在全球核电复苏的大背景下, 根据国家对于核电发展的中长期规划, 从2003年开始, 国家的核电政策已由“适度发展”调整为“积极推进”, 可能新增的核电装机容量更是高达6 000 ~ 9 000万kW。同时, 过去几十年只能在沿海地区发展核电的格局也被打破, 核电建设正向中国内陆地区迈进。预计到2020年, 我国核电占全部电力装机容量的比重将由现在不到2%提高到6%。核电的发展面临前所未有的机遇, 核安全以及相应的核应急准备工作也面临新的挑战。作为核应急监测信息的重要来源途径, 核应急监测车可以通过对核事故污染区域进行辐射环境监测及时地向有关部门提供核电站周围环境的辐射污染状况, 为核应急工作的决策者提供及时和关键的信息^[1-5]。

江苏省辐射环境监测管理站针对田湾核电站场外核应急监测工作的需要, 建成国内辐射环境巡测能力比较完备的核应急监测车, 并在田湾核电站场外应急监测区域进行了初步应用, 获得了田湾核电站某应急巡测线路的辐射环境本底数据, 为事故状态下的应急监测和常规演习提供了保障, 提高了江苏省核与辐射应急监测能力^[6]。

1 核应急监测车 1.1 简介

田湾核电站应急环境监测车是针对江苏省田湾核电站核事故场外应急监测工作所设计的, 是田湾核电站场外应急监测系统的重要组成部分。该系统以核电站场外应急实际应用为目的, 以不断发展的辐射环境应急监测技术为基础, 是把现代计算机科学技术、无线通讯技术、地理信息系统技术与环境监测技术相结合的综合系统^[6]。

1.2 设计原则和要求

我国核应急管理工作的方针是“常备不懈、积极兼容、统一指挥、大力协同、保护公众、保护环境”。因此, 在对田湾核电站核应急监测车的设计和开发时主要遵循先进性、实用性, 并兼顾常规和应急监测的“平战结合”等原则。应急监测车采用性能较为稳定可靠的奔驰615D作为承载车体进行改装, 配备国际国内比较先进和成熟的辐射环境和气象监测等仪器, 并根据可能面临的应急监测工作任务所需要的监测项目分别装备如便携式γ谱仪、γ剂量率巡测仪和α、β表面污染监测仪等便携式仪器。通过这些设计和装备, 不仅可以满足核电站事故状况下应急辐射环境监测的需要, 还可以满足诸如核技术应用单位发生的放射源丢失或放射性核素泄漏等辐射事故^{[6, 7]}。应急监测车系统工作结构如图 1所示。

在核电站出现事故造成放射性物质泄漏时, 其气态放射性物质影响的主要途径是通过烟羽输送扩散到核电站周围, 在重力的作用下沉积到地面造成对人员的外照射, 或者被人员吸入造成内照射。在系统设计中, 主要考虑空气中的放射性监测的重要项目, 即空气中γ剂量率, 碘和气溶胶等项目的监测。其次, 放射性气溶胶监测数据受到风速、风向和雨量等气象参数的影响, 核应急监测车设计安装了气象监测仪器, 监测项目包括风速、风向、雨量、温度、湿度和气压等。并通过地理信息系统GIS对车辆和巡测线路进行管理。管理软件系统的设计可以实时显示应急监测车的采集数据, 对数据传输管理, 接口管理以及自动报警管理等; 系统使用大型电子地图软件Arcview来完成对电子地理数据的维护管理, 实现多种类型空间数据的组织图层管理、索引图配置、数据的浏览与定位、空间数据的输出与打印等功能。在线监测数据通过工业型GPS传输设备将数据采集分系统上的环境监测数据、气象监测数据和实时定位数据通过GPRS专网传至应急监测指挥中心。同时, 位于车顶上的云台摄像机将应急监测时的车外环境状态视频图像传输至工控机, 经由CDMA无线传输至应急指挥中心, 可以帮助指挥人员及时掌握核应急状态下事故现场环境、人员状况。各部分功能系统数据流程图如图 2所示。关于田湾核电站核应急车载系统的设计和监测仪器设备参数等详见文献[6]。

2 应用

根据《江苏省田湾核电站场外应急计划》的要求, 考虑到田湾核电站附近区域的常年主导风向等因素, 以核电站一号机组核岛为圆心, 半径8km范围内划定为烟羽应急计划区, 30km范围内划定为食入应急计划区, 同时在该区域范围内设置了3条基本应急辐射环境巡测线路, 江苏省环境保护厅作为江苏省核应急工作环境监测组的组长单位主要承担对应急主要通道1号监测线路的辐射环境应急巡测。1号巡测线路的监测点位是新浦—开发区—墟沟镇—连云港镇—黄窝—高公岛至柳河村, 主要是位于田湾核电站西南方向约28 km的新浦沿东北方位向田湾核电站方向分布。考虑到实际应急监测工作的实施需要, 田湾核电站核应急监测车的初步应用选择此条巡测路线作为调查该区域辐射环境本底数据的对象, 1号应急监测线路巡测轨迹如图 3所示。

不同于以往的天然本底调查方式, 此次巡测应用是基于核应急监测车的车载移动调查, 将车载调查数据作为基础数据库, 可用于与核事故污染情况下应急监测数据的比较, 同时全面考虑车载探测仪器的响应水平和气象条件、监测车行驶速度等影响因素。巡测调查的主要监测项目包括γ辐射剂量率、气溶胶总α /β浓度、气溶胶放射性碘浓度和GPS点位等。γ辐射剂量率距离地面约3.1m, 气溶胶采样进气口距离地面约3m, 应急监测车出发前更换气溶胶总α /β浓度采样滤纸和采样碘盒, 对所有监测项目中的数据采样分析间隔采用5s /个, 可以避免采样时间过短引发的仪器响应问题; 车辆行驶速度基本保持匀速, 车速控制在30 km/h左右。图 4是指挥中心平台下应急监测车系统软件主界面, 从图中可以看到, 不仅应急监测车的车载测量信息等可以实时获取, 在田湾核电站周围布设的6个自动监测哨以及南京背景自动监测哨的γ辐射连续监测系统的数据也可以同步显示, 为应急工作条件下的决策指挥人员提供参考依据^{[8, 9]}。

通过核应急环境监测车的巡测调查, 某特定时段田湾核电站1号巡测线路辐射监测项目5 min统计涨落趋势情况如图 5所示。在核电站正常运行状况、特定气象条件下, 田湾核电站1号巡测路线5 min数据统计水平涨落范围空气中γ辐射剂量率在0.096μSv/h~ 0.115 μSv/h之间; 气溶胶总α /β分别在0.007Bq /m³ ~ 0.183Bq/m³和0.008Bq /m³ ~ 0.637 Bq /m³之间; 空气中¹³¹Ⅰ含量在2.1 cpm~ 10.3 cpm之间。从监测结果来看, 空气中γ辐射剂量率、气溶胶总α数据比较平稳, 统计涨落不是很明显。气溶胶总β和空气中¹³¹Ⅰ含量曲线起伏较大, 受地理位置、环境和气象条件影响明显。

3 结束语

对田湾核电站区域中某应急线路进行了巡测, 初步掌握特定环境条件下该线路的本底辐射水平监测数据。从核应急环境监测车的实际应用情况来看, 该车可以满足核应急监测和常规监测的兼容性需要, 实现“平战结合”的功能, 其建成和运行使用不仅可以提高核与辐射应急监测能力水平, 也可以为其他核应急监测车的设计建造及实际应用提供很好的借鉴参考和指导作用。