为保障对核电机组运行监督与管理,验证机组放射性流出物排放控制有效性,同时消除公众对核电站辐射恐惧及对核的抗拒,在机组运行期间会持续对电站周边环境进行辐射水平监测,并通过监测数据评价电站运行对周边环境影响。本文通过某三代核电机组装料以来的周边环境监测情况,分析评价该三代核电机组运行对周边环境及公众的辐射影响。
1 辐射环境辐射监测方案
根据国家核安全法、辐射环境监测相关法律标准,结合某三代核电站“三关键”(关键人群组、关键核素、关键途径)情况、厂址气象条件、本底调查情况、机组源项、放射性流出物的排放方式、周边种植及养殖情况、生物生长周期、样品可持续获得性等因素,制定了该电站周边辐射环境监测方案。电站自主辐射环境监测方案作为运行阶段环境影响评估报告的一个章节,报送国家监管部门进行评审批复后执行。
该三代核电辐射环境监测由大气放射性监测、陆域放射性监测和海洋放射性监测三部分组成。辐射环境监测范围为环境γ辐射的监测范围为以厂址为中心半径20km的区域,其余放射性项目的监测范围为以厂址为中心半径10km范围。海洋的放射性监测范围为以厂址中心半径10km的附近海域,重点监测核电站排水口周围海域。监测对象包括空气、水、土壤、沉积物、陆生及水生动、植物等。
2 辐射环境监测结果
2.1 大气辐射监测结果
大气辐射监测主要通过厂区气象与辐射监测系统实时在线监测、取样实验室分析两种监测途径,其中实验室分析的取样介质有滤膜、碘盒、环境剂量片、气态氚碳样品等。
2.1.1 在线监测情况
该三代核电站在厂区周边10公里范围内布设了10个γ辐射监测子站,其中5个场内子站位于场区征地范围内,5个场外子站位于电站大约5~10公里范围内。子站在线监测设施包括在线γ辐射、雨量、风速(外站)、风向(外站)等,实现对电站周边环境γ辐射及气象实时监测。
10个γ辐射监测子站覆盖了以电站为中心的16个方位中可以设置监测点位的全部方位,在线的γ辐射子站在电站运行期间每1分钟收集一个数据,实时传输至系统中央站存储处理。自机组装料以来各子站监测数据趋势图见下图1。环境γ剂量率连续监测数据趋势显示,各子站环境γ剂量率仍在本底水平。
图1 2018年-2023年电站辐射在线监测数据趋势图
2.1.2 大气样品取样实验室监测分析情况
气溶胶、碘盒
在γ辐射监测子站的场内站点设置了空气气溶胶取样设备,通过滤膜收集空气中的气溶胶样品。自该三代核电站1号机装料以来,每日采集样品,对采回的(D+1样品)和衰变5天后的样品(D+6样品)进行总α、总β分析,每月的气溶胶滤膜样品进行γ核素分析。从2018年4月至2022年12月气溶胶样品γ核素分析结果中,除监测到微量宇生放射性核素7Be,未监测到相关人工放射性核素110mAg、137Cs、134Cs、58Co、60Co、131I和54Mn。历年气溶胶测量样品见下表2-1。
另外在γ辐射监测子站的场内站点3个站点设置了放射性气态碘取样设备,通过碘盒收集,取样频率为每周一次。自机组装料以来,所有碘盒样品中131I和133I放射性比活度均低于仪器方法探测下限。
气态氚、碳
在电站主导方向下风向γ辐射监测子站主导风向下风向设置了气态氚、碳-14取样点,每季度进行取样监测、分析。气态氚采用除盐水进行氚吸收收集,气态碳-14采用1mol/L的氢氧化钠吸收。大气氚碳监测包含了有机及无机氚碳,取样设备含有催化转化装置,可以将环境大气中有机氚、碳催化转化成无机氚、碳后吸收。电站自装料以来气态氚碳监测结果见下表2-1。
表2-1 电站气态氚碳含量历年分析结果
在电站主导方向下风向的γ辐射监测子站同样设置了沉降灰取样点,每季度开展沉降灰取样,进行总α及总β放射性分析。自装料以来空气中沉降灰监测结果见下表2-2,监测结果在本底调查结果范围内。
表2-2 电站沉降灰总α及总β含量历年分析结果/(Bq月.m²)
2.2 陆域放射性监测
陆域放射性监测范围主要在电站周边20公里,取样介质包括电站周边各村镇获取本地出产的蔬菜水果、粮食、养殖的水产品、鸡、水库水、饮用水、沉积物等样品,通过实验室分析样品中的放射性水平来判断陆域辐射水平。
淡水样品
该三代核电在场区γ辐射子站设置了雨水收集器,在每年雨季开展取样、监测,监测项目包括氚、总β分析。自机组机装料以来,雨水中氚比活度均小于仪器方法探测限,总β测值范围为0.11~0.26Bq/L。
该三代核电每半年在电站周边20公里的有主要水源水库定期进行地表水取样,进行氚、总β、γ谱及14C分析。自机组机装料以来,所有样品3H比活度均小于方法探测限;总β测量结果范围为0.09~0.59Bq/L;14C测量结果范围0.74~0.85 Bq/m3;γ核素监分析测结果显示,除天然核素226Ra、40K外,未监测到其他人工放射性核素。
该三代核电每半年在电站内的生活区、周边村庄的饮用水样品取样、分析,分析项目包括氚、总β、γ谱,历年所有样品3H比活度均小于方法探测限,总β测量结果范围为0.13~0.17Bq/L。 所有饮用水样品γ核素分析结果显示,除天然核素40K和226Ra外,未监测到其他人工放射性核素。
该三代核电根据地下水流向,在反应堆堆芯附近的上下游各设置了一个地下水监测井(1#、2#、3#、4#井),另外在厂区外设置了一个对照井(5#井),每月取样进行氚、总β分析,每半年取样进行γ谱分析。其中对于氚采用直接蒸馏法制样,总β采用厚源法制样。截止目前所有样品氚测量结果均小于仪器探测限,总β分析结果与历史监测结果比较见下表2-5。γ核素分析分析结果显示,除238U、232Th、226Ra、40K等天然核素外,其他核素放射性含量均小于仪器方法探测限,未监测到其他人工放射性核素。
土壤及沉积物取样及分析结果
该三代核电每年在电站周边20公里范围内且有大量农作物种植区域采集土壤样品,在电站周边主要的水源地水库采集水库沉积物。相应的样品进行γ谱及90Sr分析。历年γ谱结果显示,年土壤及水库沉积物样品中可检测到微量的137Cs,其水平与本底调查水平相当,除此以外,未检测到高于探测限的110mAg、134Cs 、7Be、58Co、60Co、54Mn等其它人工放射性核素。
陆生动植物
该三代核电在电站周边10公里范围内采集当地出产的有代表性的农作物如荔枝、叶菜、萝卜、草、稻米、柑橘、火龙果、鸡、淡水鱼等陆生动植物及指示生物松针进行γ谱分析,分析结果显示,部分样品中检测到微量的7Be和137Cs,其在本底水平。除上述2种核素外,未发现110mAg、134Cs、58Co、60Co、54Mn等其他人工放射性核素。另外对指示生物松针,当地大量种植的稻米等样品进行了Sr-90、C-14、有机氚的分析。历年陆域生物监测结果见下表2-3。
表2-3 电站历年陆生动植物人工放射性核素、Sr-90、C-14、有机氚监测结果(Bq/kg.鲜)
2.3 海域放射性监测
海域放射性监测主要在电站周边10公里海域根据电站取、排水情况,设置代表性的点位,取相应海域出产的海生物、海水及泥土等代表性的样品,通过实验室分析样品中的放射性水平来判断电站周边海域辐射水平。
海水
海水在以电站排放渠为中心的16个方位所覆盖的各方位定点取样,分析氚、γ谱、C-14、K-40、去钾总β分析。自机组机装料以来,所有海水样品的氚分析结果均小于仪器探测下限。对取水口、排放渠海水进行γ核素、C-14、K-40和去钾总β分析,分析结果显示,γ分析除监测到226Ra等天然放射性核素外,未监测到110mAg、134Cs、58Co、60Co、54Mn 、137Cs等人工放射性核素。其余项目历年监测分析结果见下表2-4。
表2-4 电站历年海水C-14、K-40、去钾总β放射性监测结果范围(Bq/m³)
Tab.2-4 C-14 、K-40 and total β except K analysis results in sea water of the Nuclear Power Plant
海洋沉积物
潮间带选取电站周边海岸线进行定点取样,潮下带主要对取水点、排水点及其余16个方位角海域覆盖点位进行取样,所有样品进行γ核素、90Sr分析。历年监测结果显示,除部分海域沉积物样品中监测到微量的137Cs,其水平在本底水平,未监测到110mAg、134Cs、58Co、60Co、54Mn等其他人工放射性核素。
海洋生物
对电站周边10公里海域进行海虾、青口、海鱼、牡蛎、紫菜等代表出产海生生物取样,进行γ谱分析,对海洋指示生物牡蛎及周边优势海生物青口进行有机氚、C-14、Sr-90分析。历年监测结果显示,γ谱分析除部分海样生物中监测到微量的Cs-137和Be-7,未监测到110mAg、134Cs、58Co、60Co、54Mn等人工放射性核素。
3 监测结果分析及辐射水平评价
2018年4月至2022年12月电站周边辐射环境在线各监测子站的监测年平均水平在96-246nGy/h波动,相应的波动变化与季节、降雨等外环境有关,变化趋势及数值与商运前本底调查结果相一致。
2018年4月至今,从陆域、海域、大气各种监测结果γ核素分析来看,除陆域土壤、生物及海域沉积物等个别介质中可以监测出微量的137Cs核素,由上述各监测数据表中可以看出其范围在电站本底调查范围内。人工137Cs核素存在可能是由于早期核试验或核事故产生的人工放射性核素,其半衰期较长,在电站运行前的本底调查数据可以印证。其他电站运行会产生的110mAg、134Cs、58Co、60Co、54Mn等人工放射性核素均小于仪器检出下限,相应仪器检出下限水平与本底调查使用仪器在同一水平。
另外历年利用电站排放的放射性气、液态流出物作为源项数据,结合电站厂址的实际气象数据,利用辐射剂量评价软件,对电站周边公众及环境辐射剂量进行评价计算,关键居民组个人年有效剂量当量在10-9~10-7 Sv/年,占GB6249-2011个人有效剂量仅0.16%。
4 结语
从该三代核电厂装料以来的周边环境辐射监测及辐射评价结果可以看出,环境各介质未测出本底调查之外的人工放射性核素,电站周边环境辐射水平与电站运行前连续两年的本底调查相比,仍在同一水平,由此可看出该三代核电厂的运行未对电站周边环境及居民产生影响。
参考文献
[1] 黄彦君等. 美国内陆核电厂液态放射性流出物排放环境辐射监测与评估 辐射防护,2015,35(5)
[2] 国家环保总局. 全国辐射环境质量报告书(1995-2008年)[R]
[3] 广东省环境辐射监测中心. 台山核电厂装料前环境辐射本底调查报告[R]
[作者简介] 张燕(1983-),女,安徽池州人,大学本科,主要研究方向为放射性监测与评价。