自1997年开始在核或辐射应急领域内国际原子能机构(IAEA)发布了一系列文件, 但IAEA认识到在采取防护行动和其他响应行动时还需要有个协调一致的用辐射剂量值表示的通用准则(general criteria), 并用它来作为制定操作准则(operational criteria)的依据。为此, 他于2005-2013年间发表了相关的文件^[1-4], 详细地介绍通用准则和操作准则的具体内容及其相应的防护行动。依据这些文件的主要技术内容, 原国家卫生部放射卫生防护标准专业技术委员会于2013年启动了一项以《核或辐射应急准备与响应的准则》为题的卫生标准的起草工作, 本文就此作一介绍。

1 应急照射引起的健康后果及相应的防护体系

在应急照射情况下电离辐射可能产生的健康后果有严重确定性效应(能致命或威胁到生命或导致降低生活质量和永久性伤害的确定性效应)和随机性效应增加(诱发的癌症和遗传效应发生率已明显地高于自然发生率)。为了避免或减轻这些有害的健康效应, 在应急照射情况下可根据预期剂量(发生核应急或辐射应急时, 在没有采取计划的防护行动的情况下预期受到的剂量)和已受剂量(发生核应急或辐射应急时, 在采取或未采取计划的防护行动的情况下实际受到的剂量)表示的通用准则来决定采取那些防护行动和其他响应行动(以下详述), 这些行动构成了一个完整的体系。

2 用辐射防护量表示的应急行动通用准则

从剂量学的角度, 在制定通用准则时使用的是辐射防护量^[3], 包括相对生物效能(RBE)加权吸收剂量AD_T(用于评价组织或器官受照射后的确定性效应)、当量剂量H_T (用于评价组织或器官受照射后的随机性效应)和有效剂量E(用于评价受照人群中随机性效应发生引起的损害)。这些量是不可测量的。

为避免或最大程度减少严重确定性效应, 在任何情况下应采取相应的防护行动或其他响应行动的通用准则在表 1^[2]中给出, 为减少随机性效应风险而采取防护行动或其他响应行动的通用准则在表 2^[3]给出, 这些通用准则用给定时间内的照射剂量表示。

3 以可测量的预置值和观察值表示的应急行动操作准则

当用预期剂量和已受剂量表示的通用准则作为制定应急措施的依据时, 有必要预先建立以可测量的预置值和观察值表示的操作准则, 供决定采取不同防护行动和其他响应行动时应用。操作准则包括操作干预水平(OILs)、应急行动水平(EALs)、特殊观测值以及应急状态下在决策中应该使用的情景条件的其他指标, 构成一个由不同层次组成的体系^[3]; 这些操作准则是以重大风险、预期剂量或已受剂量为依据而制订的, 可以被立即和直接使用。若紧急情况与制定该操作准则所设的条件不一致时, 则应重新计算这些操作准则, 并且应在应急计划阶段根据实际情况给出重新计算的方法。

4 操作干预水平

操作干预水平(OILs)是操作准则的一个部分。它对应于一个通用准则的计算值, 可以与其他操作准则(EALs和可观测的量值)一起使用, 来决定采取适当的防护行动和其它响应行动。如果超过了OILs, 应迅速启动适当的防护行动。OILs通常用剂量率或放射性物质的活度浓度、时间累积空气活度浓度、地面或表面活度浓度、环境、食物和水或生物样品中核素的活度浓度来表示。使用现场的仪器进行测量或者通过实验室分析可得到这些结果, 并应及时对这些监测结果进行评价。

在计划阶段, 应建立OILs的剂量模型。该模型应包括用于剂量评价和决策的全套参数, 确保模型和数据可靠性。应将公众中所有人员, 包括对照射敏感的群体(如孕妇)都考虑在内。表 3^[3]给出了在现场监测获得的环境监测和皮肤放射性污染的OIL预置值。一旦知道实际涉及哪些放射性核素, 应立即对OIL进行修订。作为准备过程的一部分, 必要时还应修订OIL, 使其更符合在应急响应期间使用的仪器。通常, 表 3中的预置值无需修订即可使用, 以便立即得出一个保守的评价。当现场监测结果超出OIL预置值时酌情采取的响应行动见表 4^[3]。

表 4中提及的OIL5和OIL6系用实验室分析获得的食物、奶和水放射性活度浓度的OIL预置值; 其中, OIL5的预置值是100 (总β)或5(总α) Bq/kg。当低于OIL5预置值时, 在应急阶段消费这些食品是安全的; 当高于OIL5预置值时应进行核素分析, 使用OIL6预置值对监测结果进行评价。文献[3]给出了自³H至²⁵³Es共238种核素或源的OIL6预置值, 其中考虑了与母核达到平衡的子体。这些OIL值是按保守的假设计算的, 即:所有食物、奶和水最初被污染, 并被食用一整年; 使用最严格的年龄相关的剂量转换因子和摄入速率(如婴儿所用的数据)。使用了10 mSv/a的通用准则, 以确保未避迁地区居民每年受到的总剂量(包括食入的剂量)不会大于100 mSv/a。

如果食品、奶和水中受到多种放射性核素的污染, 则以测得的各核素活度浓度与其OIL6的分数之和不应超过1.0作为评价的标准。若食物、奶和水中的放射性核素活度浓度超过OIL6, 应采取的行动是: ①停止食用非必需的食物、奶或水, 并根据实际食用率进行评价。立即更换必需的食物、奶和水; 若无替代的食物、奶和水时, 应避迁居民; ②对于裂变产物(如含碘)和碘的污染, 若无法立即提供必需的食物、奶或水的替代品, 考虑提供碘甲状腺阻断; ③对那些可能已食用来自限制地区的食物、奶或雨水的人员, 应进行剂量评估, 以确定是否需要进行医学筛查。

在由轻水堆严重工况引起的应急情况时, 可以取¹³¹I和¹³⁷Cs作为标记放射性核素(指示剂)来确定食物、奶或水是否能安全食用。在样品分析时较容易识别¹³¹I和¹³⁷Cs, 它们可代表能出现的所有其他放射性核素(如⁹⁰Sr、¹³⁴Cs), 不需做广泛的同位素分析就可决定是否需要采取防护行动和其他的响应行动。2种标记放射性核素的OIL7预置值^[4]分别是1 000 Bq/kg (¹³¹I)和200 Bq/kg(¹³⁷Cs), 它可取代OIL5和OIL6的预置值。应指出, 牛乳中¹³¹ I和¹³⁷ Cs的浓度在牛放牧在已污染的牧场2 d或更长时间不会达到最高水平。作为标记放射性核素的OIL7的计算包括了由于燃料严重损坏而释放后预期会存在的其他放射性核素(裂变产物)的贡献, 故其数值小于文献[3]给出的单个核素污染相应的数值。当任何1个值(¹³¹ I或¹³⁷ Cs)超过时应采取的防护行动是: ①停止食用非必需的食物、奶或水; ②尽快提供必需的食物、奶和饮水, 或者在没有这些替代品时公众要避迁; ③对可能已食用了浓度大于OIL7的食物、奶或饮水的人, 估计他们的受照剂量, 按照医学响应程序来决定他们是否要接受医学随访。

轻水堆严重工况引起的应急时要登记来自预防性行动区(PAZ)和紧急防护行动计划区(UPZ)的人员, 在受照1 d后监测其甲状腺和皮肤, 超过6 d则应尽快监测, 确认他们的皮肤和甲状腺的监测结果是否超过OIL4和OIL8。不同年龄人员甲状腺剂量率的OIL8预置值^[4]是:年龄≤7岁为0.5μSv/h, 年龄> 7岁为2 μSv/h。超过OIL8预置值时, 立即应采取的防护行动是: ①指导他们服碘片; ②指导他们减小有害的食入(不要饮水、吃食物或吸烟, 在洗手前嘴不要接触手。如果有可能污染, 不管是否超过OIL8值需要做到这点); ③登记已作监测和记录甲状腺剂量率的人员; ④为他们安排医学筛查。几天内应采取的防护行动是:估计甲状腺剂量率大于OIL8人员的剂量, 以确定是否要做医学检查或会诊, 以及随访。甲状腺剂量率的测量应按下列要求进行: ①人员已经去污和脱去污染的外衣: ②可能摄入放射性碘后1~6 d; ③探头的有效面积≤15 cm2; ④将监测探头放置在甲状腺前紧贴皮肤; ⑤在本底剂量率小于2 μSv/h的场所进行测量。

5 核或辐射应急情况的评价过程

文献[3]给出了两种不同范围污染的核或辐射应急情况的评价过程。一是大范围(数百平方千米), 二是中等范围(数十平方千米)。前者可能发生于核设施例如核电厂遭受I或II类型威胁时, 由于可能涉及一大群人, 为了确保有效性, 紧急防护措施和早期防护措施应分成两个阶段进行:先进行紧急防护措施(如撤离), 后采取早期防护措施(如避迁)。后者是由放射性散布装置爆炸或是由于损坏的危险辐射源引起的, 污染的地区小, 因而能有效地同时采取紧急防护措施和早期防护措施, 而无需分阶段响应。评价过程的基本思路是开始先用OIL1评价, 然后依次用OIL2… OIL6进行评价。当由轻水堆严重工况引起的应急时, 可选用OIL7和OIL8的预置值进行评价。

上述评价过程及使用的OILs预置值均应采用通俗的语言与公众进行沟通, 以保证各项防护行动能顺利实施得到公众的支持。

6 应急行动水平

EALs是具体的、预定的、可观测的操作准则, 用于发现、识别和确定威胁类型Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ类设施中发生事件的应急等级。EALs用来分类和实施与应急等级相应的预防性紧急防护行动。

对威胁类型Ⅰ和Ⅱ的设施, 应急状态分为应急待命、厂房应急、场区应急和场外应急(总体应急)四种应急级别(表 5) ^{[3, 5]}, 但这些响应行动不是按执行顺序列出。在任何级别的应急状态时, 均应启动一个明显的超常规操作的响应, 每一等级启动一个明显不同的响应水平。

国家核安全局已于2013年审议了核安全导则HAD xxx/xx《压水堆核电厂应急行动水平制定》 (报批稿) ^[6], 要求营运单位根据核电厂的设计特点和厂址特征, 确定用于应急状态分级的初始条件和相应的应急行动水平。

以此导则, 采用了4种识别类对异常初始条件和应急行动水平进行分类。即: A类(Abnormal Rad Levels/Radiological Effluent)辐射水平或放射性流出物异常; F类(Fission Product Barrier Degradation)裂变产物屏障降级; H类(Hazards or Other Conditions Affecting Plant Safety)影响核电厂安全的危险和其他事件; S类(System Malfunction)系统故障。压水堆核电厂运行模式通常分为:功率运行, 启动, 热备用, 热停堆, 冷停堆, 换料, 卸料。该导则规定了应急状态等级的确定、升级和降级, 以及EAL的动态管理。

该导则给出的对应于4种识别类和不同应急状态的异常初始条件, 其编码及各类的异常条件数见表 6。单一类别中的异常初始条件数少则1种, 多则11种, 如SU类。以A识别类为例, 其异常的初始条件(EAL)的矩阵列于表 7^[6]。

对于威胁类型Ⅳ的紧急情况, 文献[3]提出应根据现场可观察到的信息预先确定执行紧急防护行动的操作准则。在内部警戒区(需要执行防护行动以保护应急响应人员和公众的区域)内, 根据到达现场的响应人员所观察到的信息将首先采取紧急防护行动。当可以获得剂量率和其他环境测量的数据时, 可依据这些数据OILs的预置值扩大警戒区的范围。

表 8给出了确定内部警戒区近似粗略半径的建议。初始响应人员应该利用可观测量来识别危险源。安全和安保实际边界的确定方式应该使其易于辨认(例如, 借助公路)和加以保卫。但是, 安全边界至少应如表 8所示尽量远离危险源, 直到辐射评估人员对事件的情况作出评价。

7 与我国现行基本标准的比较

国内2002年发布的《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》 (GB 18871-2002) ^[6]在技术内容上是等效采用IAEA 1996年版的安全从书第115号《国际电离辐射防护与辐射源安全基本安全安标准》 (IBSS)。时隔15年后, 新的IBSS(暂行版)及本文所引用的几个文件^[1-4]的发布, 在辐射防护上引入了一些新的理念和数值。就本文所涉及的应急照射来说有以下几点。

(1) 用"通用准则"的概念替代了"急性照射的剂量行动水平"和"持续照射的剂量率行动水平"。在辐射健康后果方面, 提出了"防止或减少严重确定性效应"和"减少随机性效应风险"两个方面的要求。对前者, 急性外照射的时间取小于10 h, 内照射取30 d的待积时间。对后者, 依所采取的防护行动的不同, 分别取7 d、30 d(1月)和365 d(1年)的剂量。由于不用"剂量率"而用"剂量"的数值, 方便于对健康后果的评估。

(2) 用"操作准则"的概念替代了"通用优化干预水平和行动水平"。引入了操作干预水平、应急行动水平和可观察信息三类内容。从OIL1到OIL8各项预置值的设立方便于实际工作的应用。在实验室样品分析方面既有238种核素或源的OIL6预置值, 又有供筛查用的总α和总β的OIL5预置值和作为指示剂的2个标记放射性核素¹³¹I和¹³⁷Cs的OIL7预置值, 满足了不同阶段评估的需要。"可观察信息"概念的引入体现了应急响应人员主观判断的重要性。

(3) 对监测获得的结果, 分别用OIL1到OIL8预置值进行评估, 提出了相应的防护行动和其他响应行动, 并要求用通俗易懂的语言与公众沟通。这样做既方便于应急响应人员的采取相应的行动, 又便于受影响的公众了解事态发展的现状, 主动参与防护行动的实施。

因此, 引入IAEA的新成就, 编制我国新的放射防护标准是势在必行。