核輻射突發事件空氣中γ核素監測的應對實踐與啟示

張彩虹

(福建省輻射環境監督站,福建 福州 350012)

由于輻射無法感知,長期以來公眾對輻射缺乏認識或存在誤解,“恐核”心理一直是公眾不易克服的心理障礙?？偨Y已發生的重大核事故的主要經驗教訓,其中之一就是核與輻射應急事件對公眾心理產生的影響已經超過對公眾身體產生的影響。

作為福建省輻射環境監測技術支撐單位,自寧德核電廠和福清核電廠運行以來,福建省輻射環境監督站核與輻射事故應急監測能力迅速發展,并且在應對2011年福島核事故、2014年“霧霾含放射性”等核與輻射突發事件中積累和總結了豐富的經驗。本文以應對2020年“歐洲空氣中出現Ru-103等人工放射性核素”的突發事件為例[1],探討如何在核輻射應急事件輻射環境監測中快速采集空氣中γ核素監測數據,為政府部門科學決策提供準確數據和技術支持,為公眾提供安全信息,消除公眾的疑慮和恐慌。

1 事件介紹

2020年6月22日,位于瑞典的全面禁止核試驗條約(CTBT)國際監測系統(IMS)放射性核素臺站(RN63)監測到大氣中μBq/m3量級的Cs-134、Cs-137和Ru-103。愛沙尼亞環境保護局表示,哈庫輻射監測站在空氣中也檢測到非常少量的Cs-137、Cs-134、Co-60和Ru-103同位素核粒子。芬蘭、挪威和瑞典的輻射與核安全監管機構也都發現了量小、目前對人類和環境無害的放射性同位素[1]。

一名荷蘭官員稱這些放射性核素可能來自俄羅斯核電站事故。據悉,放射性物質很有可能是東北風吹來的云團攜帶的,但由于檢測次數有限,有關各方無法拿出實質性證據確定具體的放射性物質來源。俄羅斯對此進行了否認,稱其核電站周邊輻射水平正常,無事故報告;也有猜測這些放射性核素來自俄羅斯秘密核武器試驗的泄漏。同年6月26日,全面禁止核試驗條約組織(CTBTO)籌備委員會臨時技術秘書處(PTS)執行秘書在社交媒體上發文表示,RN63臺站監測到微量銫和釕放射性同位素,這些核素可能來自民用核設施,但源項調查工作超出CTBTO籌備委員會的職權范圍。王世聯等專家通過分析認為,RN63 臺站監測到的Cs-134、Cs-137和Ru-103等放射性核素可能來自反應堆運行或換料過程的意外釋放,包括新鮮乏燃料轉移過程中的意外排放;RN61臺站監測到的I-131和I-133可能來自反應堆運行期間小破口泄漏。由于RN61臺站只監測到了I-131和I-133,而未監測到Cs和Ru同位素,初步推斷與RN63臺站的監測為兩次獨立事件。

2 應對措施

上述事件發生后,福建省輻射環境監督站根據國家要求,遵循核與輻射事故應急工作原則,踐行“嚴慎細實快”的工作作風,并結合實際情況,充分考慮現有資源和監測網絡,統籌部署應急監測工作。

2.1 快速響應

第一時間召集樣品采樣人員、樣品管理人員、γ核素分析人員及數據審核人員成立應急小組,由測試分析室主任擔任小組組長,統一調度指揮。

2.2 重點優先

首先,密切關注氣象條件,考慮福建山地和沿海地形特點,結合新聞評論和大氣粒子逆軌跡地圖,同時,與福建以北的省級輻射站如上海站、安徽站、江西站、江蘇站積極互通消息,最終確認5月初南平、寧德、三明等地的樣品最有可能出現感興趣核素。因此,對該時間段、該地區樣品進行重點關注。采樣人員立即開展核電廠周圍及福州站點7個氣溶膠采集;樣品管理人員統計4—6月福建省輻射環境質量和核電監督性監測點位的氣溶膠樣品,并集中統一復測此批樣品是否有人工核素;γ核素分析人員重新分析過往譜圖,重點關注Ru-103、Cs-134、Cs-137三種指示核素,并對非常見Ru-103核素性質進行重點學習和討論。

2.3 持續監測

事件要求關注的時間段已過去,跨度較大,而日常采樣并不是連續的,為保證不遺漏非采樣時間段的感興趣核素,福建省輻射環境監督站統計該時間段所有樣品的采樣時間,找到全省采樣的空檔期。之后,查閱全省運行核電廠的采樣空檔期氣溶膠數據,最大限度保證測量無遺漏;對于在采的樣品,從6月29日開始采取同一點位超大流量采樣器和大流量采樣器同時采樣。超大流量采樣器連續采樣,確保采樣5萬m3以上后更換濾膜,以降低樣品探測下限。大流量采樣器每日更換濾膜并測量,確保能及時發現異常;在按要求測量氣溶膠的基礎上,重新測量分析第二季度大氣沉降樣品。

2.4 數據可靠

嚴格按照質保大綱進行分析樣品采樣。測量的譜圖數據由測量人員、初核、復核三級簽字確認,保證監測數據的準確性和可靠性。

2.5 數據統一

臨時增設信息員,第一時間在“全國輻射環境監測數據管理與應用平臺”完成福建全省Ru-103項目增設,以保證數據上傳通順。同時,監督數據的傳送,督促任務節點數據出具,保證數據上傳及時。

2.6 綜合分析

提高數據分析反應能力,對監測數據進行綜合分析。通過將同一點位監測結果與歷年數據進行分析比較,不同監測點位歷年數據對比,并考慮環境變化因素相關影響,以及不同監測項目之間的相關和比對關系,確保結果更加準確、科學。

3 監測結果分析

3.1 常規監測

3.1.1 監測對象

空氣中氣溶膠、沉降物。

3.1.2 監測布點

參考《輻射環境監測技術規范》(HJ/T 61—2021)和《核動力廠環境輻射防護規定》(GB 6249—2011),在福建省內共布設20個監測點位,包括國控環境空氣質量監測點位3個、核電周圍及對照點7個、省控環境空氣質量監測點位10個,點位覆蓋9個地市及2個運行核電廠周邊環境。

3.1.3 采樣儀器

氣溶膠大流量采樣器型號有JL150和HRHA01-LFS120D/A;超大流量采樣器型號為JL900,濾膜采用聚乙烯濾膜,沉降物用干濕沉降采樣器收集。

3.1.4 采樣頻次和方法

國控點和省控點的氣溶膠采樣頻次為1次/季,核電站周圍監測點位采樣頻次1次/月,每次采樣時長為4～8 d,采樣體積約10000 m3;沉降物為連續采樣,采樣頻次為1次/季。

3.2 應急監測

當發生應急事件時,立即開啟監測點位儀器進行樣品采集,可根據放射性濃度水平適當縮短單次采樣時長,并在該事件發生后連續采樣。同時,可增加便攜式采樣設備,在同一監測點位進行平行采樣。

3.3 樣品測量

3.3.1 樣品前處理

氣溶膠樣品采樣結束后,經烘干并密封于直徑75 mm、高70 mm的圓柱形塑料樣品盒中,沉降物樣品水樣經蒸干水分后取余下的粉末密封于樣品盒中。

3.3.2 測量儀器和方法

采用高純鍺γ譜儀,儀器型號有GC6020和GR82023,探測效率為60%和80%,監測方法依據《空氣中放射性γ能譜分析方法》(WS/T 184—2017)和《高純鍺γ能譜分析通用方法》(GB/T 11713—2015)。

3.4 質控措施

3.4.1 采樣儀器校準

請有資質機構每年對采樣儀器進行校準,定期對采樣儀器進行維護,發現異常及時修理或更換采樣儀器,并重新校準。

3.4.2 測量儀器校準

高純鍺γ譜儀及標準物質經過計量部門檢定或校準后使用,并定期開展期間核查。監測儀器期間核查方法包括本底(或標準源)計數的泊松分布檢驗、本底及效率長期質控圖。

3.4.3 人員資質

監測人員持證上崗,并定期接受技術培訓。

3.4.4 實驗分析測量質量控制

①定期進行空白試驗。更換試劑時,應進行空白試驗,空白樣品數不能少于4個。計算空白樣品計數率的平均值和標準偏差,并檢驗其與儀器本底計數率在95%的置信水平下是否有顯著性差異,結果不存在顯著性差異。

②隨機抽取10%的樣品做平行樣和復測樣品進行分析,相對偏差控制在30%以內。

③每年取部分樣品進行外檢,作為實驗室間的比對,比對結果符合要求。

3.5 監測結果

2020年4—6月采集氣溶膠樣品36個,2—8月采集沉降物樣品16個。氣溶膠和沉降物中Cs-134、Cs-137監測結果如表1、表2所示。

表1 2020年4—6月各點位氣溶膠中γ核素監測結果

表2 2020年2—8月各點位沉降物中γ核素監測結果

由表1可知,2020年4—6月福建省各監測點位氣溶膠中Ru-103、Cs-134未檢出,Cs-137檢出值為2.9μBq/m3(泉州自動站),在探測限范圍內,其他點位氣溶膠中Cs-137未檢出。由表2可知,2020年2—8月各監測點位沉降物中Cs-134、Cs-137均未檢出。

綜合分析周邊地市同日期的氣溶膠樣品和當地土壤中Cs-137的含量,結合當地氣象條件及福建省核電運行狀況,判斷Cs-137檢出并非受此次事件影響。

4 經驗總結

應急工作上往往因為“急”,很容易出現各種平時難以預料的狀況。為應對類似核輻射突發事件,輻射環境應急監測日常工作中要做到平戰結合,重點做好以下幾點:

①完善常規監測方案。常規監測不具備連續監測能力,各點位的采樣時間會出現空檔,建議今后在常規監測中增加連續采樣點和加強采樣點,盡量保障數據的全面性和科學性。

②細化應急監測方案。有針對性地制訂應急監測和采樣計劃,特別是在輻射事故發生早期,以及應急資源有限時顯得特別重要[2]。

③強化質量控制與監督力度。利用多種質量監控方式進行自控與外控,注重人員、采樣等環節的質量控制管理,切實加強日常監督,確保質量管理體系持續適用和有效,并得到必要的改進;嚴格落實儀器量值溯源工作,及時開展儀器設備的期間核查和穩定性檢驗,確保監測數據客觀準確[3]。

④加強實戰演練。實戰演練是切實提高輻射事故應急管理能力、提高有效應對和處置輻射突發事件的技術能力、提高應急監測隊伍技術水平的重要途徑,應持續有效地開展,提升應急事故響應能力[4]。

⑤加強人員培訓。定期組織技術人員培訓,做到技術人員持證上崗,努力打造一支素質過硬的輻射應急隊伍,為處置應急事件提供人才支撐。

5 結束語

本文探討了在核輻射應急事件中如何進行數據的快速采集和分析,并以應對2020年“歐洲空氣中出現Ru-103等人工放射性核素”的實踐為例,探討了對應急監測工作響應的全過程,并對此次工作進行經驗總結和反饋,以期為今后類似的核輻射應急事件提供參考,以提升應急監測能力。