核电厂流出物排放氚的化学类别及监测方法

李文政

（辽宁省生态环境监测中心，辽宁 沈阳 110000）

氚是氢的同位素之一，同时也是经过裂变动力之后排放出来的关键放射性气体，是热核聚变实验堆中的关键原材料。在对氚进行监测时，始终将氚作为辐射防护以及环境监测方面的关键内容，而在对氚进行研究时，也需要不断优化国内与之相关的监测技术及设备，从而达到环保的目的[1]。

一般情况下，在对排放氚进行监测时，应该提前了解待监测流出物的具体资料与监测重点，清楚待测实体的基本状况，并合理有效地收集相关的地质数据、原始设计信息、平时的监测记录、原始测试数据及资料等，不断优化健康监测的形式和内容。通过采用合理的监测技术，结合相应的监测标准，采用科学合理的方法以及利用相应的监测和检测仪器，进一步开展监测工作，同时还要对最终结果进行评价，总结核电站污水的基本情况，并做出分析报告。

1 监测排放氚的意义及存在的问题

在对核电厂流出物项目进行监测时，如果相关监测设备不足或设计不恰当、不合理等都会给施工项目的监测结果造成消极影响，因此需要重点关注对核电厂流出物的质量监测。由于氚监测技术不同于其他监测实施领域，不可能通过单独监测每个结构来确定质量是否受到影响，所以需要利用非破坏性的监测手段。当了解了排放氚所含有的成分后，就能更好地维护核电厂的环境质量。所以，提高核电厂流出物监测技术具有非常重要的意义，并且需要对其展开广泛地宣传与应用[2]。

在对核电厂流出物进行监测时，需要合理确定现场操作设备是否可以直接应用到监测工作中，并对监测结果进行评价。但是，当前阶段，监测核电厂流出物的试验还存在着大量问题，比如用于检测的样品与实际工程的试件材料的质量存在差异，要想准确呈现试验结果并对核电厂流出物发挥指导作用是存在一定的困难的；同时，如果没有对核电厂项目的现场施工开展详细的监理工作，就无法体现监理的实际作用；另外，如果所抽查的样品不能及时送检，且在未得到检测结果前就开始施工，就无法使核电厂流出物的检验发挥作用。

2 核电厂流出物排放氚的监测现状

由于我国在监测核电厂排放氚流出物方面起步较晚，所出台的针对核电站设施流出物以及环境监测的规章制度也不够健全，部分核电厂的流出物监测工作还需要在以下几方面进一步优化完善；（1）监测水平和监管标准不相符；（2）一些监测项目并不具备完善的参考条件，特别是没有将国际新标准中有关排放氚的气态流出物转化成与我国核电厂相关的标准；（3）审核单位和委托机构也未对核电厂的排放氚流出物进行充分的监测监督，所以应该进一步提高对监测报告的审核标准[3]。

3 核电厂排放氚流出物的化学类别

3.1 环境大气中的氚

存在于大气中的氚的化学形态包括氚化水蒸气、氢气和有机氚，其中氚的浓度会随着时间有所改变。国家环保局为对大气中的氚进行取样监测，研发出了HC系列的空气中氚取样装置，该装置是由硬件结构组成的，包括粒子过滤装置、气体累积流量计、取样介质、抽气泵以及时间继电装置等。取样装置中的HC-I型介质为高温玻璃吸附瓶，能够对特定条件下的空气进行全面收集，并保证在最后阶段可以从早已吸湿完的干燥剂吸附瓶中分解出一定量的液体，供液闪计数器对HTO的活度进行测定。

3.2 工作场地空气中的氚

存在于工作场地空气中的氚来源于核反应堆厂房、生产车间以及研究装置等。相关监测对象主要包括工作过程中厂房空气中的氚，以及后期通过烟囱或排风装置排出的氚。现阶段，根据《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》，工作人员将辐射源安全基本标准的有效剂量限值降低到20 mSv（2 rem）内，从而使工作场地的环境得到了一定的改善。

3.3 工艺管线内的高浓度氚

对工艺管线内的高浓度氚，可通过电离室测量。测氚电离室的构造相对简单，相关设备也具有较高的灵敏度，在早期是用来制造提取及回收氚的。由于被测氚具有较高的浓度，该种电离室能够对几毫升至几十毫升的氚进行测量，并将其直接安装在工艺管线中。电离室结构包括法兰盘型、交叉型、真空型等。在设计与应用电离室期间，需要重点考虑气体的成分和压力，在浓度较高时进行复合，以减少表面的污染现象，同时防止低电场部分出现离子[4]。

4 核电厂放射性流出物监管体系

4.1 核电厂运营管理者的职责

在监测放射性流出物时，核电厂相关工作人员的职责重点包括两点：（1）在工作期间，需要加强对放射性流出物的监管，从而合理创建相应的监测计划以保证核电厂的顺利运营，并在应急等环节中采用较好的监测技术；（2）制定更健全的流出物规范剂量，在对最后监测结果进行评估之前，定时查验流出物剂量。

4.2 主要监测审管部门的职责

在监测核电厂流出物时，相关的审查管理单位应承担起核电厂流出物的监测责任，包括：（1）建立关于流出物监测的针对性技术标准，包括应急处理措施和质量监督体系；（2）加强对核电厂流出物监测数据的审核力度，在一定条件下应该单独对氚实施监测；（3）对相关的重点文件进行管理，以更好地管控核电厂放射性流出物的具体情况，并且以多个厂址中排放氚的相关资料为基础，强化对其剂量的评估，同时有关监管单位还应该对流出物的具体监测工作进行合理安排[5]。

4.3 政府或审管部门所委托机构的职责

在对核电厂流出物进行监测时，政府相关部门可以将监测任务交由特定的监测机构负责，这些机构的重点责任包括：（1）对实施监测的装置进行审查、调试和校准；（2）提高对设备监测质量标准的审查力度；（3）针对流出物创建相应的监管机制，同时定时对其进行充分地验证，以更好地管理流出物的监测数据；（4）提高流出物数据的准确性，并为相关部门提供更好的评估标准，使核电厂的流出物剂量始终在国家规定的标准范围内；（5）采取更全面的应急措施，并委托相关机构对国际机构、政府部门及核电厂运营者所采集的监测数据进行整理，严格管控流出物的监测标准。此外，相关监测管理单位与委托机构需要对流出物实施单独的监测与控制。

5 排放氚流出物的实际监测方案

5.1 确定流出物排放浓度限值

核电厂排放氚中的流出物一般具有两种排放限值，即单独排放限值与短期排放限值。核电厂在取得有关审核单位的同意后，通过监测通常可以得到与流出物排放浓度限值相近的数值。如果得到的数值相对较高，就需要采取防护优化措施以获得更低的排放率与排放量，并将其作为核电厂合理运行的主要前提。核电厂并未限制排放氚流出物的浓度，因此在核电厂运营管理期间，还需要根据流出物相应的特征进行统筹规划，再对流出物的具体排放量做出分析。同时监测机构还应结合具体情况把年限值的一半当作季度限值水平，而将年限值的四分之一当做月限值水平，年限值的五分之一当做周限值水平。

5.2 合理选择流出物监测技术

在具体工作期间，核电厂需要结合各种监测技术的标准规范。核电厂流出物的监测技术主要包括在线监测和离线监测两类，一般是通过在线监测的形式得到流出物排放点的剂量率、活度、浓度等相关数据。若流出物的排放形式简单，则可以通过在线测量的方式进行测量，但是在线监测存在由于设备装置不够灵敏而导致无法获取更精准数据的情况，需通过采样与实验室分析相结合的形式确保数据具有更高的精准度。按照对实际流出物的监测，可将其划分成气态流出物、液态流出物与直接辐射等种类的排放氚流出物监测[6]。

5.3 合理避免对测定结果造成影响的因素

5.3.1 静置时间对测定结果的影响

由于部分取样物品氚的活度较高，在制样结束后，应该先将样品放置在阴凉区域静置一段时间，然后再进行测定，从而保证样品中的化学成分更加均匀、淬灭更加纯粹。通过试验研究可以得知静置时间的长短可以对低活度氚的测定造成一定的影响。而测定低活度氚样品时，受静置时间的影响较小，可以在制样结束后直接进行分析。

5.3.2 浊度对氚测定的影响

用于提供冷源的设备冷却水中含有铁离子成分，导致水质出现红棕色。通过液闪法对氚活度进行分析时，样品中的红色与黄色物质对荧光具有很强的吸收作用，进而出现计数率偏低的现象。由于铁离子影响了致浊程度，也对氚活度的测定造成了影响。从结果得知，在溶液浊度不断升高时，样品测定的计数率会降低。

6 核电厂排放氚流出物监测系统的发展趋势

6.1 可以长期进行待机工作

我国核电厂的供电状态比较稳定，然而偶尔也会出现非常特殊的现象，比如由于设备进水导致断电的情况。而监测系统的长期待机功能可以保证监测系统在断电时继续运行，确保数据不会丢失，避免断电对监测技术的实施造成干扰[7]。

6.2 监测系统信号传输能够避免电磁干扰

现阶段，由于监测系统会被电磁干扰，使测量后获得的数据不合理，极大地影响了对流出物排放氚的监测结果。所以监测系统在后期的技术发展中，抗电磁干扰就成为了主要的研究方向，从而使得到的数据更加稳定可靠。

6.3 实现排放氚监测系统与电子设备间数据的直接传输

现阶段，需要对排放氚的监测系统实施集中管控，然而核电厂所获取的数据只是存在于相应的监测系统当中，如果能够把数据完全上传到电子设备里并做备份，那么即使系统发生故障，也能及时有效地展开数据监测，从而更好地处理问题，达到精准监测流出物的目的。

6.4 加强对流出物排放氚监测产品的研发

我国目前核电站的建设还处于发展阶段，核电厂流出物排放氚的监测设备尚未得到全面普及，一些组件也需要通过进口。所以我国核电企业需要加强对相应系统的开发分析，不断更新监测技术，并且通过创新优化的方式，不断完善流出物排放氚监测系统，使监测设备具有多样化的功能，并抓住核电领域的发展机遇。

7 加强流出物排放氚监测的措施

核电厂流出物排放到水体河流与湖泊中，会对环境造成一定的污染，更严重的还会危害到公众日常的饮用水安全，所以核电厂需对液态流出物进行排放管理、信息公开以及公布等，这些都会对核电厂放射性流出物的监测提出挑战。

7.1 国家应加强对排放氚的管控

现阶段，在监测核电厂流出物排放氚时，国家应加强对该种污染物的管控，按照当前的监管机制与规范标准，创建放射性流出物浓度的排放标准，清晰地了解流出物的整个排放量并将其细化，从而加强对流出物排放氚浓度的管控。

7.2 生态环境部门应明确监管职责

各级生态环境部门需强化对核电厂流出物氚的监管工作，这是十分关键的。国家应该尽快建立并健全相关的法律规范，在对核电厂流出物氚进行监测时，要明确各个生态环境部门所承担的责任。

7.3 相关部门应具备指导作用

相关部门应为核电厂放射性流出物氚的监测工作建立更具操作性的监测指导方法，强化监测任务与关键内容，确保监督管理工作更具可行性和代表性。此外，监管单位还应合理有效地对放射性流出物排放氚进行监管，强化对辐射环境的监测，进一步了解和掌握辐射污染物的排放情况，从而为核电厂及时应用合理有效的措施提供指导。

7.4 核电厂应加强对放射性流出物氚的监测和分析

核电厂所在区域应创建相应的放射性流出物分析实验室，并且配备专业化的监测设备和人员，以增强实验室的分析能力，促进内部质控与核电厂环境监测工作，从而能够科学地开展核电厂放射性流出物的监测工作，从技术方面为核污染监督与环境管理提供保障。核电厂应建立放射性流出物在线监测系统，使生态环境部门能有效监测核电厂的放射性流出物。在已建、待建与规划中的核电厂排放口周边设置海水自动监测站，持续做好海水中γ核素、氚浓度与温度等相关参数的采样测量，严格管控核电厂放射性流出物排放的异常情况，并做好前期准备论证工作。

8 结语

随着时代的进步，我国核电产业也取得了快速发展，对内陆核电厂的建设也是未来发展的趋势。而在监测核电厂流出物时，需通过合理的监测技术，并结合核电厂流出物的实际状况进行健康评估，不断优化处理措施，从而有效控制氚的排放。