核安保事件辐射监测方案设计

2021-08-07刘厚东邹树梁

科技创新与应用 2021年21期

关键词：处理单元放射源放射性

刘厚东，邹树梁*

（1.南华大学资源环境与安全工程学院，湖南衡阳421001；2.核设施应急安全作业技术与装备湖南省重点实验室，湖南衡阳421001）

1 研究背景

核能事业的持续健康发展离不开核安保。总结国内国外核电及核电安全技术的发展趋势，进一步展望核安保事件发展的前沿动态有利于我国把握核安保事件关键技术的研发重心，切实解决我国核安保事件技术重要需求和关键科学技术难题。

1.1 国际核安保发展现状概述

IAEA提出，全球核安保体系是由世界各国共同合作并增强战略共识、建设共同平台构成的。现阶段，该体系由四个重要元素构成，且IAEA列出了的核和辐射反恐、防恐核安保领域具有法律约束力与非约束力的国际立法手段有制止核恐怖主义行为国际公约（ICSANT）、核材料实物保护公约（CPPNM）；联合国安理会决议1373（2001）与1540（2004）；核材料与核设施实物保护；行为准则以及放射源进出口增补导则等。

1.2 国内核安保发展现状概述

在我国，核安保从属于公共安全体系。我国政府采取的强有力措施有：加强涉核设施的保护并且对放射性材料施以强有力的监管措施。我们还建立了以防止核扩散与实现核安保的管制进出口机制，在管理层面，对相关执法从业人员进行知识培训，加强执法力度。可以看到，核安保机制与管理措施正在我国逐步成型。

1989年，我国颁发了《放射性同位素和射线装置放射防护条例》，而进入21世纪后又相继出台了《中华人民共和国放射性污染防治法》《放射源编码规则》《放射源进出口许可证办理要求》等文件与规章制度。这些制度的制定为我们加强放射源方面的管理提供了制度保障。同时，环保部也在相关问题上进行了全面的规划；比如，将我国现有的25个城市放射废物库作为基础，对全国范围内的废物库进行了摸底排查，推进了放射性源头的统一管理。我国海关也开始采用最新的探测技术与管理手法，以更大的力度对放射源的违规进出口进行执法检查。在此方面付出巨大努力的不止我们的执法部门与政府机构，我国的军控智库、各类研究所与企业，也在相关目标上积极响应国家精神，努力提升对相关领域技术的开发、管理的加强，特别是为了防止恐怖分子对放射源的觊觎，我国计划用五年的时间，将境内的放射源总体情况进行摸排、梳理，努力建立健全的安保机制、对高风险因素进行实时监控。在与其他国家交流合作的基础上，提升我国对于核安全监管水平。

1.3 我国核安保现状概述

我国已建立了较为完善的核安保事件组织体系和法律体系，目前仍密切跟踪国际最新安全要求完善体系建设;核安保事件技术与装备研究方面，我国仍处于起步阶段，尚缺乏较为成熟的核安保事件技术和完备的装备。核安保事件同其他灾害事故一样，具有发生时间上的突然性，并且有影响范围广、涉及人数多、作用时间长的特点，特别是核安保事件对社会和人们心理的影响极大。然而，目前我国对放射源的管理、运输、使用以及存储仍旧存在诸多薄弱环节。截止到2018年，我国现有各类放射源数量达到8万枚，其中废源数量达到2.4万枚，超过2000枚无有效监管被称为“孤儿源”。综上，建立和完善核安保辐射监测系统十分必要。

2 辐射监测方案设计

环境污染问题一直是我国一个不可忽视的问题，环境污染带给我们的巨大后果是需要数十年甚至几代人的时间才能完全消除。我们在认识到环境污染带来的巨大危害后，要举一反三地认识到辐射环境监测是更为重要的检测手段，放射性污染可能带来的危害远比普通化学污染带来的危害更为持久和致命。为了减少核事故带来的公共财产损失和社会影响，必须将建设科学且完整的辐射监测系统提上日程。辐射监测系统是通过辐射探测器（如电离室、碘化钠、半导体等为材质制作成的探头）将不同监测对象（固、液、气）的放射性粒子α、β、γ和X射线转化为可测量的电信号，再将电信号转化为直观可视的数字信号，从而实现对放射性物质的实时监测的系统。

2.1 区域辐射监测

区域辐射监测系统由γ剂量率监测、气载放射性活度监测、中子剂量当量率监测等监测通道组成。各监测通道由探测器、数据就地处理单元等主要设备组成，当出现异常时，设备发出警报。

监测站点具有防风、防雨、防雷、保温、隔热等功能。满足在核安保事件发生时，开关电源、蓄电池和起动设备长期运行的条件和无人值守的要求，以应对极端天气和恶劣的户外环境，空气探测器在线检测辐射信号，并发出不同的警戒级别，探测系统在检测所属安全区的过程中，大气探头一旦检测到表面放射性污染超过阈值，就会立即报警或发出报警信号，便于相关部门及时采取措施应对。监测层次如图1所示。

图1 监测层次示意图

2.2 环境监测站点信息化结构

环境在线监测站点设有碳监测仪、气体采样器、气溶胶采样器、氚气采样器、高流量气溶胶采样器、溴化镧伽马能谱仪、气象观测仪器等。通过硬件升级、核仪器转换、数据采集平台、实时数据采集、实时信息采集、设备状态数据采集和测量的数据记录，实现辐射监测仪器在无人值守情况下的连续在线监测。同时监控状态信息、空调风机数据、设备运行状态、供电装置、光开关、无线通信模块状态信息，通过通信或硬接线系统接入现场，进行24小时实时监控和智能控制调节，确保所有数据的实时采集、设备运行环境的稳定和网络安全。完整的环境监测站信息系统由4个主要部分组成，如图2所示。

图2 监测信息系统主要部分框图

2.3 就地辐射处理单元

就地辐射处理单元（如图3所示）作为通用二次仪表，其主要功能包括与粒子探测器的连接、探测电源和通过RS485总线的探测器数据、显示辐射输出测量和报警信息、存储历史数据和异常事件以及外部模拟/数字输入/输出、RS485数据通信、网络通信等。硬件电路主要基于核心微控制器、SDRAM、液晶显示器、实时时钟、存储器、RS485通信接口、网络接口、数字i/o电路、模拟i/o电路等外围电路。如图4所示。