海阳核电站位于山东省海阳市留各庄镇原冷家庄和董家庄,地处三面环海的岬角东端,占地150.4 hm2,厂址距海阳市留格庄镇10 km,距海阳市区22 km,距烟台市区93 km,距青岛市区107 km。
山东海阳核电站厂址规划建设6台百万千瓦级压水堆机组。其中,一期工程建设2台第三代核电技术AP1 000压水堆核电机组,1号机组和2号机组已分别于2018年8月17日和10月13日实现并网发电。为了掌握海阳核电站运行前周边地区环境γ辐射剂量率水平,积累该地区的现场监测本底数据,为评价核电厂运行后对周围环境的影响提供依据,我们于2018年6月8日使用车载辐射监测系统对海阳核电站周边区域开展了γ辐射剂量率监测工作。
1 材料与方法 1.1 仪器设备GR 460车载辐射监测系统包括4 L的NaI(Tl)晶体探测器、512道多道分析仪、GPS卫星定位接收系统、笔记本电脑及数据采集软件等,系统采购验收时经过了校准和刻度,最低探测限为10 nGy/h。NaI探测器横卧放置在丰田LandCruiserV8车顶,距地面垂直距离约2 m。为保障测量结果,巡测工作开始前利用仪器配套的137Cs密封源(活度约为9.25 kBq),在固定地点将其放置于NaI探测器表面,对测量系统进行刻度,剂量率值在150 nGy/h左右即满足测量要求。
1.2 巡测方法以海阳核电站为中心,在其半径30 km范围内,根据实际道路分布,使用GR 460车载辐射监测系统对汽车行驶过程中的公路路面、路两侧旷野(建筑)和车辆周围宇宙射线的辐射进行监测。巡测过程中最大车速小于40 km/h,巡测所得到的剂量率测量结果连同GPS定位信息及海拔高度等,以1 s一个周期存储到笔记本的后台数据库中。
1.3 数据处理通过地理信息系统绘制出巡测线路的剂量率水平分布图。然后以海阳核电站为中心,将监测数据按距离核电站0~5、5~10、10~20、20~30 km分为4组,采用SPSS 22.0软件进行统计学分析,P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果 2.1 γ辐射剂量率监测结果本次监测线路的巡测轨迹和剂量率水平分布如图 1所示,共计2 109个检测点。γ辐射空气吸收剂量率的变化范围为39.6~109 nGy/h,均值为72.2 nGy/h,其中89.3%的监测值在50.0~90.0 nGy/h之间见图 2。
图 3中的上下横线分别代表距离核电站不同区域γ射线辐射空气吸收剂量率的最大值和最小值,盒子的上下边缘分别代表上四分位数和下四分位数,盒子内部的中间横线为中位值,黑色圆点为平均值。由图 3可知,距离核电站0~5、5~10、10~20、20~30 km区域内的γ辐射空气吸收剂量率的变化范围分别为50.1~109、39.6~105、51.6~93.4、43.9~73.2 nGy/h,其均值分别为77.8、71.3、68.5、59.1 nGy/h。按其γ射线辐射空气吸收剂量率的均值大小依次排序为(0~5 km) > (5~10 km) > (10~20 km) > (20~30 km)。通过Kruskal-Wallis检验显示,距离核电站0~5、5~10、10~20、20~30 km区域内的γ辐射空气吸收剂量率均值间差异均有统计学意义(H=385.988,P<0.05)。
室外环境γ辐射所致居民的年有效剂量按以下公式估算[1-2]:
$ H_{e}=D_{\gamma} \times K \times t $ | (1) |
式中:He为有效剂量(Sv);Dγ为室外环境γ辐射空气吸收剂量率(Gy/h);K为有效剂量率与空气吸收剂量率比值(0.7 Sv/Gy)[1];t为室外环境中停留时间(h),取1 752 h(室外居留因子取0.2)。
如表 1所示,距离核电站0~5、5~10、10~20、20~30 km区域内的人均年有效剂量分别为95.4、87.4、84.1、72.5 μSv。0~30 km区域内的人均年有效剂量为84.8 μSv。
海阳核电站周边地区γ辐射空气吸收剂量率水平为39.6~109 nGy/h,平均值为72.2 nGy/h,与山东省的道路γ剂量率水平10.3~204 nGy/h和平均值51.7 nGy/h相近[3]。距离核电站不同区域的γ辐射空气吸收剂量率均值间具有显著差异性,其原因可能与各个距离监测点的地质结构不同有关[4-5]。室外环境γ辐射所致居民的人均年有效剂量84.8 μSv与全国调查的道路γ辐射剂量率所致居民的人均年有效剂量75.8 μSv相近[3]。
通过本次调查,掌握了海阳核电站周边地区室外环境γ辐射水平及其所致居民的暴露剂量,与食品中放射性核素调查[6]和水体中总α/总β、137Cs/134Cs等放射性核素水平调查[7-8]一起,共同组成了海阳核电站周边地区环境放射性本底数据,为评价核电站运行后对周边环境的影响提供了依据。
[1] |
United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation. UNSCEAR 2000. Sources, effects and risks of ionizing radiation, Annex B: Exposures from natural radiation sources[R]. United Nations: New York, 2000.
|
[2] |
国家环境保护局, 国家技术监督局.GB/T 14583-93环境地表γ辐射剂量率测定规范[S].北京: 中国标准出版社, 1994.
|
[3] |
全国环境天然放射性水平调查总结报告编写小组. 全国环境天然贯穿辐射水平调查研究(1983-1990年)[J]. 辐射防护, 1992(2): 96-121. |
[4] |
张利民, 倪卫冲, 王彩霞, 等. 山东海阳核电站环境辐射本底航空测量调查[J]. 铀矿地质, 2016, 32(1): 36-42. DOI:10.3969/j.issn.1000-0658.2016.01.006 |
[5] |
杨晶, 胡茂桂, 钟少颖, 等. 全国γ辐射剂量率空间分布差异影响机理研究[J]. 地球信息科学学报, 2017, 19(5): 625-634. DOI:10.3969/j.issn.1560-8999.2017.05.006 |
[6] |
刘亚奇, 张巍, 李群伟, 等. 海阳核电站运行前周边地区食品中放射性水平及所致居民剂量[J]. 中国辐射卫生, 2016, 25(2): 146-149. |
[7] |
李海亮, 陈英民, 许家昂, 等. 海阳核电站周边地区水中总α和总β放射性水平[J]. 中国辐射卫生, 2011, 20(4): 455-456. |
[8] |
许家昂, 李全太, 杨昕, 等. 海阳核电厂运行前周边海水中铯-137、铯-134等放射性核素水平[J]. 中国辐射卫生, 2014, 23(6): 542-544. |