田湾核电基地一期工程1、2号机组运行流出物排放致公众剂量十年评价(2007—2016年)

姜孔华，刘晗晗，田 庆，孙开斌

(中核集团江苏核电有限公司， 江苏 连云港 222042)

田湾核电站位于江苏省连云港市连云区田湾，厂址规划建设8台百万千瓦级压水堆核电机组，一期工程1、2号机组于2007年投入商业运行，二期工程3、4号机组2018年投入商业运行，三期工程5、6号机组正在建设。

核电站正常运行时有气载流出物、液态流出物排放到环境中，其包含的放射性核素通过特定的迁移途径进入食物链，最终对电站周围的公众受到的剂量产生影响。根据国家标准《核辐射环境质量评价一般规定》[1]的规定，核电厂运行期间需开展放射性物质释放对周围公众产生的剂量进行评价，评价指标为关键人群组的个人年有效剂量以及评价范围内集体有效剂量。GB 18871—2002[2]规定实践使公众中关键人群组的成员所受到的年有效剂量不应超过1 mSv，GB 6249—2011[3]要求任何厂址的所有核动力堆向环境释放的放射性物质对公众中任何个人造成的有效剂量每年必须小于0.25 mSv的剂量约束值。

根据国家法规要求，田湾核电站开发了公众剂量评价系统。系统采用适合厂址环境特征的大气扩散、地面沉积模式和参数以及水体稀释因子，并根据厂址周围公众生活习性和食物链参数，利用电站正常运行期间气载流出物、液态流出物中相关核素的实际排放量作为源项，对关键人群组的个人年有效剂量和集体有效剂量进行评价。

1 评价范围与子区划分

正常运行工况下空气中放射性核素年均浓度分布的计算采用扇形网格法：扇形区划分为16个方位，径向在80 km范围内，按半径为1、2、3、5、10、20、30、40、50、60、70、80 km划分为12个圆环，总共16×12=192个子区。计算时分别取圆环中心径距为0.5、1.5、2.5、4.0、7.5、15、25、35、45、55、65、75 km。

2 气载流出物排放所致公众剂量

2.1 气载流出物排放所致公众剂量的计算模式与参数

气载流出物对厂址半径80 km范围内评价区内公众造成的辐射剂量主要为空气浸没照射DEA、地面沉积物外照射DEG、吸入空气内照射DEI、食入陆生动植物食品内照射DEE，气载流出物排放所致公众个人有效剂量DE1为以上各途径所致有效剂量之和：

DE1=DEA+DEG+DEI+DEE

(1)

以上各气态途径的计算模式详见田湾核电站正常运行期间放射性释放公众辐射剂量计算系统(模式和参数)[4]。

在计算运行状态下气载流出物对公众的辐射剂量中，所使用的参数如下：惰性气体的空气浸没照射有效剂量转换因子取自国家标准《电离辐射防护和辐射源安全基本标准》[2]，其余核素的空气浸没照射和地面沉积外照射剂量转换因子取自IAEA(国际原子能机构)安全报告第19号[5]。空气吸入内照射有效剂量转换因子与食入内照射有效剂量转换因子取自国家标准《电离辐射防护和辐射源安全基本标准》。各核素的转移系数取自IAEA第19号安全报告[5]，公众(婴儿、儿童、青少年、成人)呼吸率参数取自国际放射防护委员会(ICRP)第71号出版物。

2007—2010年公众剂量评价计算时所用的人口数据是苏州热工所2007年所做的《田湾核电站扩建工程人口分布及食谱调查报告》，2011—2015年评价计算时所用的人口数据来自国家海洋局第一研究所2011年编写的《田湾核电站3、4号机组工程项目设计阶段人口、环境及外部事件补充调查报告》，并考虑到各年份江苏省人口增长率以及田湾核电站厂址80 km范围内各年龄组的加权平均比例修正得出。2016年评价计算时所用的人口数据来自中国核电工程有限公司2016年5月完成的《田湾核电站3、4号机组工程项目厂址周围人口、环境、食谱及外部人为事件调查报告》，并考虑到江苏省2016年的人口增长速率以及田湾核电站厂址80 km 范围内各年龄组的加权平均比例修正得出。

2007—2015年剂量计算中所用的居民食谱数据、生活习性数据、动植物养殖和种植数据，采用了一期工程装料阶段苏州大学放射医学研究所2001年9月所作的《田湾核电站周围居民膳食和习性调查报告》，并根据原苏州热工所2007年所作的《田湾核电站扩建工程人口分布及食谱调查报告》作了适当修改，计算个人剂量时取居民膳食和习性调查报告中的最大值，而计算集体剂量时，采用报告中给出的平均值[6-7]。2016年剂量计算中所用的居民食谱数据、生活习性数据、动植物养殖和种植数据，取自《田湾核电站3、4号机组环境影响报告书(建造阶段)》。

田湾核电站厂址半径80 km评价区内含苏北和鲁南部分地区，其中苏北地区约占评价区陆域面积的80%。评价区内居民的饮食和生活习惯基本相同。居民主食以小麦和大米为主，兼食少量的薯类和杂粮；肉类消费以猪肉居首，禽肉次之，牛羊肉较少；各类居民对叶类蔬菜的年消费量最大，其余为果实类和根茎类蔬菜，最少为水生类蔬菜。水果和奶及其制品是城镇居民人均消费量最大，粮食以农民消费量为最大。随着社会经济发展，电站半径80 km评价区居民生活水平不断提高，居民膳食结构有所变化，3、4号机组建造阶段调查的肉类、蛋类、奶类年度摄入量相比于2001年9月《田湾核电站周围居民膳食和习性调查报告》的数据明显升高，大米、面食、蔬菜等摄入量有所波动。

2.2 一期工程两台机组气载流出物排放量及其所致公众剂量

田湾核电站正常运行时，气载流出物在大气中的迁移和扩散参数源于厂址气象铁塔观测的全年气象数据，采用高斯烟羽扩散模式，应用田湾核电站放射性释放辐射环境评价系统计算年均大气弥散因子和地面沉积因子，该模型中考虑了混合释放、烟云抬升、烟云下洗、建筑物尾流及静风等因素的影响。

气载流出物的源项计算方法如下：定期测量惰性气体中主要核素的活度浓度，分析的核素有Ar-41、Kr-88、Xe-133、Xe-135；定期分析卤素和气溶胶中I-131、I-133、Cs-134、Cs-137、Co-60和Mn-54等核素。以核素活度浓度与相应的排放气体体积计算排放量，如测量结果小于探测下限，则以探测下限的1/2参与统计(1)2009年及以前是以探测下限参与统计。。根据电站各年度发电量(单位：GWa)对当年液态流出物排放量进行归一化，历年气载流出物归一化排放量列于表1。

根据气载流出物各核素排放量，利用田湾核电站放射性释放辐射环境评价系统计算的气态各途径对关键居民组的剂量列于表2。

表1 各年度气载流出物各核素归一化排放量(GBq/GWa)Tab.1 Normalized releases of radionuclidesin gaseous radioactive effluent(2007-2016)

表2 气载流出物通过各途径对关键居民组造成的有效剂量(Sv/a)Tab.2 Effective dose to critical groups caused by gaseous radioactive effluent through various channels (Sv/a)

3 液态流出物排放所致公众剂量

3.1 液态流出物排放所致公众剂量的计算模式与参数

液态流出物对厂址半径80 km范围评价区内公众照射途径主要为海上活动外照射DEW、岸边沉积物外照射DES、食入海产品内照射DEP三种途径，液态流出物排放所致公众个人有效剂量DE2为以上各途径所致有效剂量之和：

DE2=DEW+DES+DEP

(2)

以上各液态途径的计算模式详见田湾核电站正常运行期间放射性释放公众辐射剂量计算系统(模式和参数)[4]。

在计算运行状态下液态流出物对公众的辐射剂量中，所使用的参数如下：食入有效剂量转换因子采用GB 18871—2002中的数据，公众食用的海产品(鱼类、甲壳类、软体类以及藻类)的浓集因子取自IAEA第19号安全报告[5]。评价计算时采用的稀释因子见表3。

目前评价公众剂量的软件是由苏州热工研究院2015年开发的，计算液态途径导致的关键人群组的个人年有效剂量时，采用3、4号机组环境影响报告书(建造阶段)给出的5 km范围内不同年龄组年人均最大食物消费量和排放海域活动时间，保守估算厂址NE方位2～3 km高公岛乡渔民，NNE方位1～2 km柳河村渔民，WNW方位2～3 km东崖屋渔民，以及厂址WSW方位1～2 km高庄村南山湾渔民的公众辐射剂量。在计算液态途径导致的半径80 km内公众集体剂量时，则是使用各年龄组和职业的年平均食谱和生活习性因子，得到80 km范围内各子区各年龄组的个人平均受照射剂量，使用各子区各年龄组的个人平均有效剂量分别乘以各子区相应的人口数，得到各子区各年龄组的集体有效剂量，最后相加得到80 km范围总的集体剂量。对于20 km范围内的居民组，计算时假设食入的海产品全部来自近区海域，居民海上游泳和划船都在近区海域；对于20～80 km范围内的居民，假设食入的海产品全部来自远区海域，此范围内居民的海上游泳、划船时间假设为零。这种处理方式在一定程度上导致了80 km范围内公众集体剂量多数情况下主要来自于气态途径，而关键人群组的关键照射途径多数情况下主要来自于液态途径。

表3 液态流出物核素稀释因子[4]Tab.3 Radioactive liquid effluent dilution factor

3、4号机组环境影响报告书(运行阶段)采用了中国水利水电科学研究院于2014年6月完成的《连云港海滨大道跨海大桥和徐圩港区防波堤工程与田湾核电站相容性研究—温排水、低放废水数值模拟计算报告》给出的水体稀释因子，即厂址排放口5 km范围内海域放射性核素的稀释因子为0.340，5～10 km海域放射性核素的稀释因子为0.112，10～20 km海域放射性核素的稀释因子为0.045，20～80 km海域放射性核素的稀释因子为0.024。与目前剂量评价软件所用的稀释因子(表3)有一定差异。

3.2 一期工程两台机组各年份液态流出物排放量及其所致公众剂量

液态流出物在水体中稀释模式根据田湾核电站建设时期开展的废水排放物理模型试验和数值模拟计算成果以及相关导则推荐参数，按照近区和远区取不同的稀释因子的方法，估算海域海水中的放射性核素浓度和岸边沉积量，从岸边沉积外照射、海上活动外照射、食入海产品内照射三个照射途径评价液态流出物对公众造成的辐射剂量。

液态流出物的源项计算方法如下：实验室γ谱仪测量Mn-54、Co-58、Fe-59、Co-60、Sb-124、I-131、Cs-134、Cs-137等主要核素的活度浓度，以各核素活度浓度与排放体积计算排放量，如测量结果小于探测下限，以探测下限的1/2参与计算(2)2009年及以前是以探测下限参与统计。。历年液态流出物归一化排放量列于表4。

根据液态流出物各核素排放量，利用田湾核电站放射性释放辐射环境评价系统计算的液态各途径对关键居民组剂量列于表5。

表4 各年度液态流出物中各核素归一化排放量(GBq/GWa)(3)2010年及以前未开展液态途径碳-14排放量统计。Tab.4 Normalized releases of radionuclidesin liquid radioactive effluent(2007—2016)

表5 各年度液态流出物各途径对关键居民组的有效剂量(Sv/a)Tab.5 Effective dose to critical groups caused by liquid radioactive effluent through various channels(Sv/a)

4 流出物排放所致关键人群组的个人年有效剂量与80 km范围内集体剂量

根据各年度流出物的排放量、气象数据以及其他相关参数，经评价计算，得出的最大个人有效剂量与关键人群组、关键照射途径、关键核素(以下简称“三关键”)列于表6，各年度公众集体有效剂量列于表7。

表6 关键人群组的个人年有效剂量与“三关键”[6]
Tab.6 Individual annual effective dose of critical group, critical group, critical exposure pathway and critical nuclide

年份关键人群组的个人年有效剂量(Sv/a)关键人群组关键照射途径关键核素2016年1.17×10-7NNE1～2km 柳河村渔民食入陆生食品C-142015年6.22×10-8NNE1～2km 柳河村渔民食入海产品C-142014年1.17×10-7NNE1～2km 柳河村渔民食入海产品C-142013年1.29×10-7NNW1～2km 东崖屋成人食入海产品C-142012年1.12×10-7NNE1～2km 柳河村渔民食入海产品C-142011年2.58×10-7NNE1～2km 柳河村渔民空气浸没Co-602010年2.19×10-7NNE1～2km 柳河村渔民食入陆生产品C-142009年2.05×10-7NNE1～2km 柳河村渔民岸边活动Co-602008年2.93×10-7NNE1～2km 柳河村渔民空气浸没Co-602007年2.38×10-7NE2～3km 高公岛乡渔民岸边活动C-14

表7 公众集体有效剂量及组成(人·Sv/a)[6]Tab.7 Public collective effective dose(man·Sv/a)

与田湾核电一期工程装料阶段环境影响报告书中的“三关键”(关键居民组为柳河村渔民，关键途径为空气浸没外照射，关键核素为Kr-88)相比，2007年、2013年关键居民组有所变化，其中高公岛村与柳河村相邻。关键居民组的评价结果主要受风向影响，以2013年为例，2012年100 m高度主导风向为ENE(9.44%)，次导风向为E；2013年100 m高度主导风向为SW(11.65%)，次导风向为WSW，与2012年相比主导风向、风频和次主导风向变化比较明显。经分析，由于气象参数的变化导致关键居民组发生变化是合理可信的。2007—2016年关键照射途径、关键核素的变化则主要是由于各年度排放的源项与装料阶段使用的设计源项有较大差别，各年度各核素排放量也有较大的不同，并且各年度气象参数(主导风向、降雨量等)也不同所致。一期工程装料阶段关键核素Kr-88源项为2.10×1013Bq，而2007—2016年Kr-88排放量均为1.0×1011Bq量级，约为装料阶段的1%。以2009年为例，2009年关键居民组的个人年有效剂量明显小于2008年的数据，主要是由于气态源项中对关键居民组所致剂量占重要比例的Kr-88、Ar-41和Co-60均有较大程度的减少，也是导致液态途径成为关键照射途径的主要原因。

5 流出物归一化排放量与国家标准及UNSCEAR 2008年报告的比较

田湾核电站放射性流出物归一化排放量满足国家标准《核燃料循环放射性流出物归一化排放量管理限值》[8]要求。各年度液态流出物中氚、其余核素归一化排放量均小于UNSCEAR 2008年报告[9]给出的数据；除2011年气溶胶归一化排放量外，气载流出物各类核素归一化排放量均小于UNSCEAR 2008年报告给出的数据。各年度气载、液态流出物归一化排放量列于表8。

表8 各年度气载、液态流出物归一化排放量(GBq/GWa)Tab.8 Normalized emissions of gaseous and liquid effluent (2007—2016)

注：1)国家标准GB 13695—92中没有气载、液态途径碳-14排放的管理限值，UNSCEAR 2008年报告中1998—2002年间压水堆的统计数据未给出液态碳-14的归一化数据；2)其他处“—”表示未开展碳-14监测。

6 结果讨论

(1)田湾核电站一期工程环境影响报告书(首次装料阶段)[10]给出的周围公众最大个人剂量为2.27×10-6Sv/a，公众集体有效剂量为1.35×10-1人·Sv/a，电站运行后(2007—2016年)周围公众受到的最大个人剂量与公众集体有效剂量均小于一期工程环境影响报告书(首次装料阶段)给出的数值。

(2)电站投入运行后，气载、液态流出物的释放对周围公众造成的年最大个人有效剂量远小于国家标准GB 6249—2011给出的剂量约束值0.25 mSv/a。

(3)世界范围内天然本底辐射对成人造成的平均有效剂量为2.4 mSv/a[11]，电站各年度流出物排放对周围公众造成的最大个人有效剂量比此数值低3～4个数量级。

(4)各年度流出物归一化排放量均小于国家标准GB 13695—1992给出的排放管理限值。

通过以上对比与分析，田湾核电站在安全稳定运行的同时，各年度流出物排放对周围公众造成的影响很小。