論秦山核電應急環境監測與操作干預水平的有機融合

王貴良

【摘 要】由于干預水平不能在野外快速地加以測量，在實際運用有一定的困難，所以操作干預水平（OIL）已成為核電廠在核事故情況下提出公眾防護建議的主要依據之一。目前，國內的大部分核電廠均已事先根據電廠自身的機組特征（事故源項）和環境特征（氣象條件等）確定了適用于本電廠的操作干預水平初始值。但操作干預水平（OIL）在核電廠發生核事故的情況下，如何得到有效的執行和及時的修訂，目前對許多核電廠來說還是存在著相當大的難度。秦山核電針對操作干預水平（OIL）執行和修訂時的難點所在，憑借著多年的實踐和運行經驗，對秦山核電環境監測系統進行了大量創新性的改造和升級，并巧妙地將應急環境監測與操作干預水平（OIL）進行了融合，使得操作干預水平（OIL）執行和修訂時的許多難點迎刃而解。這種融合的成果已在近年的場內外聯合應急演習及場內綜合應急演習中得到了檢驗，并獲得了核應急專家和考評人員的一致認可。文章將對以上內容進行詳細的介紹，希望能為業內同行開拓思路并提供借鑒價值。

【關鍵詞】秦山核電；應急環境監測；操作干預水平

Integration of the Qinshan Nuclear Power Plant Emergency Environmental Monitoring and Operational Intervention Levels

WANG Gui-liang

（CNNP Nuclear Power Operations Management Co.， Ltd， Environmental Emergency Department， Haiyan Zhejiang 314300， China）

【Abstract】Since the intervention level can not be quickly measured in the field， there are certain difficulties in practice. In this case， the operational intervention level（OIL） has become one of the main basis for nuclear power plants to make public protection recommendations in case of nuclear accidents. Currently most of the nuclear power plants have determined the initial value of OIL according to its own unit characteristics（accident source term） and environmental characteristics（weather conditions， etc.）. But how to effectively and timely implement and amend OIL when accident happens is still considered as difficult for most of the nuclear power plants.Aiming the difficulties in OIL implementation and revision， Qinshan Nuclear power plant innovatively transform and upgrade the environmental monitoring system with its years of practice and operational experience， fusing the environmental monitoring and OIL skillfully which successfully solved difficulties in OIL implementation and revision. This achievement has been verified in OTC joint emergency drills and emergency exercises in recent years， and received the unanimous endorsement from nuclear emergency experts and evaluation staff. This article would discuss the above content in detail， hoping to explore new ideas and provide reference for industry peers.

【Key words】Qinshan Nuclear Power Plant； Emergency environmental monitoring； I operational intervention levels

0 前言

由于干預水平是用可避免劑量表示的，可避免劑量在野外無法直接測量，故直接使用比較困難。為改善其可操作性，在核事故情況下放射性物質已發生釋放階段，可以采用操作干預水平（OIL）作為提出公眾防護建議及采取相應防護行動的主要依據。秦山核電已事先根據自身機組特征和環境特征確定了適用于秦山廠址的操作干預水平（OIL），并將操作干預水平（OIL）與應急環境監測進行了有機的融合。

1 OIL的定義、分類、修訂及應用

1.1 OIL的定義

操作干預水平，英文的單詞為：Operational Intervention Level，簡寫為OIL。OIL相當于用可防止劑量表示的干預水平的可測量的放射性量，表示為環境或食物樣品中放射性核素水平或可測量的劑量率。一般可理解為，由相應的干預水平或者行動水平推算得出的水平值，它是可以直接與儀器測量結果或實驗室分析結果相比較的量。

1.2 OIL的分類

IAEA-TECDOC-955技術文件中將OIL分為9類，如表1和表2所示。

1.3 OIL的修訂

不同的事故源項對操作干預水平的影響是比較大的，所以在事故發生后，為確保操作干預水平的準確性，一旦能夠獲取詳細環境監測結果，就應該立即對操作干預水平進行修訂。

OIL的修訂主要包括以下幾個方面：

（1）根據大氣樣品中放射性核素的分析結果重新計算OIL1和OIL2；

（2）根據沉降物樣品中放射性核素的分析結果重新計算OIL4；

（3）根據沉降物和食品樣品中放射性核素的分析結果重新計算OIL6、OIL7 OIL8和OIL9。

OIL3和OIL5不需要修訂。

OIL修訂過程中需要使用的監測、取樣數據有：

（1）周圍環境劑量率；

（2）空氣樣品放射性核素活度濃度；

（3）地面沉積放射性核素活度濃度；

（4）食入、飲水以及牛奶中的各放射性核素活度濃度，主要包括：Cs-134、Cs-137、Ru-103、Ru-106、Sr-89、I-131、Sr-90。

OIL的修訂需要依賴于充足的環境數據（詳見表3），環境數據充足的情況下，就可以對操作干預水平進行修訂。

表3 需要修訂的OIL所依賴的環境數據

1.4 OIL的應用

操作干預水平的應用就是將應急環境監測到的劑量率與OIL值進行比較，給出相應的應急防護行動建議。

操作干預水平是核事故情況下進行干預的主要依據之一，核事故的不同階段，所使用的操作干預水平可分為：

（1）操作干預水平初始值：是核事故未發生前，預先給出的核電廠操作干預水平默認值。

（2）操作干預水平計算值：即事故發生后，根據核電廠實際事故工況和氣象條件計算的數值。

（3）操作干預水平修訂值：是核事故發生后，放射性核素出現大量釋放，在事故狀態穩定、實際監測數據充足可靠情況下，依據環境數據監測結果對操作干預水平進行修訂所得到的值。使用修訂值更能反應核事故的真實情況。

在應急防護行動決策時，對應的儀器監測結果或者實驗室分析結果超過操作干預水平值時，建議采取相應的防護行動。OIL涉及的環境儀器監測項和實驗室分析項包括：

（1）煙羽環境劑量率（mSv/h）；

（2）地面沉積環境劑量率（mSv/h）；

（3）地面沉積中I-131活度濃度（kBq/m2）；

（4）地面沉積中Cs-137活度濃度（kBq/m2）；

（5）食物、水或牛奶樣品中I-131活度濃度（kBq/kg）；

（6）食物、水或牛奶樣品中Cs-137活度濃度（kBq/kg）。

不同類別的OIL采用各自的環境儀器監測項和實驗室分析項作為比較對象，OIL1、OIL2的比較對象為煙羽環境劑量率，OIL3、OIL4、OIL5的比較對象為地面沉積環境劑量率；OIL6、OIL7的比較對象分別為地面沉積中I-131和Cs-137活度濃度；OIL8、OIL9的比較對象分別為食物、水或牛奶樣品中I-131和Cs-137活度濃度。

2 OIL應用及修訂時的難點所在

OIL應用最關鍵的是要通過監測快速獲得大量的外照射劑量率數據，并將監測到的數據與OIL值進行比較，給出相應的防護行動建議。

OIL修訂的關鍵是要快速獲得樣品中詳細的放射性核素分析結果和準確的氣象數據。然后根據放射性核素分析結果和氣象數據計算得到更為準確的OIL修訂值。

下面就OIL應用和修訂時面臨的難點進行具體分析：

（1）事故情況下OIL要得到有效的執行，必須能夠快速獲取大量的環境監測數據。僅僅有了OIL值和環境監測值，還是不足以及時做出防護行動建議的。因為防護行動的對象是受到核事故影響的具體到某一地點的人群，而且OIL本身的取值也是隨距離事故機組的遠近而發生變化。所以要想及時的做出防護行動建議，必須將環境監測值精確的定位到某一地點以并且還要標出該地點的名稱，另外還要知道監測地點距離事故機組的距離，而負責環境監測的人員不可能記住區域內的所有地點名稱，也無法準確的計算距離。所以OIL在具體執行時存在著非常大的難度。

（2）OIL修訂時同樣面臨著與OIL執行時一樣的困難，除此以外OIL修訂時所需的數據就不僅僅是劑量率一個數值了，還需要很多核素的具體數據，如何將大量的數據快速的準確無誤的傳送到指揮人員手中又將成為一個難題。

3 秦山核電應急環境監測與OIL的融合

3.1 秦山核電應急環境監測

根據事故性質和規模，應急環境監測分為事故早期環境監測、事故中期和后期環境監測。早期監測的主要任務是對煙羽的追蹤和監測，為早期評價事故的性質和估計事故源項提供實際監測數據。中期監測的重點在于對地面沉積的評價，測量項目包括地面沉積引起的輻射劑量率，地表污染水平，以及植物、土壤和水體（飲水）的污染水平。在事故晚期，重點是對由食入危害的途徑的監測，監測項目除中期監測中規定的以外，增加對糧食作物、蔬菜、水果及其它農作物的監測、與食物鏈有關的陸地和水生動物以及水體底泥的監測。

3.1.1 秦山核電事故早期應急環境監測包括陸域環境巡測、海域環境巡測、實驗室分析及固定環境監測點

1）陸域環境巡測

陸域環境巡測是通過應急環境監測車進行巡測。巡測項目包括：環境γ劑量率、風向、風速、地表污染水平和空氣樣品氣溶膠與氣碘采集。

2）海域環境巡測

海域環境巡測是通過海事巡邏艇進行巡測。巡測項目包括：環境γ劑量率監測、風向、風速、海上氣溶膠、氣碘取樣。

3）環境實驗室分析

環境監測實驗室測量數據包括：空氣中γ核素活度濃度、空氣中放射性碘同位素濃度、氣溶膠中總α、總β活度，計算α、β比值和熱釋光劑量計（TLD）累積劑量與平均劑量率。

4）固定環境監測點

秦山核電在廠址10km范圍內設置了固定環境γ監測站、地面氣象觀測場和氣象鐵塔，監測數據傳送到應急控制中心。

3.1.2 事故中后期主要是對地面沉積外照射、吸入再懸浮核素內照射和食入被污染飲水和食物的內照射等重要照射途徑進行監測

監測的項目包括：空氣介質放射性活度，氣溶膠、沉降物及空氣放射性碘同位素、氚、C-14樣品，地面沉積引起的輻射劑量率和地表污染水平，水體（飲水）的污染水平，糧食作物、蔬菜、水果，陸地和水生動物，奶及其制品中H、14C、放射性碘、90Sr、γ核素含量。

3.2 應急環境監測與OIL的融合

秦山核電針對OIL執行和修訂時面臨的難點，對應急環境監測工作做了大量的優化，新增了部分環境監測設備，并對已有環境監測系統和設備進行了大量的升級和改造，建立了應急資源地理信息系統，并最終通過將環境監測系統、OIL系統以及應急資源地理信息系統的巧妙融合來破解OIL執行和修訂時的難點。

3.2.1 應急環境監測車

在事故應急狀態下，監測車作為應急環境監測的重要組成部分，可快速測量區域內環境γ輻射水平，并具有風向風速測量、氣溶膠、氣碘樣品采集、TLD取放樣功能。為配合OIL的執行，秦山核電新增環境監測車1輛，形成雙車同時監測的能力。同時為解決OIL執行和修訂時面臨的難點，對監測車上的設備進行了升級和改造：一是，在監測車上配備GPS定位系統，對監測點位進行精確定位；二是，新增γ譜儀為OIL修訂提供數據；三是，在監測儀器和車載計算機上配備專用軟件和無線模塊，使監測儀器測到的環境數據能夠實時傳送到車載計算機中；四是，在監測車上配備無線通信設備，將監測點的坐標及車載計算機中監測數據實時傳送至應急控制中心的專用服務器中（見圖1和圖2）。

圖1 環境巡測車的行進信息

圖2 環境巡測車傳送至應急控制中心的測量數據

3.2.2 海域環境巡測

在海域中進行環境監測時，采用了與環境監測車同樣的改造手段。將GPS定位系統，具有無線模塊和專用軟件計算機及監測儀器，以及無線通信設備帶到海事巡邏艇上，組成一個小的具有無線傳輸功能的監測系統，將海上的監測數據實時傳送至應急控制中心的專用服務器中。

3.2.3 固定環境監測點

為配合OIL的執行，秦山核電根據人口分布的變化情況，及時在相應點位增加了固定環境監測點，使秦山地區附近固定環境γ監測站達到了14個（見圖3），自動氣象站達到了8個（見圖4），組成了一個較為完整的環境輻射和氣象監測系統。并對以前的單線路傳輸進行了升級，改為光纖或無線電臺雙線路傳輸，無線傳輸與有線傳輸構成冗余傳輸體系，互為備用。固定監測點備有18個便攜式電池，每個備用電池可維持72小時用電需求。秦山核電還增配了足夠數量的γ劑量率探測器、可攜式電源、數傳電臺作為備用連續監測設施，即使固定監測點及監測設備嚴重受損，環境監測組可以快速恢復環境γ連續監測系統，并且可以根據評價需要臨時增設環境γ劑量率監測點，確保應急控制中心獲取足夠數量的監測點現場環境γ輻射數據。

另外，為獲取更多更全面的氣象數據，秦山核電與浙江省氣象局簽訂了服務協議，將浙江省境內實時氣象數據傳送至秦山核電應急控制中心。

圖3 固定環境γ監測站

圖4 固自動氣象站

3.2.4 環境實驗室分析

建立了環境監測數據庫，將實驗室分析、測量獲取的數據上傳到應急控制中心的的專用服務器中。OIL系統自動從服務器中獲取環境分析數據，用于OIL的修訂計算。

3.2.5 建立秦山核電應急資源地理信息系統

為確保核事故情況下，能及時的為應急防護決策提供支持信息，秦山核電在GIS地理信息平臺上開發建立了應急資源地理信息系統，該系統具有對電廠設施和廠址地理信息的三維顯示功能，以及周邊道路、村莊、學校、醫院等信息的定位及查詢顯示功能。

3.2.6 環境監測系統、OIL系統以及應急資源地理信息系統的融合

環境監測系統將應急環境巡測車和海事巡邏艇監測到的環境輻射數據及監測點坐標、固定環境監測點監測到的環境輻射數據及氣象數據，環境實驗室的分析數據上傳到應急中心的數據服務器中。

OIL系統從數據服務器中讀取環境輻射數據、坐標數據和氣象數據對OIL值進行計算和修訂，并將監測到的劑量率與OIL值進行比較，給出防護行動建議以及坐標信息。

應急決策系統根據OIL系統給出的防護行動建議以及坐標信息，在應急資源地理信息系統上給出對應的需要采取防護行動的居民點信息，并在應急指揮中心的大屏幕上進行顯示（見圖5），為應急指揮人員在干預行動的決策上提供可靠的依據。

圖5 防護行動建議信息

4 結論及建議

秦山核電根據OIL執行和修訂時面臨的困難，針對OIL系統的執行和修訂，從頂層設計入手，對環境監測系統、OIL系統以及應急資源地理信息系統進行了有效融合。并對各系統的改造和建立分步驟予以細化和落實，已形成了一個能夠快速執行，并能根據情況及時修訂的操作干預水平決策系統，為秦山核電在核事故情況下快速響應、有效決策提供了可靠保障。

秦山核電的操作干預水平決策系統已在2014年方家山首次裝料前的場內綜合應急演習、場內外聯合演習以及2015年場內綜合應急演習中得到了多次檢驗，并獲得了國內核應急專家和考評人員的一致認可。

同時為保證操作干預水平決策系統在今后能夠持續的有效運作，建議在以下方面要繼續做好相關工作：

（1）要對外部環境重要信息（人口、道路等）的變化進行跟蹤和收集，及時對應急資源地理信息系統中的內容進行更新和補充；

（2）要隨著海鹽居民點的變動，及時考慮在新的重要居民點區域適當增加環境監測點的布點。

【參考文獻】

[1]IAEA-TECDOC-955， IAEA. Generic assessment procedures for determining protective actions during a reactor accident[Z].

[2]秦山核電廠/秦山第二核電廠/秦山第三核電廠場內應急計劃[Z].

[3]秦山核電應急干預原則和操作干預水平（EP-QS-129）[Z].

[4]應急環境監測（EP-QS-127）[Z].