核技术利用在工业、农业、医学、科研、教育等领域有着广泛的应用,因管理不善和违规操作等人为因素,在放射源应用中时有辐射事故发生。2014年,南京发生了一起因工业探伤铱-192放射源丢失造成的重大辐射事故,当事者终身残疾,对社会造成了较大的影响,对核与辐射事故的应急监测搜寻和快速准确处置,最大程度减少对公众、环境的放射性危害,对我国辐射事故应急体系和技术能力提出了更高的要求。
我国十分重视辐射事故应急能力建设,历年来,各地方政府及相关基层部门,结合当地的实际,组织开展了大量的不同类型、不同规模的辐射事故演习,但演习中均使用假源或放射性活度很低的源作为道具,无法真正的达到事故应急时的实景状态,难以呈现出应急处置过程中的复杂、多变、紧张的情形。为真实检验广西核与辐射事故应急响应能力,切实提升和保持应急响应人员技术熟练、快速准确、果断精准等应急响应水平,按照生态环境部要求[1],广西壮族自治区生态环境厅牵头组织公安、卫健委等部门,在广西举行了以1枚Ⅱ类铱-192放射源丢失为背景,叠加核电厂发生事故进行场外应急监测的核与辐射事故应急联合演习。
1 演习情景设计模拟某探伤公司在工地凌晨完成探伤作业,返回公司进行放射源入库交接时,发现丢失1枚Ⅱ类铱-192放射源。工作人员立即向市生态环境局、市公安局、自治区核与辐射事故应急值班室报告。按照应急预案规定,由自治区生态环境厅牵头成立辐射事故应急指挥部,在事故发生地启动市辐射事故应急预案的基础上,启动自治区级重大辐射事故应急Ⅱ级响应预案。
由专家组根据掌握的信息研判出放射源丢弃的区域,制定放射源搜寻路线,不告知应急人员放射源处置地点的情况下,应急监测行动组按应急监测技术要求对指定路线进行巡测搜寻。发现放射性异常地点后,组建现场指挥部,迅速组织开展放射性异常地点的现场警戒、应急监测、放射源定位、放射源处置等应急行动。当现场监测确定放射源具体位置准备对事故源进行回收处置时,距事故处置现场约10 km的核电厂因某机组一回路出现小破口事故而进入应急待命状态。自治区核应急委办公室启动核事故Ⅳ级响应,并通知辐射事故现场指挥部迅速调整部分监测力量,组成核事故应急监测分队转入核事故应急待命状态。当事故源回收处置完成,核电厂已宣布进入厂房应急状态,自治区核应急委启动核事故应急Ⅲ级响应,自治区辐射事故应急指挥部命令终止辐射事故应急状态,现场应急监测人员组成核事故应急监测评价组陆地监测分队,按核事故应急Ⅲ级响应要求开展应急监测工作。自治区辐射事故应急指挥部转为自治区核事故应急监测评价专业组指挥室,指挥核事故应急监测评价行动。核电厂事故的持续恶化,陆续进入核事故应急Ⅱ、Ⅰ级响应,陆地监测分队开展烟羽应急计划区的应急巡测、污染监测、样品采集、样品分析等工作。核事故应急各陆地监测分队的应急监测工作全面展开后,本次应急演习结束。
2 应急实施 2.1 应急力量 2.1.1 应急队伍丢失的铱-192放射源出厂活度3.4 × 1012 Bq,目前活度约为2.01 × 1011 Bq,属于高危放射源。按《自治区辐射事故应急预案》组成相应的应急专业组,结合2014年南京铱-192放射源丢失辐射事故案例分析[2],由省、市应急部门共同组成5个监测分队、1个放射源收贮分队、1个安保组、1个追缴组、1个医疗救治组。监测与处置分队任务分工见表1。
涉及放射源搜寻,配备两辆移动应急巡测车[3],应急巡测车实时进行辐射剂量监测,并实时将监测数据通过辐射事故应急调度平台传回指挥部。各分队再根据任务,携带监测仪器、防护装备等物资设备。启动辐射事故应急指挥电子沙盘系统,该系统基于消息机制的矢量数据传输和三角剖分法的算法能够实现指挥部与应急队伍监测数据实时标绘传输,音视频实时观察交流、前后方文件和命令上传下达。主要应急仪器设备见表2。
专家组根据掌握的可能丢弃放射源的区域约5 km2的范围,制定了4条搜寻路线,以疑似区域为重点,命令监测分队对指定的巡测路线开展巡测,行进车速不得超过30 km/h。
应急巡测车上的车载高压电离室、车载谱仪的监测数据实时传回指挥部;监测二分队、监测三分队、市监测分队所携带的手持便携式X-γ剂量率仪随车辆行进实时监测,每行驶300 m左右,通过电子沙盘系统前端记录IPAD报送一次实测数据。监测一分队巡测时发现,一路段γ辐射剂量率从环境本底80 nGy/h左右突然升高到270 nGy/h左右的异常情况,应急巡测车沿异常路段反复巡测两次后,确认了放射性异常存在,并使用便携式γ能谱仪识别出了放射性核素为铱-192。应急指挥部初步确定为丢失的铱-192放射源丢弃地点。随后,现场的生态环境、公安、卫健委等部门人员组建前沿指挥部,前沿指挥长迅即命令公安警戒人员在监测人员的引导下,开展异常区域外围警戒
2.2.2 放射源定位应急指挥部初定监测人员返回剂量率40 μGy/h,应用现场监测技术手段进行放射源定位,现场监测方案分2个阶段进行。
第一阶段是在异常区域外围,使用FH40G型便携剂量率仪开展初步监测,了解异常区范围及剂量率水平,初步确定高剂量率中心区域。监测1分队沿一级公路监测,监测点的剂量率变化明显,监测2分队在场地内侧监测结果较监测3分队在东南向沿小路监测结果有大幅增高,视场地平整度影响,监测点的剂量率在0.8~2.1 μGy/h变化,判断高剂量率中心位于场地西侧一建筑物附近。应用γ相机热点成像技术,获取到了核素为192Ir源形成的热点图像(见图1),从较远的三个方位的热点成像交汇,进一步确定了放射源相对准确的区域。
第二阶段是使用同心圆方法[4]和两点法[4]确定放射源精确位置及验算放射源的活度,最后无人机巡测谱仪[5-6]确认放射源。前沿指挥部确定圆周等剂量值设定为控制区边界剂量15 μGy/h,分别从场地的东北、东、东南由外向中心方向以巡测的方式,寻找到γ外照射剂量率等于15 μGy/h的监测点,摆放锥桶标记并使用电子沙盘记录端定位,两个监测点相距5至10米左右。获取等剂量率测点21个,电子沙盘拟合圆形半径为38.81 m,取剂量率值15 μGy/h按式1计算,事故源活度为1.99 × 1011 Bq,与事故源活度误差不到1%。
${{A}} = {{X}} \cdot {{{R}}^2}/\varGamma $ | (1) |
式中:
A—放射源活度,Ci;
X—γ外照射剂量率,μGy/h;
R—测量点距放射源距离,m;
Г—192Ir放射源的γ常数,μGy·h−1·m2·Ci−1。
采用两点法验算拟合圆半径。以测量值15 μGy/h的FZ108测点沿拟合圆半径向外FZ114测点,测得剂量率值为7.38 μGy/h,两测点间距为16.6 m,按式2计算得近源点FZ108距源的距离d2为37.44 m;测量值15.1 μGy/h的FZ227向外14.4 m处的FZ229点,测得剂量率值为7.85 μGy/h,计算得d2为37.22 m;测量值为14.8 μGy/h 的FZ310向外15.2 m,测得剂量率7.67 μGy/h,计算得d2为39.06 m,与拟合圆半径误差仅为4%。应用电子沙盘标记、拟合、计算标绘出较准确的放射源定位(见图2)。
$ {{d}}_{1} = \dfrac{{{d}}}{{(1 - \sqrt {\dfrac{{{D_1}}}{{{D_2}}}} )}} $ | (2) |
式中:
d1:离放射源较远点M1的距离,m;
d2:离放射源较近点M2的距离,m;
d:测量点M1和M2之间的距离,m;
D1:测量点M1处的剂量率,μGy/h;
D2:测量点M2处的剂量率,μGy/h;
2.3 放射源收贮根据放射源活度、放射源位置,从最大程度减轻放射源回收过程的辐射剂量,按照“先控制,再处置”的工作原则,制定收贮方案如下:
考虑需要人员近距离回收放射源操作,依据事故源的活度,从偏安全的角度设定近距离处置人员最大返回剂量为5 mSv,设置直读式剂量报警仪的报警值为2.5 mSv[7],在距源3 m范围内工作时间最大不得超过50 min等防护控制要求。在监测人员配合下,由一名处置人员快速到放射源中心位置,观察寻找放射源,将铅粒袋覆盖上迅速离开,监测人员依剂量率变化确认,第二组工作人员将回收铅罐运送到放射源附近后离开,第三组工作人员携带便携夹具将放射源夹入铅罐内并盖上盖子,监测人员监测确认后完成放射源回收。
2.4 环境恢复监测和运输车辆监测为确保放射源收贮完成以及无遗留放射性污染物,制定现场环境恢复监测方案。外照射监测以放射源遗落位置为中心,以10 m作为网格间距进行监测,监测区域需覆盖放射源遗落半径50 m范围内事故区域,在放射源遗落位置周围4 m2开展表面污染监测,三个监测分队按区域监测,经过监测确定环境恢复正常,无放射性污染物。
确定环境恢复正常后,将放射源收贮容器放置于收贮车内,监测人员对运输车辆进行外照射监测,符合运输规定后,车辆驶离现场,运送放射源回存储室存储。
3 演习评估与分析 3.1 演习评估以省级辐射事故应急演习评估指导手册为参考,以辐射事故应急预案[8-9]为主要依据,根据预案规定的各部门、各应急人员职责进行评估。评估从应急指挥大厅、现场应急监测及处置、场地管控、人员救治等6方面开展。具体评估内容见表3。
评估专家一致认为应急人员具备扎实的监测技术与处置能力,应急行动规范,指挥部指挥顺畅,决策合理,协调有度,能够应对突发辐射事故。
3.2 问题分析实施完整的应急响应行动后,评估和总结出还存在以下问题:
(1)无人机可以搭载巡测谱仪和摄像机,但无法同时搭载两样设备,从而无法同时使用谱仪与影像双重定位,演习现场风较大,无人机飞行稳定性不够,无法形成长时间的监测力量;(2)演习主要依据的《广西壮族自治区辐射事故应急预案》(2015年版)存在与实际应急响应不符的内容,需要尽快修订完善预案。(3)辐射事故与核事故应急指挥体系不同,在指挥协调上,应急预案及有关程序性文件还需进一步修订完善。
4 结论与建议 4.1 结论演习检验了自治区应急监测的能力,达到了检验预案、锻炼队伍、检验设备,提高认识和强化意识的目的。是全国第一次使用真实高危放射源进行实战演习,辐射事故与核事故叠加的情节设计是一个新颖的演习模式,为核与辐射应急提供了良好的实践,为重大辐射事故应急工作积累了宝贵经验。
4.2 建议通过本次核与辐射事故应急演习,为更好应对事故应急工作,提出五点建议:
(1)推动实战化应急演习机制建设,提升应急业务水平和应急响应能力。可以采取过程无压缩,时长不设限,无脚本的半实战化、完全实战化方式开展演习,实施完整的应急响应流程,检验应急程序的完整性、合理性。建议国家推广本次演习,在保证人员安全的条件下,使用活度较大的真源模拟事故,从而提升应急监测技术能力,检验应急监测方法,研究和开发新的监测与处置手段。
(2)加强先进应急设施设备的研发与应用。一是先进监测设备的研发。提高无人机巡测灵敏度,实现监测数据、视频影像、导航定位的精准度,强化无人机环境适应性、可操控性和数据传输稳定性。研发先进单兵作战系统,使监测数据与地理坐标精准匹配,并在系统形成路径跟踪,且单人即可完成监测工作。二是加强先进放射源处置设备的研发。目前处置机器人体型大、质量重,不便于运输,机械抓手灵敏度低,本次演习无智能收贮装置,使用假源模拟收贮过程。研发轻便型、小型化的机器人装置[10],针对放射源形状小、细等特性,采用耐辐射、高柔性等更有针对性的材料研制机械抓手。
(3)加强辐射事故信息化建设。目前国内辐射事故应急指挥及现场行动智能化应用不足。应进一步加强核事故和辐射事故应急指挥的智能化电子沙盘系统建设,强化后方指挥部与前方行动组之间的实时交互功能,各级指挥部可根据现场实时回传的监测数据、定位信息、影像及音视频情况,达到深临其境快速、高效的作出决策和部署的效果。
(4)强化舆情应对能力。在国家层面,应建立统一的舆情应对口径库,建立舆情应对联动机制。在省政府层面,组建一支媒体运营、信息传播、辐射防护等多领域专家组成的舆情应对工作组,通过广泛的传播途径,通过不同的信息形式,将正确的信息扩散到社会,有效利用信息传播的网络效应。
(5)加强地市一级应急能力建设。目前省级部门应急能力较强,市级部门应急能力较弱,人员技术能力、专业水平存在短板,应急设施设备存在不足。可以采取跟班学习、业务培训、技能比赛等方式加强对地市级应急人员专业技术能力的建设。拨付专项资金为地市应急队伍配备专业设备,采用平战结合模式,提高设备的使用效率。
[1] |
中华人民共和国生态环境部. 环办核设函〔2019〕264号, 关于印发《2019年核与辐射事故应急演习计划》的通知[R]. 北京, 2019.
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[2] |
中华人民共和国环境保护部(国家核安全局). 核技术利用辐射事故(事件)案例剖析[R]. 北京, 2014.
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[3] |
陆继根, 朱晓翔. 核应急监测车在田湾核电站应急区域的初步应用[J]. 中国辐射卫生, 2010, 19(2): 211-213. |
[4] |
IAEA. Generic procedures for monitoring in a nuclear or radiological emergency[R]. IAEA-TECDOC-1092.
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[5] |
刘阳, 郭庐阵, 郑国文, 等. 特种条件下应急辐射监测系统研制[J]. 中国辐射卫生, 2018, 27(1): 65-68, 73. |
[6] |
郭庐阵, 刘阳, 骆志平, 等. 无人飞行器低空辐射测量系统的研制[J]. 中国辐射卫生, 2019, 28(3): 292-295. |
[7] |
付熙明, 袁龙. 核与辐射应急人员剂量控制水平分析[J]. 中国辐射卫生, 2016, 25(3): 265-268. |
[8] |
中华人民共和国环境保护部. 环办函〔2013〕1494号, 关于印发《辐射事故应急预案(2013版)》的通知[R]. 北京, 2013.
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[9] |
广西壮族自治区人民政府. 桂政办函〔2015〕132号, 关于印发《广西壮族自治区辐射事故应急预案》的通知[R]. 南宁, 2015.
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[10] |
张齐昊, 赵伟, 褚胜男, 等. 耐辐照核应急机器人研究现状及关键技术分析[J]. 核科学与工程, 2019, 39(4): 629-645. DOI:10.3969/j.issn.0258-0918.2019.04.021 |