基于严重事故剂量后果的堆芯重要核素选择

张潇月 叶 红

（四川省核工业辐射测试防护院，四川 成都 610000）

概述

由于事故源项的放射性事故后果的评价与堆芯源密切相关，主要是从存在于堆芯源之中的放射性核素进行筛查选择既保证减少人为地工作量又能保证对核素剂量的计算结果的可靠性。筛选出贡献较大的核素，优化对堆芯源核素的选择。

1 以释放量较大，核素种类比较多的BDBA为例子，比较分析在事故放射性剂量后果中各辐射核素的贡献值。

由于在严重的辐射事故之中，堆芯源中的堆芯成分在迁移过程中的反应方式和其它的运行机制比较复杂，在其转移过程中很多反应机理都未能了解透彻，也没有认可的相关的参考导则，因此本文在不用考虑核放射核素的过滤以及核素穿过安全壳进行再循环的释放途径，直接简述核素的释放过程。即堆芯-安全壳-外环境。（图1为放射性核素释放到环境途径示意图）

在世界范围内，比较规范完备的核电法规标准体系是美国的核电法规，同时美国的核管会为了便于规范的开展设计还发布了核电导则并且出版了专业技术方面很强的技术性文件，为设计和评审提供技术性方面的支持。

1.1 对于辐射性堆芯源的确立

对于堆芯源放射性核素的计算主要是采用国际通用的程序重点计算堆芯源核素的贡献，主要是选择核素的活度比例在0.05%以上的进行分析，其中把锕系元素等裂变产物的147个作为核素输入。首先放射性物质在堆芯源转移到安全壳的释放过程中主要考虑堆芯核素在释放的衰变过程中，安全壳的放射性活度随时间而变化，其安全释放份额通常选自NUREG－1465中，其计算公式为：

表1

对于安全壳来说，它的放射性活度也是随着时间的变化而发生变化的，其主要由四个部分构成：衰变常量数.还有专门设立的安全设施，比如；安全壳在大气过滤器中对于核素所去除的系数；安全壳的泄漏率以及在大气内所形成的微粒自然去除的系数.本文由于针对的是严重事故，我们在此可以作个假设，假设专门设立的安全设施不能用，衰变的常用量数为0.泄漏率我们假设在30天内保持不变，每天泄漏的总体积为百分之零点一.自然去除数为2.根据核素种类的不同，在计算时对于所需要的值也有很大的区别.比如，氪.氙等这种惰性的气体，它们只会衰变和泄漏.对于放射性碘来说，它的去除与化学形式有一定的关系，（下图为去除系数列表）.另外，对于其他有机碘而言，它的特性与惰性气体有很多的相似之处，它只有衰变和泄漏两种形成.而相对于单质盐，它的主要去除方法是要进行壁面沉积，然后对应的去除系数，其中运算方式内容一是质量的转移系数.二是壁面所要沉积的面积数；三是，位于安全壳内的自由空间的体积数.其去除系数＝质量转移系数*可供壁面沉积的面积／安全壳内的自由空间体积.

1.2 关于放射性物质通过安全壳向环境的释放过程

在操作过程由于其安全壳存在泄漏的因素，所以其内部的放射性物体会随之泄漏到外部的环境中，其公式的涉及内容主要有：安全壳内核素，活度随时间变化的函以及取值表，在要注重说明的是，如果在此过程中，放射性物质泄漏到外部环境中，那就不必要考虑其衰变了.另外，按照不同的核素和不同的分类，可以求解出不同时间内向外部环境所释放的能量.

1.3 关于放射性剂量的计算方法

对于放射性物质来说，当之释放到环境中以后，会有多种迁移的方式.例如；大气的弥散.地下渗透等等.其中对于人体造成的危害也有很多种，人体的吸收.食入等.在计算过程中，考虑到短期的影响，其不会考虑到人体的吸入以及食入，其仅仅是认为核素通过大气所输运到的位置，以及对人员造成的辐射还有在该位置下人员所吸入到的空气污染值，也就是参考位置的人员总有效的剂量为人员吸入内照射剂量和外照射剂量的总和.（注明：一般的参考地点都会选择隔离区和人口密度稀少的地区）

1.4 关于核素的选择

由于对所需剂量的验收时段不同，一般EAB的验收时间为2个小时，而LPZ的验收为整个事故的过程，也就是30天，然而又分内.外两种不同的照射方式，因此在核素的筛选过程中，要按照几种类型同时进行.并分别计算出其核素的所有贡献量，然后以从小到大的方式进行比较分析.

2 计算结果

根据上述不同种类的计算结果我们可以得出，大约有47%的核素完成了不同剂量类型99%的剂量贡献，在选择不同种类进行计算时，有大于0.5%的核素，其余约32%的核素，在这其中最小的也可包络97%的剂量贡献，不同类型相关计算结果如下表2。

表2

结语

通过全文分析我们可以看出，对于有放射性核素所得出的剂量结果的贡献主要是表现在约30个核素当中，然后在对放射性的剂量后果进行事故计算时，也仅仅只有选择初始量相对较少的核素与核素的燃耗时长以及燃料壳分组件的富集度、循环过程中的时间衰变等相关因素有密切关联，所以，对于初始量的计算差异，对剂量贡献的份额度会有最终的影响。本文笔者主要分析了堆芯源的核素的筛选，虽然其有些因素会致使结果有一定的差异，但是也能够为事故放射性后果提供重要的参考价值。

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