核电厂环境监测方案优化

李心涛 韩继伟

摘要：为了吸取日本福岛核事故的经验和教训，进一步提高核电厂的安全运行与管理水平，对广东某核电项目核电厂环境监测设计方案进行了评价分析，梳理了设计方案存在的薄弱环节，根据核安全审评要求，制定了核电厂环境监测优化方案。通过加强实验室应急监测后备能力，降低环境辐射水平及增加气象连续监测站点的数量等，满足了类似福岛核事故情况的环境监测需求，可及时提供实时环境监测数据，为应急指挥部的及时决策提供了有力保障。

关键词：环境监测;福岛核事故;辐射

0 引言

在日本福岛核事故发生之后，为了吸取日本福岛核事故的经验和教训，进一步提高核电厂的安全运行与管理水平，国家核安全局在2012年6月12日编制并发布了《福岛核事故后核电厂改进行动通用技术要求（试行）》（以下简称《通用技术要求》）。而此时广东某核电项目（以下简称核电项目）环境监测方案设计早已完成，环境监测设备已基本到货，正处于设备施工安装阶段，可改进优化的空间小、难度大。

结合福岛核事故的经验反馈，核电项目对环境监测原设计方案进行了评估，梳理原设计方案的薄弱环节，依据核安全审评要求，形成了环境监测设施改进优化方案。

气象与辐射环境监测系统加强了实验室应急监测后备能力，降低了环境辐射水平，增加了气象连续监测站点（以下简称KRS站点）数量，改进了KRS站点失效替代方案、移动环境监测、备用KRS中央站布置等几个方面，满足了类似福岛核事故情况的环境监测需求，及时提供实时环境监测数据，为应急指挥部的及时决策提供了有力保障。

1 问题分析

《通用技术要求》规定核电厂应根据特定的外部事件，完善应急监测方案，并提出了功能、设备两方面的安全要求。通过环境监测原设计方案与安全要求的对比，总结得出如下几个方面的问题。

1.1    环境实验室布置问题

《通用技术要求》规定核电厂监测设施布置应具有合理性和代表性，满足核电厂事故工况下辐射环境应急监测方案规定的设施功能。

核电项目中环境实验室的布置符合环境实验室设置应避开主导风向的下风向的要求，但位于烟羽应急计划区内，在发生应急事故时，仍可能被放射性烟羽污染导致实验室不可用，缺少后备环境监测手段，难以保证有效实施应急监测。

1.2    监测站点布置问题

《通用技术要求》规定核电厂监测站点应考虑与监督性监测站点互补的原则，保证核电厂周围16个方位的陆域原则上都布设至少一个自动监测站房。

核电项目在电厂周边共设置7个监测站点，与《通用技术要求》相比，存在一定差距。需在烟羽计划应急区范围内，结合主导风向、居民密集区等因素增加布点。

1.3    后备监测手段保障问题

《通用技术要求》规定，当极端外部事件导致环境监测设施不可用时，应具备适当的后备宽量程监测手段或及时恢复监测设施可用性的手段，确保为核电厂及其周边环境质量评价提供现场监测数据。

核电项目配置了环境监测车及仪器，但存在环境监测车出现故障的风险，同时KRS监测站点及传输设施也可能在地震等外部极端事件下产生损坏的风险，导致无法执行应急环境监测的功能。因此，后备监测手段仍需加强。

1.4    数据传输功能保障问题

《通用技术要求》规定监测数据传输应具有备用通信方式，保证各监测站点的监测数据能够实时传送到自动监测中央站;在失去外部电源的情况下，自动监测中央站应能保证较长时间（≥72 h）内的数据传输。

环境实验室与应急指挥中心分开布置，环境监测数据处理中央站（即KRS系统中央站）设置在环境实验室内，存在地震情况下中央站不可用，不能向应急指挥部实时传输环境监测数据的风险。

2 改进方案及措施

为解决上述问题，在环境监测原方案基础上，结合福岛核事故的经验反馈，根据国务院对核设施安全检查时对在建核电厂的安全评审要求，充分考虑核电项目实际情况可优化空间，制定了优化方案，主要从环境实验室设置的合理性、监测站点布置的全面性、移动监测的灵活性以及数据传输的实时性几个方面进行改进。

2.1    环境实验室设置的合理性改进

环境实验室位于主导风向上风向约1.3 km处，在发生应急事故时可能被放射性烟羽污染导致实验室不可用，根据《通用技术要求》的规定，需增设后备监测手段。

由于环境实验室已经建设，无法重新选址建设，新建一个备用实验室的方案则会带来较大的建造和运营成本。因此，为确保应急情况下环境实验室的可用性，结合厂址实际情况，核电项目与就近核电项目签署制定应急环境监测互为备用响应流程，详细规定了应急准备、应急响应通知和启动、应急支援行动、应急支援结束等事项，实现了事故情況下的后备监测手段。

环境实验室原设计中配备2台г谱仪，若备用电厂发生应急事故，需要核电项目环境实验室承担备用电厂应急情况下的环境监测任务。此时，2台г谱仪就不能同时满足两个电厂的监测任务。为满足备用电厂的应急监测需求，在原来设备配置的基础上新增1台г谱仪。

2.2    KRS监测站点布置的全面性改进

根据核电项目原始设计，在电厂周边10 km范围内设置7个监测点，其中厂内站3个，厂外站4个，经过详细论证以及与监测系统的比对，结合厂址附近的环境敏感点因素，KRS站点布置改进如下：

（1）厂区范围内的环境监测，根据《核电厂环境辐射监测规定》（EJ/T 1131—2001）等法规标准的要求，并结合具体厂址特征、气象条件等因素及原有HSC环境监测站位的布设情况，同时参考法国及日本滨海核电厂环境监测站位设计原则，沿厂区边界选择增加2个代表性监测站位，使得厂内站点由原来的3个增加到5个。

（2）原厂区外半径10 km范围以内有4个厂外监测站点。通过对厂址10 km范围内的环境敏感点进行重新分析，并结合厂区范围内的监测站位，综合考虑方位均布性及包络性的原则，在核电厂外增加1个监测站点，即位于NE方位4.7 km处的某村委大楼楼顶。该村是厂址10 km范围内人口较多的千人以上居民点之一，是一个较为重要的环境敏感点。

通过改进增加了2个厂内站点和1个厂外站点，使电厂KRS站点达到10个，结合监督性监测系统站点，满足了《通用技术要求》的规定。

2.3    移动监测的灵活性改进

2.3.1    增配环境监测车及仪器

环境监测系统原设计配备一台环境监测车和一套车载便携式辐射测量仪器，不能在事故应急早期尽早监测出放射性烟羽的扩散方向和范围，且可能存在车辆故障风险，导致无法执行应急环境监测的功能。

为避免上述风险，需新增一台环境车和一套车载便携式辐射测量仪器。在事故应急早期，两台环境监测车可同时迅速启动两条线路的巡测，尽早监测出放射性烟云的扩散方向及范围。同时，两台环境监测车可互为备用，符合设备冗余配置原则，降低因设备临时故障而无法执行应急环境监测功能的风险。

2.3.2    KRS站点失效替代方案——新增移动式辐射监测设备

原设计方案中所有KRS站点均未考虑抗震，在发生地震等外部事件导致站点不可用时，仅靠环境监测车的巡测无法完全满足应急响应的要求。为确保尽快获得有用的环境监测信息，为核电厂事故应急提供支持，需要快速恢复监测功能，考虑在KRS站点失效时的替代方案。

10个KRS站点分布在厂内外各处，各站点的电源供应在设计上采取就近取电原则，监测数据通过有线（光纤）和无线两种方式传入KRS中央站，单纯要求提高各站点电力供应和信息传输的安全级别不具备可操作性。因此，对于极端事故工况下可能出现的设备（包括监测设备以及电力供应、信号传输等辅助系统）损坏情况，需采用便携式监测设备通过临时组网进行替代。

具体改进措施为：新增11套移动式辐射监测设备。利用移动式辐射监测设备替代KRS系统固定环境监测站点，并配备自动组网设备，迅速实现事故情况下的环境监测。移动式辐射监测设备包括г剂量率监测设备、风速风向仪、无线数据传输设备、应急电源等。

2.4    数据传输保障的改进

为解决地震工况下环境实验室KRS系统中央站无法确保向应急指挥中心实时传输监测数据的问题，需提高KRS系统中央站所在构筑物的抗震等级。

由于环境实验室已经建设，从经济性和可行性方面分析，提高环境实验室抗震等级的方案难以落实。同时，应急指挥中心作为核电厂应急响应的指挥、管理和协调中枢，已根据改进要求进行抗震优化设计和建造。经过综合评价和分析，核电项目选择在应急指挥中心新增一套应急KRS数据处理中心的方案，增加的应急KRS数据处理中心接收终端包含机柜、服务器、数据采集工作站和配套无线接收装置。同时接受固定站点和移动式辐射监测设备的数据，并实现环境辐射连续监测数据的实时接收、存储和处理功能，满足了发生事故情况下的环境监测数据的可获取性和实时性。

3 对其他项目环境监测系统的建议

对于新建核电项目，环境监测系统在满足系统基本功能的基础上，需参考福岛核事故经验反馈，在设计和配置中关注如下几个方面：

（1）考虑事故时厂区环境实验室不可用的情况，在烟羽应急计划区外建立后备监测手段，最便利有效的措施是与就近核电项目签订合作协议，互为备用，联动响应。

（2）监测站点布置应保证核电厂周围各方位布设的均布性及包络性，同时重点考虑烟羽计划应急区范围内的环境敏感点（如居民密集区），适当增加布点，确保更加全面有效地监测。

（3）配置充足的移动数据监测设施，包括移动监测车及移动监测设备，确保在固定监测站点不可用情况下的移动监测功能有效。

（4）为确保环境监测系统KRS在地震工况下的可用性，可选用提高环境实验室抗震等级、应急指挥中心增设备用应急KRS数据处理中心两种措施，需根据项目特点，并通过技术经济性分析进行选择。

4 结语

在福岛核事故发生之后，核電项目对环境监测系统及设施开展了分析，提出并实施了与就近核电环境实验室备用联动、增加KRS监测站点、增加移动环境监测车及设备、增设备用应急KRS数据处理中心等多个方面的改进，从而提高了环境样品的处理、监测能力，能迅速监测放射性烟羽的扩散方向，有效增强核电厂事故后环境监测体系的有效性，增强了环境监测设施抵抗自然灾害的能力，降低了事故情况下环境监测设施失效导致不能提供技术支持的风险，提高了对事故放射性后果评价的及时性。

[参考文献]

[1] 国家核安全局.福岛核事故后核电厂改进行动通用技术要求：国核安发〔2012〕98号[A].

收稿日期：2020-04-30

作者简介：李心涛（1984—），男，江苏徐州人，工程师，研究方向：核电设计采购管理。