0 引 言

美海军陆上核动力设施主要包括陆上模式堆、海军核动力实验室、堆芯测试设施等。这些陆上核动力设施在美国海军舰艇核动力技术的发展中发挥了至关重要的作用。美国海军非常重视其陆上核动力设施的安全，尤其是人员辐射安全。从 1967 年起，美国海军反应堆项目将人员辐射暴露剂量限制为每季度 3 rem 及每年 5 rem。

通过长期实践，美海军对陆上核动力设施的人员辐射安全控制，形成了一套从设计到管理的成熟方法，取得了良好的效果。

1 陆上核动力设施的辐射来源 1.1 美海军陆上模式堆的辐射来源

美海军拥有 2 座在役的陆上模式堆，均位于凯瑟琳场址，主要用于为海军测试核动力推进技术及训练海军核动力装置操作人员。

模式堆设施的辐射主要来源于压水反应堆。压水堆通过一个封闭的一回路冷却水循环系统，将反应堆堆芯的热量传输到与一回路隔离的二回路蒸汽系统。反应堆冷却剂携带一定量的放射性物质，其中一部分被净化系统清除，剩余的放射性物质大部分沉积在一回路管道。

反应堆堆芯安装在一个厚壁压力容器内，该容器是主要的辐射屏蔽装置。它可限制反应堆运行时所产生的γ射线和中子射线向外辐射。压力容器和反应堆设备的主要管道系统安装在反应堆舱中，其周围环绕着二级屏蔽。只有当反应堆关闭之后，人员才允许进入反应堆舱。

反应堆停堆时，工作人员所受的大部分辐射发生在对反应堆内部进行检查、维护及修理的过程，主要来源是沉积在管道系统内部的钴-60。每次放射性衰变中钴-60 会发出 2 个高能γ 射线和 1 个低能β 粒子，其半衰期为 5.3 年。

在反应堆工作时，反应堆产生的中子被一级和二级屏蔽所隔离，工作人员受到的中子辐射远少于γ 射线。反应堆关闭后，在进行维修和其他保障工作时，中子辐射维持在仪器可探测的水平以下。因此，模式堆的辐射主要来自于γ 射线。

1.2 海军核动力实验室的辐射来源

位于宾夕法尼亚州的贝蒂斯原子能实验室和纽约州的诺尔斯原子能实验室是美国海军舰艇核动力装置的主要研发机构。在核动力实验室中，外部辐射主要来源于对辐照材料和核燃料的检查和分析，以及对废旧设施进行洗消和退役处理。在实验室中，γ 射线是最主要的辐射，尽管α 和β 射线也存在，但通常可被较好地屏蔽，中子辐射的剂量很少。

辐照材料包括混合裂变产物和活化产物。裂变产物是核燃料裂变产生的放射性核素，它一般发出β 和γ 辐射，半衰期从几小时到几年不等。对于那些辐射量大的材料，其测试和分析通常在屏蔽的空间中，采用特殊冷却方法，进行远程操作。

此外，美海军核动力陆上设施还包括堆芯测试设施，该设施负责接收、检查乏燃料堆芯的燃料组件，并为其永久存储或埋藏做准备工作。此外，还负责测试海军反应堆项目中的辐射材料样品。

2 辐射剂量的测定

美海军从核动力推进项目启动时，就使用穿戴式剂量测定设备来测定工作人员受到的辐射量。剂量测定设备通常固定在身体的躯干上，如腰部或胸部。特殊情况下会增加额外的测定设备，并将它们固定在其他部位，如手臂、手指或者头上。

2.1 1975 年以前的测试方法

1975 年之前，美海军采用辐射测试软片来测定人员辐射暴露剂量。这种软片被设置在特定的夹具中，可区分不同辐射类型。每一份软片都明确标记被测者姓名及相应的数字代码。

2.2 1975 年后的测试方法

从 1975 年开始，个人穿戴式热释光剂量计（TLD）被用于测定γ、中子和β 辐射。热释光剂量计能快速输出测试结果，是其取代测试软片的重要原因之一。软片的测试过程是极其缓慢的化学过程，而热释光剂量计法可较快地获取受测者的辐射暴露值。

1975 年至 2006 年间，陆上模式堆使用氟化钙热释光剂量计，而核动力实验室中使用氟化锂热释光剂量计。2006 年 7 月后，两者统一使用同一种具有自动输出功能的化锂热释光剂量计。

为确保氟化钙和氟化锂热释光剂量计系统的准确性，需进行定期的校准和精度检查。除此之外，核动力实验室和陆上模式堆部门还有独立的质量保证程序，以此监控热释光剂量计和读取器使用的准确性。

虽然来自携带式热释光剂量计的官方辐射记录可确保使用者读取和追踪自己在工作期间的辐射暴露情况，但当进入一个反应堆舱室或高辐射区域时，还需要额外配备一台热释光剂量计。当热释光剂量计和携带式剂量计测量之间出现差异或热释光剂量计的测量结果出现异常时需认真研究调查。

3 辐射源控制

反应堆屏蔽设计旨在尽量减少人员辐射暴露，模式堆中每个部位的辐射水平及屏蔽设计原则要得到海军核动力推进局局长的批准。陆上模式堆设计的一个基本准则是将人员操作的战位设置在尽可能远离反应堆舱的位置。

对于辐射材料的控制，美国海军要求：

1）尽量减少允许存放放射性物质的场地数量；

2）反应堆设施以外的放射性材料仅能在特殊设计的屏蔽设施内操作处理；

3）对放射性物质的运输进行严格控制；

4）建立放射性物质问责制，以确保无放射性物质丢失或错放在工作人员不易察觉的地点；

5）定期编制放射性物质清单；放射性物质标记为黄色和红色标签，以标记辐射标准符号和测得的辐射水平；

6）放射性物质必须有明显的标志或放置在专用的黄色塑料装置中；

7）所有分配到海军核动力设施部门的人员均要接受专门训练，认识黄色塑料装置及识别放射性物质，一旦发现放射性物质错放的情况，应能立即采取相关处置措施。

对于辐射区域的管理，采取以下措施：

1）在辐射区域入口设置标志和关卡；

2）工作人员需接受进入辐射区的相关培训，包括穿着辐射剂量测量设备；

3）在靠近辐射区域应设置辐射剂量测量装置，以确认从辐射区出来的人员是否需要监测；

4）每小时辐射量超过 0.1 rem 的区域为“高辐射区”，需封锁或专人看守。

4 人员辐射安全控制措施 4.1 降低人员辐射暴露的措施

美海军反应堆项目从一开始就十分重视降低个人辐射暴露。美海军陆上核动力设施管理人员设立了一系列目标，旨在控制受到辐射暴露的员工数量以及每位员工的辐射暴露剂量。其中最有效的一套方法是使用辐射暴露控制等级。控制等级范围从每年 0.1 rem 到 2 rem 不等。

以下是一些在控制和降低人员辐射暴露量时，需开展的工作及检查的各项内容。

1）计划制定

① 预先制定计划

② 除去不必要的工作

③ 确定预期辐射等级

2）提前确定工作流程

① 计划进出工作区域的出入口

② 提供后勤保障

③ 提供通讯（有时包括闭路电视）

④ 移除放射源

⑤ 规划安装临时防护装置

⑥ 进行洗消

⑦ 尽量在最低辐射等级下工作

⑧ 在辐射区域外完成尽可能多的工作

⑧ 阐明标准工具要求

⑨ 考虑特殊工具

⑩ 提出检查要求（需得到辐射控制人员同意才能继续开展的工作）

鲷 尽量减少员工的不适感

鲸 预估辐射暴露量

3）合理设置临时屏蔽

① 控制辐射屏蔽的安装和移除

② 安装后要进行检查

③ 定期进行放射性检查

④ 使重铅临时屏蔽层的损害最小化

⑤ 权衡在安装屏蔽时所受辐射与屏蔽所起辐射保护作用

⑥ 对行动路线进行防护

⑦ 对维修早期放射性异常高的部件进行屏蔽

⑧ 根据人员位置确定工作区屏蔽

⑨ 定位放射源，并进行定向检查和屏蔽

⑩ 利用实体模型进行屏蔽防护设计

4）开展预演和通报：

① 开展演练

② 使用实体模型复制工作环境

③ 使用照片

④ 向员工通报

5）工作的实施

① 公示辐射等级

② 将多余员工安排在辐射区域外

③ 不断追踪辐射暴露量

④ 员工辅助测量辐射量

⑤ 尽量用更少的员工

4.2 定期体检

即将进入核污染区工作的员工必须接受体检，医生将重点观测体检人员身体上任何可能存在的病变，并评估工作地点对人体的安全影响及人体罹患疾病的风险。

体检通过者可进入到放射区工作，而未通过体检的员工只能留在非辐射区工作。员工在正式工作后，也须定期体检。一般而言，18 至 49 岁的员工需每 5 年进行一次放射性体检，50 至 59 岁员工需每 2 年进行一次体检，而 60 岁以上的员工则每年都需体检。医院对体检人员的受辐射史、癌症病史、放疗史等进行详细的记录，对有癌症或癌症先兆的员工更需格外重视。

4.3 核动力培训

在正式分配到海军陆上模式堆接受培训之前，士兵及普通员工都要参加一个为期 6 个月的培训课程。在此课程上及随后在模式堆的实地培训中，员工培训内容包括讲座、陈述、实践操作、放射控制演习，并参加笔试和口试等。在正式成为海军陆上模式堆值班主管前，候选人需通过一系列长达 8 h 的实操考试及笔试，重点为放射控制。

5 结 语

美国海军从设计改进、技术应用、精细化的流程管理、强化人员训练和培训等多种途径和措施出发，形成了一套成熟的陆上核动力设施人员辐射安全控制体系，发挥了重要作用，并保持了良好的安全记录，值得借鉴和学习。