论秦山核电应急环境监测与操作干预水平的有机融合

王贵良

【摘 要】由于干预水平不能在野外快速地加以测量，在实际运用有一定的困难，所以操作干预水平（OIL）已成为核电厂在核事故情况下提出公众防护建议的主要依据之一。目前，国内的大部分核电厂均已事先根据电厂自身的机组特征（事故源项）和环境特征（气象条件等）确定了适用于本电厂的操作干预水平初始值。但操作干预水平（OIL）在核电厂发生核事故的情况下，如何得到有效的执行和及时的修订，目前对许多核电厂来说还是存在着相当大的难度。秦山核电针对操作干预水平（OIL）执行和修订时的难点所在，凭借着多年的实践和运行经验，对秦山核电环境监测系统进行了大量创新性的改造和升级，并巧妙地将应急环境监测与操作干预水平（OIL）进行了融合，使得操作干预水平（OIL）执行和修订时的许多难点迎刃而解。这种融合的成果已在近年的场内外联合应急演习及场内综合应急演习中得到了检验，并获得了核应急专家和考评人员的一致认可。文章将对以上内容进行详细的介绍，希望能为业内同行开拓思路并提供借鉴价值。

【关键词】秦山核电；应急环境监测；操作干预水平

Integration of the Qinshan Nuclear Power Plant Emergency Environmental Monitoring and Operational Intervention Levels

WANG Gui-liang

（CNNP Nuclear Power Operations Management Co.， Ltd， Environmental Emergency Department， Haiyan Zhejiang 314300， China）

【Abstract】Since the intervention level can not be quickly measured in the field， there are certain difficulties in practice. In this case， the operational intervention level（OIL） has become one of the main basis for nuclear power plants to make public protection recommendations in case of nuclear accidents. Currently most of the nuclear power plants have determined the initial value of OIL according to its own unit characteristics（accident source term） and environmental characteristics（weather conditions， etc.）. But how to effectively and timely implement and amend OIL when accident happens is still considered as difficult for most of the nuclear power plants.Aiming the difficulties in OIL implementation and revision， Qinshan Nuclear power plant innovatively transform and upgrade the environmental monitoring system with its years of practice and operational experience， fusing the environmental monitoring and OIL skillfully which successfully solved difficulties in OIL implementation and revision. This achievement has been verified in OTC joint emergency drills and emergency exercises in recent years， and received the unanimous endorsement from nuclear emergency experts and evaluation staff. This article would discuss the above content in detail， hoping to explore new ideas and provide reference for industry peers.

【Key words】Qinshan Nuclear Power Plant； Emergency environmental monitoring； I operational intervention levels

0 前言

由于干预水平是用可避免剂量表示的，可避免剂量在野外无法直接测量，故直接使用比较困难。为改善其可操作性，在核事故情况下放射性物质已发生释放阶段，可以采用操作干预水平（OIL）作为提出公众防护建议及采取相应防护行动的主要依据。秦山核电已事先根据自身机组特征和环境特征确定了适用于秦山厂址的操作干预水平（OIL），并将操作干预水平（OIL）与应急环境监测进行了有机的融合。

1 OIL的定义、分类、修订及应用

1.1 OIL的定义

操作干预水平，英文的单词为：Operational Intervention Level，简写为OIL。OIL相当于用可防止剂量表示的干预水平的可测量的放射性量，表示为环境或食物样品中放射性核素水平或可测量的剂量率。一般可理解为，由相应的干预水平或者行动水平推算得出的水平值，它是可以直接与仪器测量结果或实验室分析结果相比较的量。

1.2 OIL的分类

IAEA-TECDOC-955技术文件中将OIL分为9类，如表1和表2所示。

1.3 OIL的修订

不同的事故源项对操作干预水平的影响是比较大的，所以在事故发生后，为确保操作干预水平的准确性，一旦能够获取详细环境监测结果，就应该立即对操作干预水平进行修订。

OIL的修订主要包括以下几个方面：

（1）根据大气样品中放射性核素的分析结果重新计算OIL1和OIL2；

（2）根据沉降物样品中放射性核素的分析结果重新计算OIL4；

（3）根据沉降物和食品样品中放射性核素的分析结果重新计算OIL6、OIL7 OIL8和OIL9。

OIL3和OIL5不需要修订。

OIL修订过程中需要使用的监测、取样数据有：

（1）周围环境剂量率；

（2）空气样品放射性核素活度浓度；

（3）地面沉积放射性核素活度浓度；

（4）食入、饮水以及牛奶中的各放射性核素活度浓度，主要包括：Cs-134、Cs-137、Ru-103、Ru-106、Sr-89、I-131、Sr-90。

OIL的修订需要依赖于充足的环境数据（详见表3），环境数据充足的情况下，就可以对操作干预水平进行修订。

表3 需要修订的OIL所依赖的环境数据

1.4 OIL的应用

操作干预水平的应用就是将应急环境监测到的剂量率与OIL值进行比较，给出相应的应急防护行动建议。

操作干预水平是核事故情况下进行干预的主要依据之一，核事故的不同阶段，所使用的操作干预水平可分为：

（1）操作干预水平初始值：是核事故未发生前，预先给出的核电厂操作干预水平默认值。

（2）操作干预水平计算值：即事故发生后，根据核电厂实际事故工况和气象条件计算的数值。

（3）操作干预水平修订值：是核事故发生后，放射性核素出现大量释放，在事故状态稳定、实际监测数据充足可靠情况下，依据环境数据监测结果对操作干预水平进行修订所得到的值。使用修订值更能反应核事故的真实情况。

在应急防护行动决策时，对应的仪器监测结果或者实验室分析结果超过操作干预水平值时，建议采取相应的防护行动。OIL涉及的环境仪器监测项和实验室分析项包括：

（1）烟羽环境剂量率（mSv/h）；

（2）地面沉积环境剂量率（mSv/h）；

（3）地面沉积中I-131活度浓度（kBq/m2）；

（4）地面沉积中Cs-137活度浓度（kBq/m2）；

（5）食物、水或牛奶样品中I-131活度浓度（kBq/kg）；

（6）食物、水或牛奶样品中Cs-137活度浓度（kBq/kg）。

不同类别的OIL采用各自的环境仪器监测项和实验室分析项作为比较对象，OIL1、OIL2的比较对象为烟羽环境剂量率，OIL3、OIL4、OIL5的比较对象为地面沉积环境剂量率；OIL6、OIL7的比较对象分别为地面沉积中I-131和Cs-137活度浓度；OIL8、OIL9的比较对象分别为食物、水或牛奶样品中I-131和Cs-137活度浓度。

2 OIL应用及修订时的难点所在

OIL应用最关键的是要通过监测快速获得大量的外照射剂量率数据，并将监测到的数据与OIL值进行比较，给出相应的防护行动建议。

OIL修订的关键是要快速获得样品中详细的放射性核素分析结果和准确的气象数据。然后根据放射性核素分析结果和气象数据计算得到更为准确的OIL修订值。

下面就OIL应用和修订时面临的难点进行具体分析：

（1）事故情况下OIL要得到有效的执行，必须能够快速获取大量的环境监测数据。仅仅有了OIL值和环境监测值，还是不足以及时做出防护行动建议的。因为防护行动的对象是受到核事故影响的具体到某一地点的人群，而且OIL本身的取值也是随距离事故机组的远近而发生变化。所以要想及时的做出防护行动建议，必须将环境监测值精确的定位到某一地点以并且还要标出该地点的名称，另外还要知道监测地点距离事故机组的距离，而负责环境监测的人员不可能记住区域内的所有地点名称，也无法准确的计算距离。所以OIL在具体执行时存在着非常大的难度。

（2）OIL修订时同样面临着与OIL执行时一样的困难，除此以外OIL修订时所需的数据就不仅仅是剂量率一个数值了，还需要很多核素的具体数据，如何将大量的数据快速的准确无误的传送到指挥人员手中又将成为一个难题。

3 秦山核电应急环境监测与OIL的融合

3.1 秦山核电应急环境监测

根据事故性质和规模，应急环境监测分为事故早期环境监测、事故中期和后期环境监测。早期监测的主要任务是对烟羽的追踪和监测，为早期评价事故的性质和估计事故源项提供实际监测数据。中期监测的重点在于对地面沉积的评价，测量项目包括地面沉积引起的辐射剂量率，地表污染水平，以及植物、土壤和水体（饮水）的污染水平。在事故晚期，重点是对由食入危害的途径的监测，监测项目除中期监测中规定的以外，增加对粮食作物、蔬菜、水果及其它农作物的监测、与食物链有关的陆地和水生动物以及水体底泥的监测。

3.1.1 秦山核电事故早期应急环境监测包括陆域环境巡测、海域环境巡测、实验室分析及固定环境监测点

1）陆域环境巡测

陆域环境巡测是通过应急环境监测车进行巡测。巡测项目包括：环境γ剂量率、风向、风速、地表污染水平和空气样品气溶胶与气碘采集。

2）海域环境巡测

海域环境巡测是通过海事巡逻艇进行巡测。巡测项目包括：环境γ剂量率监测、风向、风速、海上气溶胶、气碘取样。

3）环境实验室分析

环境监测实验室测量数据包括：空气中γ核素活度浓度、空气中放射性碘同位素浓度、气溶胶中总α、总β活度，计算α、β比值和热释光剂量计（TLD）累积剂量与平均剂量率。

4）固定环境监测点

秦山核电在厂址10km范围内设置了固定环境γ监测站、地面气象观测场和气象铁塔，监测数据传送到应急控制中心。

3.1.2 事故中后期主要是对地面沉积外照射、吸入再悬浮核素内照射和食入被污染饮水和食物的内照射等重要照射途径进行监测

监测的项目包括：空气介质放射性活度，气溶胶、沉降物及空气放射性碘同位素、氚、C-14样品，地面沉积引起的辐射剂量率和地表污染水平，水体（饮水）的污染水平，粮食作物、蔬菜、水果，陆地和水生动物，奶及其制品中H、14C、放射性碘、90Sr、γ核素含量。

3.2 应急环境监测与OIL的融合

秦山核电针对OIL执行和修订时面临的难点，对应急环境监测工作做了大量的优化，新增了部分环境监测设备，并对已有环境监测系统和设备进行了大量的升级和改造，建立了应急资源地理信息系统，并最终通过将环境监测系统、OIL系统以及应急资源地理信息系统的巧妙融合来破解OIL执行和修订时的难点。

3.2.1 应急环境监测车

在事故应急状态下，监测车作为应急环境监测的重要组成部分，可快速测量区域内环境γ辐射水平，并具有风向风速测量、气溶胶、气碘样品采集、TLD取放样功能。为配合OIL的执行，秦山核电新增环境监测车1辆，形成双车同时监测的能力。同时为解决OIL执行和修订时面临的难点，对监测车上的设备进行了升级和改造：一是，在监测车上配备GPS定位系统，对监测点位进行精确定位；二是，新增γ谱仪为OIL修订提供数据；三是，在监测仪器和车载计算机上配备专用软件和无线模块，使监测仪器测到的环境数据能够实时传送到车载计算机中；四是，在监测车上配备无线通信设备，将监测点的坐标及车载计算机中监测数据实时传送至应急控制中心的专用服务器中（见图1和图2）。

图1 环境巡测车的行进信息

图2 环境巡测车传送至应急控制中心的测量数据

3.2.2 海域环境巡测

在海域中进行环境监测时，采用了与环境监测车同样的改造手段。将GPS定位系统，具有无线模块和专用软件计算机及监测仪器，以及无线通信设备带到海事巡逻艇上，组成一个小的具有无线传输功能的监测系统，将海上的监测数据实时传送至应急控制中心的专用服务器中。

3.2.3 固定环境监测点

为配合OIL的执行，秦山核电根据人口分布的变化情况，及时在相应点位增加了固定环境监测点，使秦山地区附近固定环境γ监测站达到了14个（见图3），自动气象站达到了8个（见图4），组成了一个较为完整的环境辐射和气象监测系统。并对以前的单线路传输进行了升级，改为光纤或无线电台双线路传输，无线传输与有线传输构成冗余传输体系，互为备用。固定监测点备有18个便携式电池，每个备用电池可维持72小时用电需求。秦山核电还增配了足够数量的γ剂量率探测器、可携式电源、数传电台作为备用连续监测设施，即使固定监测点及监测设备严重受损，环境监测组可以快速恢复环境γ连续监测系统，并且可以根据评价需要临时增设环境γ剂量率监测点，确保应急控制中心获取足够数量的监测点现场环境γ辐射数据。

另外，为获取更多更全面的气象数据，秦山核电与浙江省气象局签订了服务协议，将浙江省境内实时气象数据传送至秦山核电应急控制中心。

图3 固定环境γ监测站

图4 固自动气象站

3.2.4 环境实验室分析

建立了环境监测数据库，将实验室分析、测量获取的数据上传到应急控制中心的的专用服务器中。OIL系统自动从服务器中获取环境分析数据，用于OIL的修订计算。

3.2.5 建立秦山核电应急资源地理信息系统

为确保核事故情况下，能及时的为应急防护决策提供支持信息，秦山核电在GIS地理信息平台上开发建立了应急资源地理信息系统，该系统具有对电厂设施和厂址地理信息的三维显示功能，以及周边道路、村庄、学校、医院等信息的定位及查询显示功能。

3.2.6 环境监测系统、OIL系统以及应急资源地理信息系统的融合

环境监测系统将应急环境巡测车和海事巡逻艇监测到的环境辐射数据及监测点坐标、固定环境监测点监测到的环境辐射数据及气象数据，环境实验室的分析数据上传到应急中心的数据服务器中。

OIL系统从数据服务器中读取环境辐射数据、坐标数据和气象数据对OIL值进行计算和修订，并将监测到的剂量率与OIL值进行比较，给出防护行动建议以及坐标信息。

应急决策系统根据OIL系统给出的防护行动建议以及坐标信息，在应急资源地理信息系统上给出对应的需要采取防护行动的居民点信息，并在应急指挥中心的大屏幕上进行显示（见图5），为应急指挥人员在干预行动的决策上提供可靠的依据。

图5 防护行动建议信息

4 结论及建议

秦山核电根据OIL执行和修订时面临的困难，针对OIL系统的执行和修订，从顶层设计入手，对环境监测系统、OIL系统以及应急资源地理信息系统进行了有效融合。并对各系统的改造和建立分步骤予以细化和落实，已形成了一个能够快速执行，并能根据情况及时修订的操作干预水平决策系统，为秦山核电在核事故情况下快速响应、有效决策提供了可靠保障。

秦山核电的操作干预水平决策系统已在2014年方家山首次装料前的场内综合应急演习、场内外联合演习以及2015年场内综合应急演习中得到了多次检验，并获得了国内核应急专家和考评人员的一致认可。

同时为保证操作干预水平决策系统在今后能够持续的有效运作，建议在以下方面要继续做好相关工作：

（1）要对外部环境重要信息（人口、道路等）的变化进行跟踪和收集，及时对应急资源地理信息系统中的内容进行更新和补充；

（2）要随着海盐居民点的变动，及时考虑在新的重要居民点区域适当增加环境监测点的布点。

【参考文献】

[1]IAEA-TECDOC-955， IAEA. Generic assessment procedures for determining protective actions during a reactor accident[Z].

[2]秦山核电厂/秦山第二核电厂/秦山第三核电厂场内应急计划[Z].

[3]秦山核电应急干预原则和操作干预水平（EP-QS-129）[Z].

[4]应急环境监测（EP-QS-127）[Z].