核辐射突发事件空气中γ核素监测的应对实践与启示

张彩虹

(福建省辐射环境监督站,福建 福州 350012)

由于辐射无法感知,长期以来公众对辐射缺乏认识或存在误解,“恐核”心理一直是公众不易克服的心理障碍。总结已发生的重大核事故的主要经验教训,其中之一就是核与辐射应急事件对公众心理产生的影响已经超过对公众身体产生的影响。

作为福建省辐射环境监测技术支撑单位,自宁德核电厂和福清核电厂运行以来,福建省辐射环境监督站核与辐射事故应急监测能力迅速发展,并且在应对2011年福岛核事故、2014年“雾霾含放射性”等核与辐射突发事件中积累和总结了丰富的经验。本文以应对2020年“欧洲空气中出现Ru-103等人工放射性核素”的突发事件为例[1],探讨如何在核辐射应急事件辐射环境监测中快速采集空气中γ核素监测数据,为政府部门科学决策提供准确数据和技术支持,为公众提供安全信息,消除公众的疑虑和恐慌。

1 事件介绍

2020年6月22日,位于瑞典的全面禁止核试验条约(CTBT)国际监测系统(IMS)放射性核素台站(RN63)监测到大气中μBq/m3量级的Cs-134、Cs-137和Ru-103。爱沙尼亚环境保护局表示,哈库辐射监测站在空气中也检测到非常少量的Cs-137、Cs-134、Co-60和Ru-103同位素核粒子。芬兰、挪威和瑞典的辐射与核安全监管机构也都发现了量小、目前对人类和环境无害的放射性同位素[1]。

一名荷兰官员称这些放射性核素可能来自俄罗斯核电站事故。据悉,放射性物质很有可能是东北风吹来的云团携带的,但由于检测次数有限,有关各方无法拿出实质性证据确定具体的放射性物质来源。俄罗斯对此进行了否认,称其核电站周边辐射水平正常,无事故报告;也有猜测这些放射性核素来自俄罗斯秘密核武器试验的泄漏。同年6月26日,全面禁止核试验条约组织(CTBTO)筹备委员会临时技术秘书处(PTS)执行秘书在社交媒体上发文表示,RN63台站监测到微量铯和钌放射性同位素,这些核素可能来自民用核设施,但源项调查工作超出CTBTO筹备委员会的职权范围。王世联等专家通过分析认为,RN63 台站监测到的Cs-134、Cs-137和Ru-103等放射性核素可能来自反应堆运行或换料过程的意外释放,包括新鲜乏燃料转移过程中的意外排放;RN61台站监测到的I-131和I-133可能来自反应堆运行期间小破口泄漏。由于RN61台站只监测到了I-131和I-133,而未监测到Cs和Ru同位素,初步推断与RN63台站的监测为两次独立事件。

2 应对措施

上述事件发生后,福建省辐射环境监督站根据国家要求,遵循核与辐射事故应急工作原则,践行“严慎细实快”的工作作风,并结合实际情况,充分考虑现有资源和监测网络,统筹部署应急监测工作。

2.1 快速响应

第一时间召集样品采样人员、样品管理人员、γ核素分析人员及数据审核人员成立应急小组,由测试分析室主任担任小组组长,统一调度指挥。

2.2 重点优先

首先,密切关注气象条件,考虑福建山地和沿海地形特点,结合新闻评论和大气粒子逆轨迹地图,同时,与福建以北的省级辐射站如上海站、安徽站、江西站、江苏站积极互通消息,最终确认5月初南平、宁德、三明等地的样品最有可能出现感兴趣核素。因此,对该时间段、该地区样品进行重点关注。采样人员立即开展核电厂周围及福州站点7个气溶胶采集;样品管理人员统计4—6月福建省辐射环境质量和核电监督性监测点位的气溶胶样品,并集中统一复测此批样品是否有人工核素;γ核素分析人员重新分析过往谱图,重点关注Ru-103、Cs-134、Cs-137三种指示核素,并对非常见Ru-103核素性质进行重点学习和讨论。

2.3 持续监测

事件要求关注的时间段已过去,跨度较大,而日常采样并不是连续的,为保证不遗漏非采样时间段的感兴趣核素,福建省辐射环境监督站统计该时间段所有样品的采样时间,找到全省采样的空档期。之后,查阅全省运行核电厂的采样空档期气溶胶数据,最大限度保证测量无遗漏;对于在采的样品,从6月29日开始采取同一点位超大流量采样器和大流量采样器同时采样。超大流量采样器连续采样,确保采样5万m3以上后更换滤膜,以降低样品探测下限。大流量采样器每日更换滤膜并测量,确保能及时发现异常;在按要求测量气溶胶的基础上,重新测量分析第二季度大气沉降样品。

2.4 数据可靠

严格按照质保大纲进行分析样品采样。测量的谱图数据由测量人员、初核、复核三级签字确认,保证监测数据的准确性和可靠性。

2.5 数据统一

临时增设信息员,第一时间在“全国辐射环境监测数据管理与应用平台”完成福建全省Ru-103项目增设,以保证数据上传通顺。同时,监督数据的传送,督促任务节点数据出具,保证数据上传及时。

2.6 综合分析

提高数据分析反应能力,对监测数据进行综合分析。通过将同一点位监测结果与历年数据进行分析比较,不同监测点位历年数据对比,并考虑环境变化因素相关影响,以及不同监测项目之间的相关和比对关系,确保结果更加准确、科学。

3 监测结果分析

3.1 常规监测

3.1.1 监测对象

空气中气溶胶、沉降物。

3.1.2 监测布点

参考《辐射环境监测技术规范》(HJ/T 61—2021)和《核动力厂环境辐射防护规定》(GB 6249—2011),在福建省内共布设20个监测点位,包括国控环境空气质量监测点位3个、核电周围及对照点7个、省控环境空气质量监测点位10个,点位覆盖9个地市及2个运行核电厂周边环境。

3.1.3 采样仪器

气溶胶大流量采样器型号有JL150和HRHA01-LFS120D/A;超大流量采样器型号为JL900,滤膜采用聚乙烯滤膜,沉降物用干湿沉降采样器收集。

3.1.4 采样频次和方法

国控点和省控点的气溶胶采样频次为1次/季,核电站周围监测点位采样频次1次/月,每次采样时长为4～8 d,采样体积约10000 m3;沉降物为连续采样,采样频次为1次/季。

3.2 应急监测

当发生应急事件时,立即开启监测点位仪器进行样品采集,可根据放射性浓度水平适当缩短单次采样时长,并在该事件发生后连续采样。同时,可增加便携式采样设备,在同一监测点位进行平行采样。

3.3 样品测量

3.3.1 样品前处理

气溶胶样品采样结束后,经烘干并密封于直径75 mm、高70 mm的圆柱形塑料样品盒中,沉降物样品水样经蒸干水分后取余下的粉末密封于样品盒中。

3.3.2 测量仪器和方法

采用高纯锗γ谱仪,仪器型号有GC6020和GR82023,探测效率为60%和80%,监测方法依据《空气中放射性γ能谱分析方法》(WS/T 184—2017)和《高纯锗γ能谱分析通用方法》(GB/T 11713—2015)。

3.4 质控措施

3.4.1 采样仪器校准

请有资质机构每年对采样仪器进行校准,定期对采样仪器进行维护,发现异常及时修理或更换采样仪器,并重新校准。

3.4.2 测量仪器校准

高纯锗γ谱仪及标准物质经过计量部门检定或校准后使用,并定期开展期间核查。监测仪器期间核查方法包括本底(或标准源)计数的泊松分布检验、本底及效率长期质控图。

3.4.3 人员资质

监测人员持证上岗,并定期接受技术培训。

3.4.4 实验分析测量质量控制

①定期进行空白试验。更换试剂时,应进行空白试验,空白样品数不能少于4个。计算空白样品计数率的平均值和标准偏差,并检验其与仪器本底计数率在95%的置信水平下是否有显著性差异,结果不存在显著性差异。

②随机抽取10%的样品做平行样和复测样品进行分析,相对偏差控制在30%以内。

③每年取部分样品进行外检,作为实验室间的比对,比对结果符合要求。

3.5 监测结果

2020年4—6月采集气溶胶样品36个,2—8月采集沉降物样品16个。气溶胶和沉降物中Cs-134、Cs-137监测结果如表1、表2所示。

表1 2020年4—6月各点位气溶胶中γ核素监测结果

表2 2020年2—8月各点位沉降物中γ核素监测结果

由表1可知,2020年4—6月福建省各监测点位气溶胶中Ru-103、Cs-134未检出,Cs-137检出值为2.9μBq/m3(泉州自动站),在探测限范围内,其他点位气溶胶中Cs-137未检出。由表2可知,2020年2—8月各监测点位沉降物中Cs-134、Cs-137均未检出。

综合分析周边地市同日期的气溶胶样品和当地土壤中Cs-137的含量,结合当地气象条件及福建省核电运行状况,判断Cs-137检出并非受此次事件影响。

4 经验总结

应急工作上往往因为“急”,很容易出现各种平时难以预料的状况。为应对类似核辐射突发事件,辐射环境应急监测日常工作中要做到平战结合,重点做好以下几点:

①完善常规监测方案。常规监测不具备连续监测能力,各点位的采样时间会出现空档,建议今后在常规监测中增加连续采样点和加强采样点,尽量保障数据的全面性和科学性。

②细化应急监测方案。有针对性地制订应急监测和采样计划,特别是在辐射事故发生早期,以及应急资源有限时显得特别重要[2]。

③强化质量控制与监督力度。利用多种质量监控方式进行自控与外控,注重人员、采样等环节的质量控制管理,切实加强日常监督,确保质量管理体系持续适用和有效,并得到必要的改进;严格落实仪器量值溯源工作,及时开展仪器设备的期间核查和稳定性检验,确保监测数据客观准确[3]。

④加强实战演练。实战演练是切实提高辐射事故应急管理能力、提高有效应对和处置辐射突发事件的技术能力、提高应急监测队伍技术水平的重要途径,应持续有效地开展,提升应急事故响应能力[4]。

⑤加强人员培训。定期组织技术人员培训,做到技术人员持证上岗,努力打造一支素质过硬的辐射应急队伍,为处置应急事件提供人才支撑。

5 结束语

本文探讨了在核辐射应急事件中如何进行数据的快速采集和分析,并以应对2020年“欧洲空气中出现Ru-103等人工放射性核素”的实践为例,探讨了对应急监测工作响应的全过程,并对此次工作进行经验总结和反馈,以期为今后类似的核辐射应急事件提供参考,以提升应急监测能力。