核电厂γ 周围剂量当量率监测质量控制方法探讨

谢卫平 赵喜寰 陈 皞 陈全利

（江苏核电有限公司 连云港 222000）

工作场所γ周围剂量当量率监测的主要任务是选用适当的仪表和测量方法，测定工作场所的γ 周围剂量当量率，检验防护设施的性能，及时发现屏蔽上的漏洞和缺陷以及工艺操作上的问题，做出适当的评价，判断工作人员的安全程度［1］。通常情况下，核电厂在高γ 辐射区域、重要工艺系统区域、人员主要通道区域安装了固定式的γ 辐射监测仪表，以实现对区域γ辐射的实时和远程监测。同时，在监测数据高于仪表设定的阈值时会在辐射监测系统的监盘上发出声光报警，为工作人员及时发现事故苗头、采取补救措施提供依据。对于没有安装γ辐射监测仪表的区域，通常由工作人员使用γ 周围剂量当量率仪表对区域的γ 辐射进行手动测量，以评价区域的γ 辐射是否满足设计要求，并为区域内检修作业的辐射防护措施的制定提供数据依据。

根据国内外发生的超剂量照射的辐射事故分析［2-4］，可靠的工作场所γ 辐射监测是避免辐射事故发生的重要手段之一。为了确保γ 辐射监测仪的监测数据准确可靠，必须对影响监测数据质量的各有关环节进行有效控制。核电厂工作场所γ 辐射监测的对象主要为γ 周围剂量当量率，很少开展定向剂量当量率的监测。因此，本文以核电厂γ周围剂量当量率监测的质量控制作为研究对象，对影响监测质量的各种因素进行分析和讨论，并提出了相应的监测质量控制方法。

1 影响监测质量的典型因素

工作场所γ周围剂量当量率监测是辐射环境评价的基础，也是制定放射性工作人员受照剂量控制限值的依据。在进行γ周围剂量当量率监测任务时，由于各种因素的影响，最终监测结果会存在一定的不确定性，这种不确定性是不可能被完全消除的，但是可以通过制定控制措施使不确定性减小到可以接受的水平。工作场所γ 周围剂量当量率监测质量的典型影响因素见表1。

表1 工作场所γ周围剂量当量率监测质量的典型影响因素Table 1 Typical factors affecting the quality of γ-peripheral dose equivalent rate in the workplace

2 监测质量控制方法制定

2.1 文件制定

在执行工作场所γ 周围剂量当量率监测任务前，需要对监测对象的特点进行研究，明确监测任务的目的和辐射类型，确定监测方法、监测周期和监测位置，并建立监测质量保证制度。除此之外，核电厂还需要根据监测工作场所的γ周围剂量当量率大小、测量准确度要求等选择相适应的监测仪表类型。

2.2 人员技能培训

掌握γ周围剂量当量率监测仪表的正确操作方法、有效地读取仪表测量数据并进行换算，是保证监测结果准确的前提条件。在核电厂，放射性工作负责人的培训需要包含γ周围剂量当量率监测仪表的操作方法、数据换算等理论培训内容，以及常用γ周围剂量当量率监测仪表的实操培训；专业的辐射防护人员还需要培训γ周围剂量当量率监测仪表的测量原理、仪表故障分析判断、测量数据分析等内容；培训结束后需要根据培训内容组织进行理论和实操考核，考核合格后方能上岗。除此之外，核电厂需要定期组织放射性工作人员和专业辐射防护人员进行γ周围剂量当量率监测仪表操作技能复训和考核，确保相关人员及时学习和掌握电站新采购仪表的操作方法。监测人员技能培训和考核方式参考表2。

表2 监测人员技能培训和考核Table 2 Monitoring personnel skills training and assessment

2.3 仪表检定

根据国家相关法规标准的要求，需要对γ 周围剂量当量率监测仪表进行周期检定，以确保仪表的计量性能满足相关要求［5］。γ周围剂量当量率监测仪表的计量性能检定要求见表3。在核电厂工作现场使用的γ 周围剂量当量率监测仪表必须检定合格，且在仪表上张贴检定合格证和校准因子（或者响应因子），以便工作人员能够对仪表的监测数据进行修正，确保数据的准确性。

表3 γ周围剂量当量率仪计量性能要求[6]Table 3 γ-peripheral dose equivalent rate meter measurement performance requirements[6]

2.4 仪表维修管理

仪表在现场使用时，会由于工作人员操作不当等原因造成仪表故障［7］，尤其是影响仪表计量特性的故障，如果继续使用将导致仪表测量数据出现较大偏差，成为辐射安全隐患。为了确保仪表维修质量和对维修过程的控制，避免未修复或者未经过性能验证的仪表误投入现场使用，核电厂必须制定严密的故障仪表维修管理文件。在仪表维修室内，故障、修复中和已修复的仪表需要张贴醒目的标识进行区分，并分开存放，确保故障仪表维修的各相关环节均处于有效管控。同时，核电厂还应根据故障仪表维修的部件和对计量性能的影响，制定不同等级的故障仪表修复后验收制度。核电厂仪表维修分级管理参见表4。

表4 核电厂仪表维修分级管理Table 4 Nuclear power plant instrumentation maintenance hierarchy management

2.5 仪表使用管理

为了确保从事放射性工作人员的辐射安全，核电厂要求工作班组负责人使用γ辐射仪表对作业场所的γ 周围剂量当量率进行自主监测，并实时关注作业场所辐射水平的变化，在出现辐射水平异常升高或者突变时，第一时间组织班组成员撤离现场并按照要求汇报。工作结束后，工作负责人需要使用小件物品监测仪或者表面污染监测仪对使用过的γ周围剂量当量率仪表进行表面污染测量，测量没有异常后由辐射防护人员进行检查验收。

核电厂需要在现场的仪表贮存处设置用于仪表计量性能检验的放射源，并制定各类型仪表的放射源检验判定标准。根据运行核电厂的经验，出于降低仪表检验用放射源对工作人员的影响以及放射源的管理要求，一般选用豁免源作为现场仪表的检验用放射源。

2.6 监测数据处理

在进行监测任务时，监测仪表读取的数据往往需要进行处理，以获取最终所需要监测对象的测量结果。在监测结果的计算过程中，为了确保监测结果的准确性，往往需要考虑仪表刻度因子，该因子由计量检定员在完成仪表检定后填写在仪表检定证书内。同时，核电厂也会将该因子张贴在仪表上，供现场工作人员在进行测量结果计算时使用。式（1）为刻度因子修正公式。

式中：Ḣ为周围剂量当量率的估算值；Ḣ0为周围剂量当量率的仪表读数；Cf为仪表刻度因子。

3 监测实践典型问题讨论

3.1 仪表重复性

重复性是由于仪表的统计涨落引起的，属于仪表固有的计量特性，无法从根本上彻底消除仪表监测数据因为重复性引入的误差。重复性（变量用Vi表示）可以用式（2）表示。

式中：n为重复测量次数；Vi为重复性；Ḣˉi为第i个测量点仪表读数的算术平均值；Ḣji为第i个测量点仪表第j次读数。

3.2 相对固有误差

在进行γ 周围剂量当量率监测时，测量得到的数据都可以看成是一个随机变数，即使所有的测量条件都是稳定的，若进行多次测量所得到的数据也是不完全相同的，而是围绕着其约定值上下涨落［8］。在实际测量中，只能进行有限次测量，即计算得到的算术平均值只能在某种程度上看成是约定值的近似值。测量的次数越多，计算得到的算术平均值就越接近约定值。这就给测量结果带来了误差，影响测量数据的准确度。仪表测量点的相对固有误差（相对偏差）可以用（3）式表示。

式中：Ḣˉi为第i个测量点的剂量当量率算术平均值；ḢiC为第i个测量点的剂量当量率约定值。

3.3 讨论

由式（2）、式（3）和表3可知，重复性的计算比较复杂，且重复性要求测量点的剂量当量率不超过仪表有效测量范围下限的11 倍，因此，在工作现场很难通过仪表的读数直接判断出重复性是否满足表3的要求，一般只能通过实验室的标准辐射场来判断。但对于相对固有误差，可以通过在工作现场设置检验放射源等措施进行快速判断。在工作中通常可以采用如下措施来确保或者判断仪表的重复性、相对固有误差满足表3 的要求：（1）按照JJG 393—2018《便携式X、γ 辐射周围剂量当量（率）仪和监测仪检定规程》的要求定期开展仪表检定，仪表检定合格后才允许使用；（2）涉及到影响仪表计量性能（如更换探测器等）的维修，在仪表修复后需要重新进行检定，确保仪表的重复性、相对固有误差等满足要求；（3）在工作现场设置检验用放射源（一般选择豁免的Cs-137 源），并结合相对固有误差的要求制定出每种型号仪表的判定标准，仪表每次使用前通过检验，用放射源验证仪表的相对固有误差是否满足要求；（4）尽量选择在仪表屏幕上有相对固有误差实时显示的仪表。

4 总结

本文制定的工作场所γ周围剂量当量率监测质量控制方法，可以为同行或者相关单位在制定放射性监测的质量控制方法时提供参考和借鉴。当前尚没有γ 周围剂量当量率监测质量控制的标准文件，各单位在进行质量控制的具体做法上存在一定的差异，后续还需要同行共同努力不断优化和改进监测手段，利用大数据和智能化技术平台，不断完善γ周围剂量当量率监测的质量控制方法，提高监测水平。

作者贡献说明 谢卫平提出了本文的研究思路和论文写作；赵喜寰对论文中监测实践典型问题的分析部分提供了指导；陈皞、陈全利对论文的构思作出了贡献。所有作者均已阅读并认可该论文最终版的所有内容。