核事故应急处置人员防护技术现状及发展

◎ 袁伟 陈显波 李霄 李藐 罗中兴

核事故应急处置
人员防护技术现状及发展

◎ 袁伟 陈显波 李霄 李藐 罗中兴

本文采用技术情报跟踪调研的方法，重点了解国外先进的核应急人员防护技术更新动态和发展情况。同时，结合目前部队核事故应急人员防护技术水平的现状和存在的不足，有针对性地提出改进与提高的技术思路与具体方法。开展本项研究对于快速有效开展核应急处置行动、提高部队核应急能力具有一定程度的指导意义。

核事故 应急 人员防护

随着国民经济和军事实力的快速发展，核能和核技术的广泛应用，我国各类核电站、研究堆、放射源以及射线装置数量逐步增加， 核装备核设施数量与规模不断扩大，涉核活动日益频繁，核安全风险和压力明显增大，核事故应急处置任务日趋繁重。此外，随着恐怖主义的恶性发展，敌特组织发动核恐怖的企图更加明显，核恐怖正从潜在威胁向现实威胁转化，部队涉核武器安全将面临重大挑战。

涉核武器一旦发生重大事故后，有可能引发核材料部件破损泄漏，甚至导致化学炸药爆炸产生大面积放射性气溶胶颗粒，造成极其严重的外环境放射性污染，并对周边人员造成不同程度的放射性照射危害。在开展核应急行动时，核应急人员防护必须遵循辐射防护的基本原则，避免一切不必要的照射，其受照剂量不应超过国家和军队规定的限值，并保持在可合理达到的尽量较低的水平。此外，为了控制并减轻核事故后果，处置人员又需要快速进入事故区域，开展辐射监测、材料回收、洗消去污等技术工作，这对随身防护装具的性能提出了很高的要求[1]。本文结合目前部队核事故应急人员防护技术水平的现状和存在的不足，有针对性地提出改进与提高的技术思路与具体方法，对于快速有效开展核应急处置行动、提高部队核应急能力具有一定程度的指导意义。

1.国外相关技术发展情况

2011年3月11日，日本发生里氏9.0级地震，引起福岛第一核电站1号、4号机组发生爆炸，造成了十分严重的放射性环境污染。事故发生后，日本政府和福岛核电站运营商——东京电力公司，开展了积极的救援工作。然而，由于地震和海啸破坏性巨大，加上缺乏专业的应急处置力量和专业防护装备，导致核事故处置效果并不理想。例如，日本在应急处置过程中主要采用了两类人员防护装备，第一类为消防厅注水使用的一般防护服，其自上而下一体设计，质地轻薄缺乏韧性，通气性能较低，无法抵御高强度的放射性射线，只能阻挡气溶胶颗粒与粉尘的吸入；第二类为国家自卫队配备的专业防护服，总重量达到20kg以上，结构较为笨重，穿戴之后可以对人体诸如内脏、骨骼、甲状腺等器官起到防护作用，但是舒适性、便携性、操作性以及智能化程度都不强[2]。

福岛事故发生后，国外对于核事故应急人员防护技术的研究日趋重视。针对防护装备的性能指标，在保持防放射性物质、防热、阻燃等前提下，要求更加轻便、更加坚韧耐用、观察视野更大、呼吸阻力更小，发展趋势驱向于防护对象人性化、防护功能集成化、具体操作便利化，能够在不同复杂地形地貌以及极端恶劣天气情况下开展应急处置行动，确保人员快速有效完成有关任务。这几年以来，欧美等国家不断开发研制了一大批先进智能的人员防护装备，例如核辐射多功能防护服、防核自给式空气呼吸系统、核应急人员行动搜索定位系统、声光报警系统等，在核应急行动中起到了十分关键的作用[3]。

1.1 核辐射多功能防护服

美国等国家研制了一系列能够满足在重度、中度等不同污染条件下的防护装备，例如3M系列防护服、HYPALON重型防护服、杜邦全封闭式防护服、开普乐系列防护服装等。这些产品采用新型三层超细纤维和纺粘无纺布技术，由聚氨酯高分子多层隔离膜与耐久性材料复合而成，配备阻燃、防化、耐电压、抗刺防烫等功能；防护性能和轻便透气的穿着感觉，尤其适合湿热环境；重量轻，携带行动十分方便。对于α、β、γ、X等射线具有很好的屏蔽与防护能力，能够同时防护放射性气溶胶颗粒和其他有毒和腐蚀气体、液体和固体物质。图1所示为美国3M多功能防护服示意图。

图1 美国3M多功能防护服

1.2 防核自给式空气呼吸系统

该系统主要应用于核事故现场长时间应急处置行动过程中，人员呼吸系统进行自给式呼吸保护，避免由于缺少氧气供应造成呼吸短促、心率变快、脑力和体力快速下降。国外比较著名的HESPPE贺式MSA BD2100标准式自给式空气呼吸器，由大容量碳纤维气瓶、减压器、面罩、背板组件等部分组成，使用时佩戴者完全不用依赖外界环境的空气，而是采用充在气瓶中的高压呼吸空气，经过减压器的两次减压后，输入面罩达到供给人体呼吸的目的，呼出的空气经过面罩上的呼吸阀门流出到大气中。由于在使用过程中，面罩内部的压力一直高于外界的环境压力，从而有效地防止放射性气溶胶等物质被人体吸入，从而完全保证了应急人员的呼吸安全。此外，背架和背带等结构基本采用了放热阻燃的高分子材料，基本上适应各种严苛的事故环境。在肩带上配有特制的反射光片，使使用人员在黑暗空间内比较容易被其他人员搜寻发现，有利于协同开展核应急行动。图2所示为防核自给式空气呼吸器示意图。

1.3 核应急人员行动搜索定位系统

应急处置人员在核事故环境下有可能受伤或者迷失方向，利用行动搜索定位系统能够对视距范围较大、能见度较低区域内的人员进行无线信号定位，从而便于实时救援。该系统能够单独使用，也可以与自给式空气呼吸系统集成综合使用。使用过程中，该系统由发射端和手持式接受器组成，能够同时接收到数十个呼救报警信号，重量轻便。图3所示为核应急人员行动搜索定位系统示意图[4]。

图3 核应急人员行动搜索定位系统

2.国内应急防护现状

目前，国内相关单位结合自身核事故应急处置基本任务和能力要求，陆续配备了应急人员防护装备，其性能基本上能够满足一般核事故的作业防护需要，但是如果遇到脏弹袭击、涉核武器化学炸药爆炸等严重核事故发生，现有装备能力还无法很好承担核事故应急处置的防护技术需要。存在的问题主要包括以下几个方面。

1）应急防护装具对于α、β、γ、氚、中子等综合防护能力较弱。在应急防护中，对于α等射线需要重点采取内照射防护，γ、氚、中子等射线则需要关注外照射的危害。此外，氚具有极强的渗透能力，能够轻易穿透普通的不锈钢、橡胶制品、衣服以及皮肤，并具备极强的置换能力，能置换出人体组织中的氢同位素，引起细胞的突变和肿瘤的发生。现阶段，有关装备难以兼顾多种射线高辐射复杂环境条件下的人员防护。

2）目前部队装备的隔绝式防毒衣，在应急行动中会阻断人员产生的热量与外界环境的交流，容易导致人员呼吸急促、心跳加快、思维和体能快速下降。核事故救援和处置人员要实施人员搜救、源头封堵、工程抢险、核材料回收、场所放射性污染清除等工作，需要满足长时间在辐射环境中的作业。同时，在野外恶劣条件下，防护装备容易产生局部摩擦破损，直接导致人员受照剂量剧增。防护装具性能受限将会造成军队重大人员伤亡，延误控制核事故的最佳时机，制约应急救援和处置任务的顺利完成。

3）现有防护装备的智能化、信息化、集成化程度不高。涉核武器发生严重核事故后，放射性气溶胶等物质扩散速度快、污染范围广、危害程度高，这对应急人员作业操作提出更高要求的同时，也对人员自身的生命安全造成了严重威胁。目前的单兵装备以个人防护为主，只具备被动地阻挡部分射线和污染粉尘的能力，无法主动地、实时地获取人员体征状态和受照剂量信息。一旦出现异常情况，人员的生理指标失常或受照剂量超标将无法及时发现并进行救助，严重威胁应急人员的生命安全。

4）防护装备核应急处置的全天候作业能力尚需完善。核事故具有无征兆、突发性的显著特点，事故发生的地点、时间、环境等情况都不可预知。特别是在涉及核材料转送、运输等过程中，发生事故影响范围广，应急处置难度巨大，这就要求应急处置力量具备全天候作业能力，不仅要适应不同地区、不同温湿度和不同气候条件的变化，而且能够在夜间或者光照条件极差的环境下实施救援。而目前现有能力还远远达不到上述要求。

3.加强能力建设的几点建议

虽然核事故发生的几率很小，但实际很难杜绝，积极消除核事故隐患和做好事故应急准备，一直是国家核应急工作的重要内容。通过分析目前应急防护装备的薄弱环节，并贴近核事故恶劣环节作业的防护需要，重点提出以下几点建议。

1）加强核事故应急处置救援队伍一级防护装备建设。应急人员多数情况下需要具备独立或协调完成各类处置任务的能力，这对携带防护装备集成化和信息化等方面要求很高。单兵系统就是一种集成化的综合信息处理终端，不仅可以整合各类专业设备以满足单个人员作业操作要求，而且可以作为节点组成可共享的信息交互网络，使得处置流程实时可控、指挥命令处处可达。因此，应重点研制核应急救援单兵防护系统，将生理参数和受照剂量监测、微光夜视、卫星定位以及数据通信设备加以集成，提高个人防卫、单兵作业和信息共享的综合能力。

2）改善现有个人防护装具的穿戴微环境，提高应急处置人员行动的灵活度和舒适度。结合核事故现场救援的具体场景条件和环境特点，着力研制、开发和配备透气性好、防火、抗爆、防穿刺能力强的新型综合防护服材料，确保在野外恶劣环境下，防护装备不会产生摩擦破损，避免导致人员受照剂量突增的隐患发生。同时，在装备的外形结构、性能指标上进行优化设计，使应急人员行动更加人性化，实现处置行动效率的有效提升。

3）提高应急人员防护技术装备的运用能力。开展核应急处置训练演练是提高核事故应急处置能力的主要途径，特别是在缺乏核事故实践经验的情况下，显得尤为重要。在平时演练训练活动中，不断加强人员防护技术装备的操作训练，使官兵严格按照装备的使用说明、有关操作标准和相关管理要求，熟练掌握和保管装备器材，提高装备运用能力。

4.结论

本文采用技术情报跟踪调研的方法，重点了解国外先进的核应急人员防护技术发展动态，分析研究最新技术的发展情况。同时，结合目前核事故应急人员防护技术水平的现状和存在的不足，有针对性地提出改进与提高的技术思路与具体方法。在后续研究中，将结合急需开展的装备研制需求，深化方案论证与有关技术指标。

作者单位：第二炮兵装备研究院六所

[1] IAEA，ILO．Occupational radiation protection：Safety Guide，Safety Standards Series No.RS-G-1.1．Vienna:IAEA，1999：60-63．

[2] Wakeford R.And now，Fukushima[J].Journal of Radiological Protection，2011，（02）：167-176．

[3] 国际放射防护委员会，著．潘自强，陈竹舟，叶常青，等，译．在放射攻击事件中人员辐射照射的防护，国际放射防护委员会第96号出版物．北京：原子能出版社．2005：45-51．

[4] CTIF，IAEA，PAHO，WHO．Manual for first responders to a radiological emergency，IAEA-EPR-FIRST RESPONDERS 2006．Vienna：IAEA，2006：1-75．