轉(zhuǎn)換因子取自《電離輻射防護(hù)和輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18871—2002）[5] ，其余核素的空氣浸沒外照射有效劑量轉(zhuǎn)換因子取自IAEA 第19 號(hào)安全報(bào)告[9] ，具體參數(shù)列于表5;地面沉積外照射有效劑量轉(zhuǎn)換因子取自IAEA 第19 號(hào)安全報(bào)告[9] ，具體參數(shù)列于表6;空氣吸入內(nèi)照射有效劑量轉(zhuǎn)換因子取自《電離輻射防護(hù)和輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》（GB18871—2002）[5] ，具體參數(shù)列于表7;食入內(nèi)照射有效劑量轉(zhuǎn)換因子取自《電離輻射防護(hù)和輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18871—2002）[5] ，具體參數(shù)列于表8。

2. 4. 2 液態(tài)流出物擴(kuò)散計(jì)算模式與參數(shù)

液態(tài)放射性流出物在水體中稀釋模式根據(jù)該核電廠建設(shè)時(shí)期開展的廢水排放數(shù)值模擬計(jì)算成果以及相關(guān)導(dǎo)則推薦參數(shù)，按照近區(qū)和遠(yuǎn)區(qū)取不同的稀釋因子的方法，估算海域海水中的放射性物質(zhì)濃度和岸邊沉積量，從岸邊沉積外照射D_ES、海上活動(dòng)外照射D_EW 、食入海產(chǎn)品內(nèi)照射D_EP三個(gè)照射途徑評(píng)價(jià)液態(tài)放射性流出物對(duì)公眾造成的輻射劑量。液態(tài)流出物排放致公眾個(gè)人有效劑量為以上各途徑所致劑量之和D₂=D_ES+D_EW+D_EP，以上各途徑的計(jì)算模式詳見該核電廠放射性釋放環(huán)境輻射影響評(píng)價(jià)系統(tǒng)模式和參數(shù)[7] 。圖3 給出了液態(tài)放射性流出物對(duì)公眾造成輻射的照射途徑[1] 。

液態(tài)流出物對(duì)公眾的輻射劑量中，所使用的參數(shù)如下：食入有效劑量轉(zhuǎn)換因子取自《電離輻射防護(hù)和輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》（ GB 18871—2002）[5] ，具體參數(shù)列于表9;公眾食用的海產(chǎn)品的濃集因子取自IAEA 第19 號(hào)安全報(bào)告[9] ，具體參數(shù)列于表10;評(píng)價(jià)時(shí)采用的海水稀釋因子取自該核電廠取水口改造液態(tài)流出物數(shù)模計(jì)算報(bào)告[10] ，具體參數(shù)列于表11。

3 輻射源項(xiàng)

3. 1 放射性氣態(tài)、液態(tài)流出物源項(xiàng)總項(xiàng)排放情況

該核電廠流出物監(jiān)測(cè)主要通過在線系統(tǒng)和離線實(shí)驗(yàn)室儀器監(jiān)測(cè)分析兩種方式，2013—2020 年流出物排放量數(shù)據(jù)[11] 主要通過離線實(shí)驗(yàn)室儀器監(jiān)測(cè)分析得出，在線監(jiān)測(cè)主要由電廠輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（KRT）相關(guān)通道完成，離線監(jiān)測(cè)主要由NaI γ 譜儀、HPGe γ 譜儀、液體閃爍計(jì)數(shù)器等設(shè)備完成，具體數(shù)據(jù)列于表12。通過表12 統(tǒng)計(jì)分析可以看出，各年度放射性氣態(tài)、液態(tài)流出物排放總量均低于生態(tài)環(huán)境部批準(zhǔn)的年排放限值。

3. 2 放射性氣態(tài)、液態(tài)流出物源項(xiàng)分項(xiàng)排放情況

系統(tǒng)用下列源項(xiàng)來分別計(jì)算放射性氣態(tài)、液態(tài)流出物對(duì)環(huán)境劑量的影響。其中液態(tài)放射性流出物的源項(xiàng)計(jì)算方法為[1] ：實(shí)驗(yàn)室測(cè)量主要核素的活度濃度與排放體積計(jì)算排放量，如測(cè)量結(jié)果小于探測(cè)限，以1/ 2 探測(cè)限參與統(tǒng)計(jì)。氣態(tài)放射性流出物的源項(xiàng)計(jì)算方法為[1] ： 惰性氣體監(jiān)測(cè)⁴¹Ar、⁸⁵Kr、¹³³Xe、¹³⁵Xe 等主要核素的活度濃度，鹵素監(jiān)測(cè)¹³¹I、¹³³I 等主要核素活度濃度，氣溶膠監(jiān)測(cè)⁵⁸Co、⁶⁰ Co、¹³⁴Cs、¹³⁷Cs 等主要核素的活度濃度，以核素活度濃度與相應(yīng)的排放氣體體積計(jì)算排放量，如測(cè)量結(jié)果小于探測(cè)限，以1/ 2 探測(cè)限作為統(tǒng)計(jì)依據(jù)。具體源項(xiàng)分項(xiàng)數(shù)據(jù)列于表13 及表14。

4 環(huán)境輻射影響分析

4. 1 關(guān)鍵居民組

根據(jù)1. 3節(jié)人口及食譜所述該核電廠廠址周圍群體的職業(yè)特點(diǎn)及該核電廠2013—2020年《遼寧紅沿河核電廠流出物與環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)年報(bào)》[3]和《遼寧紅沿河核電廠輻射劑量影響評(píng)價(jià)報(bào)告》[1]統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，梳理公眾劑量最大子區(qū)所在方位及個(gè)人年有效劑量數(shù)據(jù)列于表15。由表15 可知，來自ENE 方位2～3 km 子區(qū)大衣屯的老漁窩漁民所受輻射途徑更多，受照劑量更大，為關(guān)鍵居民組[1] ，與該核電廠一、二號(hào)機(jī)組環(huán)境影響報(bào)告書（首次裝料階段）[2] 分析評(píng)價(jià)結(jié)果一致。表15 數(shù)據(jù)顯示：2013—2020 年期間，關(guān)鍵人群組的成員所受到的年有效劑量最小值為8. 82×10^-6mSv，年有效劑量最大值為4. 50×10^-4mSv，滿足GB 18871—2002 規(guī)定實(shí)踐使公眾中關(guān)鍵人群組的成員所受到的年有效劑量不應(yīng)超1 mSv 的要求，同時(shí)滿足GB 6249—2011 要求任何廠址的所有核動(dòng)力堆向環(huán)境釋放的放射性物質(zhì)對(duì)公眾中任何個(gè)人造成的有效劑量每年必須小于0. 25 mSv 的劑量約束值的要求。

4. 2 關(guān)鍵途徑

根據(jù)2013—2020 年《遼寧紅沿河核電廠流出物與環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)年報(bào)》[3] 和《遼寧紅沿河核電廠輻射劑量影響評(píng)價(jià)報(bào)告》[1] 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，梳理關(guān)鍵照射途徑及個(gè)人年有效劑量數(shù)據(jù)列于表16。由表16 可知，關(guān)鍵照射途徑主要包括食入海產(chǎn)品內(nèi)照射和食入陸生食品內(nèi)照射，合計(jì)占比達(dá)99. 84%。其中2014 年至2018 年及2020 年關(guān)鍵照射途徑為食入海產(chǎn)品內(nèi)照射途徑，2013 年和2019 年關(guān)鍵照射途徑為食入陸生食品內(nèi)照射。

4. 3 關(guān)鍵核素

根據(jù)2013—2020 年《遼寧紅沿河核電廠流出物與環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)年報(bào)》[3] 和《遼寧紅沿河核電廠輻射劑量影響評(píng)價(jià)報(bào)告》[1] 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，梳理關(guān)鍵核素及劑量占比列于表17。由表17 可知，該核電廠放射性流出物關(guān)鍵核素為¹⁴C;2013 年至2020 年隨著運(yùn)行機(jī)組數(shù)量的增加，關(guān)鍵核素¹⁴C的排放量和個(gè)人有效劑量也呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。

5 評(píng)價(jià)結(jié)論

通過對(duì)2013—2020 各年度《遼寧紅沿河核電廠流出物與環(huán)境監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)年報(bào)》[3] 和《遼寧紅沿河核電廠輻射劑量影響評(píng)價(jià)報(bào)告》[1] 數(shù)據(jù)分析及核算，并對(duì)比國家標(biāo)準(zhǔn)、環(huán)境影響報(bào)告書及生態(tài)環(huán)境部批復(fù)的年排放限值，該核電廠對(duì)周圍公眾的輻射劑量影響評(píng)價(jià)如下：

1）2013—2020 年期間，各年度放射性氣態(tài)、液態(tài)流出物排放總量均低于生態(tài)環(huán)境部批準(zhǔn)的年排放限值。

2）2013 年—2020 年各年度流出物排放量數(shù)據(jù)滿足放射性流出物排放量相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、批復(fù)要求（GB 6249—2011 要求：月度流出物排放量不超過所批準(zhǔn)的年排放總量的五分之一，季度的排放總量不應(yīng)超過所批準(zhǔn)的年排放總量的二分之一，且需滿足GB 6249—2011 第6 章排放限值）。

3）“三關(guān)鍵”分析如下：關(guān)鍵居民組主要為位于廠址ENE 方位2～3 km 處的大衣屯在老漁窩的捕魚漁民;關(guān)鍵途徑主要為食入海產(chǎn)品內(nèi)照射和食入陸生食品內(nèi)照射途徑;關(guān)鍵核素主要為¹⁴C。

4）2013—2020 年期間，關(guān)鍵人群組的成員所受到的年有效劑量最小值為8. 82×10^-6mSv，年有效劑量最大值為4. 50×10^-4mSv，滿足GB 18871—2002 規(guī)定實(shí)踐使公眾中關(guān)鍵人群組的成員所受到的年有效劑量不應(yīng)超過1 mSv 的要求，滿足GB6249—2011 要求任何廠址的所有核動(dòng)力堆向環(huán)境釋放的放射性物質(zhì)對(duì)公眾中任何個(gè)人造成的有效劑量每年必須小于0. 25 mSv 的劑量約束值的要求，低于《核安全綜合知識(shí)》[13] 中國居民所受天然本底輻射年有效劑量3. 1 mSv 的水平，同時(shí)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于世界范圍內(nèi)天然本底輻射對(duì)成人造成的平均有效劑量2. 4 mSv/ a[14] 的水平。