核安全综合知识04

第四章流出物和环境放射性监测考试要求：1.熟悉环境放射性本底调查；2.了解环境天然放射性的来源；3.了解环境中人工放射性核素的来源；4.熟悉控制流出物排放的基本原则；5.熟悉流出物监测的基本要求；6.了解环境中放射性核素的迁移和蓄积；7.熟悉人类核活动对环境辐射水平的潜在影响；8.掌握流出固体燃料和环境放射性监督的目的和范围。思考题1.什么是流出物？流出物能不能做到零排放？2.为什么说流出排放是放射性废物的一种处置方式；3.为什么对流出物排放要进行控制？4.控制流出物排放的原则是什么？5.对液体流出物排放有什么要求？6.环境放射性监测区分为针对一般环境质量和针对放射性排放源项两类，两者有什么异同？7.放射性本底调查的作用是什么？8.放射性本底调查是否仅仅调查环境中的天然放射性水平？9.简述天然放射性的来源及主要天然放射性核素种类？10.简述环境监测大纲的主要内容？11.环境辐射监测的质量保证起什么作用？12.气态流出物对公众照射的主要途径是什么？13.什么是关键人群组？它具备哪些主要特征？14.哪些人为活动会使环境中天然放射性水平升高？15.人为活动使态天然放射性水平升高是否应进行管理？16.什么是伴生矿？17.伴生矿开采与铀矿开采有什么异同？18.人们为什么对氡，特别是室内氡关心？19.在高空飞行，特别是10000m以上的飞行，为什么要关注机组人员的辐射安全？20.经UNSCEAR的统计，公众平时受的主要贡献是天然辐射源的贡献，你认为这是否意味着可以放松对人工辐射源的管理？为什么？21.在流出物中除了放射性物质之外，你认为还有什么因素应考虑纳入管理？22.在环境监督中除要求准确分析、测量放射性水平外，为什么还要求一并记录相关的环境参数？本章小结：核与辐射设施在运行时或多或少总是向环境排放放射性物质。为确保核与辐射设施周围公众的安全，对流出物必须进行严格管理。考虑到流出物是一种废物，且流出物排放本身就是放射性废物处置的一种方式，因此对流出物排放既要限制处排放总量，又要控制排放浓度，同时必须进行严密监测。对流出物监测的主要作用是控制核与辐射设施向环境的排放源项，即从源头控制。核与辐射设施的流出物进入环境后，使环境介质中的放射性水平发生变化，进而对公众产生辐射照射。为评价对公众实际可能产生的影响，应对环境中辐射水平以及环境介质中的放射性含量进行全面监测。考虑到辐射问题的敏感性，对于核与辐射设施附近的环境监测，往往实行由业主和审管部门两个单位同时进行所谓“双轨监测”。为取得可信、可比数据，监测务必做好质量保证。为了对流出物和环境放射性监测有较全面的理解，以便在辐射环境管理中使之发挥应有的作用，除了对流出物和环境放射性监测熟悉之外，对相关联的其他内容也需要适当了解。流出物和环境放射性监测既是辐射环境管理的重要手段，也是管理中的一个环节。辐射环境管理对象包括核设施、核技术和伴生放射性矿物资源开发利用。本章第四节人工放射性来源与水平介绍了核设施和核技术应用项目的流出物排放情况，第八节人为活动对辐射水平的影响，侧重介绍了伴生矿项目的状况；本章第七节介绍放射性核素在环境中的迁移和蓄积，实际上就是环境影响评价所要考虑的转移途径。引言流出物和环境放射性监测是辐射环境管理的重要内容；放射性流出物是指实践中源所造成的气体、气溶胶、粉尘或液体等形态排入环境的通常情况下可在环境中得到稀释和弥散的放射性物质；为了保护环境，人们希望流出物越少越好，但由于技术和经济原因流出物的零排放是做不到的；为确保核与辐射安全，对流出物的管理包括：排放量审批；日常监督；日常监测。流出物经过环境介质中的传输和弥散，最终对人产生影响；流出物监测可以判断伴有辐射设施的排放源项，环境监测则可以确认实际的影响程度；某一伴有辐射设施周围的公众所受到的辐射照射并不都是源于该设施的贡献；公众受到的辐射照射还包括来自天然本底引起的照射，大气层核试验落下灰残留物引起的照射，其他人工辐射源引起的照射；环境放射性监测包括放射性本底调查、核与辐射设施运行期间经气态和液态流出物向环境排放的放射性物质的监督性监测以及环境介质中放射性核素含量，环境中贯穿辐射水平的测量等；第一节、环境放射性本底调查一、什么是放射性本底调查放射性本底调查是指为某种目的，对指定范围内的放射性背景值进行测量分析以及基于评价目的而对其他相关资料进行收集的活动；环境放射性本底调查可按目的分为两类：大范围的环境放射性本底普查；针对特定核与辐射设施周围地区开展的调查；二、本底调查的作用对于大范围普查性的本底调查，其目的是事先确定的，这类调查的目的往往是：获得平均放射性水平，如公众平均接受的陆地γ剂量率、环境及室内氡水平等；针对特定核与辐射设施所开展的本底调查的主要目的是：在核与辐射设施的评价范围内，确定天然放射性本底状况；在上述评价范围内，确定由于大气层核试验、切尔诺贝利核电站事故、其他邻近邻与辐射设施所产生的人工放射性影响；这种影响包括环境介质中的放射性核素含量以及所引起的辐射剂量。判断本底水平是否处于正常还是存在异常；确定本底水平以便为今后运行时的环境影响作比较；为核与辐射设施在实施退役时的环境影响评价提供基础资料；三、本底调查的地理范围对于大范围普查性的调查，其范围是由调查目的决定的。针对核与辐射设施的本底调查，范围是与设施的性质、规模及可能环境影响范围不同而不同；对于核设施，本底调查范围一般以设施为中心，半径几十千米范围内；对于核技术应用项目，本底调查范围一般以设施为中心，半径几百米到几千米；对于伴生天然放射性矿物资源开发利用项目，本底调查的半径范围视实际影响程度从几百米到几千米；上面所述的范围是以气态流出物的可能影响确定的。对于液态流出物的影响，若上述范围包容不了，可依据液态流出物的实际影响范围来确定调查范围。四本底调查的内容本底调查，特别是针对特定核与辐射设施的本底调查，最终目的是为评价该设施的环境影响服务的；由于评价一个设施引起的环境影响时，除要考虑该设施向环境可能排放的放射性物质，即流出物外还须考虑气、液流出物在环境中的传输、弥散，要考虑人中分布、食谱和土地利用；放射性本底调查内容：放射性；对环境影响评价相关的气象、水文、土地利用、人口分布、包含习惯等项目；五、对本底调查的基本要求依据调查目的制定相应的本底调查大纲；在调查大纲中应明确：调查内容；地理范围；调查办法；监测或取样频次；监测仪器、仪表；本底调查的组织管理；本底调查数据处理；本底调查的资源保证；本底调查的质量保证等；本底调查的质量保证；要取得有代表性、可比可信的本底调查结果，必须做好本底调查的质量保证工作；质量保证贯穿于本底调查的始终，从制定本底调查大纲开始，直到整理发布本底调查报告止，都要考虑并执行质量保证要求；主要内容如下：本底调查大纲内容要周全；监测频次要合理，方可保证数据处理的顺利进行；本底调查时监测与取样点位选择合理，方能达到应有的代表性；所用仪器要足够灵敏和准确，监测结果方让人可信；仪器要进行刻度，实验室要参加比对，这样才能有助于提高调查结果的可靠性；第二节、天然放射性的来源与水平天然放射性按其来源可分为两部分：地球上生来就有的（原生放射性）；宇宙射线以及宇宙射线与大气层相互作用产生的（宇生放射性）；一、原生放射性核素原生放射性核素即为地球上生来就有的放射性核素；原生放射性核素主要有钍232系、铀238系、铀235系三个衰变系列；此外还有一些半衰期长的单个放射性核素如钾40、Rb87、La138、Sm147、Lu176等；Th232系：又称为4n系，其经过α衰变和β衰变，最后形成稳定核素Pb208，其半衰期为1.405E10年；其衰变产物包括：Ra228、Ar228、Th228、Ra224、Rn220、Po216、Pb216、Bi212、Po212、Tl208共10个核素。U238系：又称为4n+2系，其经过α衰变和β衰变，最后形成稳定核素Pb206，其半衰期为4.468E9年；其衰变产物包括：Th234、Pa234、U234、Th230、Ra226、Rn222、Po218、Pb214、Bi214、Po214、Tl210、Bi210、Po210、Pb206共15个核素。U235系：又称为4n+3系，其经过9次α衰变和6次β衰变，最后形成稳定核素Pb207，其半衰期为7.04E5年；其衰变产物包括：Th231、Pa231、Ac227、Th227、Fr223、Ra223、Rn219、Po215、Pb211、Bi211、Po211、Tl207共12个核素。K40的半衰期为1.28E9年，是环境介质中包括人体在内常见的陆生天然放射性核素；其它几个放射性核素的名称和半衰期为：Rb87（4.75E10年）、La138（1.05E11年）、Sm147（1.06E11年）、Lu176（3.73E10年）；半衰期大于1E11年的放射性核素在地球上还有几个，但因丰度不高，半衰期又特别的长，实际的辐射影响完全可以忽略不计。二、宇生放射性宇生放射性包括两部分：来自外层空间的宇宙射线以及宇宙射线与大气层相互作用产生的次级射线；宇宙射线与大气层相互作用产生的放射性核素；宇宙射线主要来自太阳系，一部分高能宇宙射线可能来自太阳系之外更远的宇宙空间；宇宙射线经与大气层相互作用，不仅强度发生变化，能谱也发生变化。在人类生活的地球表面，很难见到高能宇宙射线，近地表的宇宙射线主要是其低能部分。这部分宇宙射线随海拔高度的增加而增加，在海拔10000米以上的高度上，宇宙射线对飞机机组人员及乘客产生的剂量率比海平面高度宇宙射线的贡献大100倍。宇生放射性核素主要包括14个核素，H3、Be7、Be10、C14、Na22、Ac26、Si32、P32、P33、S35、Cl36、Ar37、Ar39、Kr81，其中最主要是C14和H3；由于大气层核试验和核电站的运行，人工产生的C14和H3大量向环境释放，环境中他们的平衡的活度受到破坏，特别是在这些人工放射源产生地附近，局部环境中的H3和C14将高出平衡状态，在环境监测中对H3和C14浓度的变化应予关注。另外人们关心H3和C14的另一个原因是它们参与人类的新陈代谢过程，对公众产生长期辐射影响。三、天然放射性水平天然放射性水平通常包含两层意义：一是指天然放射性的源项特征；如天然放射性核素的活度和浓度，在环境中产生的贯穿辐射照射量率。二是天然放射性对公众产生的效应特征，即照射剂量水平天然放射性对公众所致剂量水平，涉及的因素非常复杂：首先涉及天然放射性的源项特征，除了前面提到的贯穿辐射水平，水中含量，土壤中含量，还涉及在食品中的含量，人们的包含习惯，居室中氡及其子体的浓度等因素；其中氡及其子体对公众的剂量贡献最大，占天然放射性贡献的一半以上；在判断天然放射性可能引起的生物效应时，可以用天然放射性所产生的辐射剂量来表征。第三节、人工放射性核素的来源与水平其来源途径包括核武器生产和试验、核能生产、核技术应用等。一、核武器生产和试验1大气层试验1945-1980年所进行的大气层核试验，将大量的放射性物质不受约束地直接释放到了人类生存的环境中。虽然大气层核试验已停止，由于核试验落下灰滑降率已接近于零，在环境中残留的主要是Sr90和Cs137；虽然由于大气层核试验对环境和公众的影响已经很小，但作为环境监测，特别是针对那些会产生类似人工放射性肆意挑衅有没有突然本底调查，测定出氦评价核与辐射设施附近土壤、环境介质中残余的Sr和Cs的放射性核素仍是有必要的。2地下核试验地下核试验的爆炸当量较大气层核试验为小；地下核高度希望能够将核裂变产物包容起来；地下核高度较大气层核试验对环境的辐射影响小，仅有裂变气体等在核试验后扩散出来，使核试验场附近局部公众受到一些附加辐射照射；但如果地下核试验出现冒顶，会有较多的裂变产物进入环境；通常地下核试验后会有H3和Kr85进入附