核電廠流出物監(jiān)督性監(jiān)測實踐

2021-07-08 10:56王茂杰郝麗娜

核安全 2021年3期

王茂杰，郝麗娜，徐晉，馬英，南哲

（1.生態(tài)環(huán)境部東北核與輻射安全監(jiān)督站，大連 116001；2.生態(tài)環(huán)境部核與輻射安全中心，北京 100082）

核設(shè)施在運行過程中，通過煙囪排出氣態(tài)流出物，或通過管道、水渠排入污水接納體。

加強核設(shè)施流出物監(jiān)測具有特殊的重要性。首先，除了在某些特殊的環(huán)境介質(zhì)中可能發(fā)生核素濃集的情況以外，一般來講，在排入環(huán)境之前，流出物中的核素濃度通常都會比進入環(huán)境后的濃度高得多，因此流出物監(jiān)測可以以較高的準確度來鑒別和確定釋入環(huán)境的核素組成和量。其次，由于流出物與核設(shè)施運行的歸屬關(guān)系十分清楚，因此進行流出物監(jiān)測十分有利于對污染源的控制和評價［1］。

按照規(guī)定，核電廠營運單位向生態(tài)環(huán)境主管部門提交流出物月度排放量及年度排放累計量報告。主管部門對核電廠報告的排放量與國家批準年限值進行比較，但是這種方式難以對排放濃度、排放核素和排放波動情況進行實時監(jiān)督［2］。在核能事業(yè)快速發(fā)展的新形勢下，為保護環(huán)境，保護公眾，深入貫徹落實習(xí)近平總書記提出的中國核安全觀，積極推進核與輻射安全監(jiān)管體系與監(jiān)管能力現(xiàn)代化建設(shè)，確保核電良性發(fā)展、全面受控，做好核電廠流出物的監(jiān)督性監(jiān)測工作非常必要。本文僅就地區(qū)核與輻射安全監(jiān)督站（以下簡稱地區(qū)監(jiān)督站）對核電廠運行期間的流出物的監(jiān)督性監(jiān)測實踐進行總結(jié)，對做好下一步工作做初步探討。

1 法律依據(jù)和職責(zé)

當(dāng)前世界主要核電國家對核電廠流出物實行“雙軌監(jiān)測”，即由核電廠營運單位開展環(huán)境監(jiān)測的同時，由審批、監(jiān)管部門開展獨立于營運單位的監(jiān)督性監(jiān)測。在我國，生態(tài)環(huán)境保護部門出于管理目的，對核與輻射設(shè)施環(huán)境影響所進行的定期或不定期的測量，稱為監(jiān)督性監(jiān)測。地區(qū)監(jiān)督站開展監(jiān)督性監(jiān)測的主要法律或相關(guān)依據(jù)如下。

（1）《中華人民共和國放射性污染防治法》。如第二十四條規(guī)定：“國務(wù)院環(huán)境保護行政主管部門負責(zé)對核動力廠等重要核設(shè)施實施監(jiān)督性監(jiān)測，并根據(jù)需要對其他核設(shè)施的流出物實施監(jiān)測”。

（2）各地區(qū)監(jiān)督站的“三定方案”。其中規(guī)定：地區(qū)監(jiān)督站負責(zé)由生態(tài)環(huán)境部直接監(jiān)管的核設(shè)施、核技術(shù)利用項目和鈾礦冶項目的輻射環(huán)境監(jiān)測工作的監(jiān)督及必要的現(xiàn)場監(jiān)督性監(jiān)測、取樣與分析。

監(jiān)督性監(jiān)測不能取代核與輻射設(shè)施營運單位自行開展的或委托第三方所進行的監(jiān)測，核設(shè)施營運單位仍然需要按照有關(guān)規(guī)定，按時將所進行的環(huán)境監(jiān)測結(jié)果向?qū)徆懿块T報告。

2 核設(shè)施流出物源項及排放控制

在正常運行工況下，極少量的裂變產(chǎn)物通過包殼缺陷泄漏到一回路冷卻劑中；同時裂變產(chǎn)生的中子使一回路冷卻劑、控制棒、硼酸和其他結(jié)構(gòu)材料受到激活而產(chǎn)生中子活化產(chǎn)物。在冷卻劑的凈化、蒸汽發(fā)生器傳熱管束的泄漏等過程中，造成對核輔助系統(tǒng)和二回路的污染。管道和部件的微小滲透、跑冒滴漏以及系統(tǒng)的正常泄放［3］會產(chǎn)生少量含核素水。

裂變過程產(chǎn)生的含核素氣體主要是氪和氙的各種同位素，在燃料包殼破損的情況下，裂變氣體進入反應(yīng)堆冷卻劑，高壓下裂變氣體溶解于冷卻劑當(dāng)中，但當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)存在氣相空間時，它們就會揮發(fā)出來，特別是在冷卻劑除氣處理時，將隨著溶解的氫氣或氮氣一起釋出。另一類廢氣為含氧廢氣，主要來自核輔助系統(tǒng)，特別是三廢處理系統(tǒng)，可能進入空氣的各種設(shè)備等有關(guān)系統(tǒng)容器的呼排氣、吹掃氣、鼓泡排氣或抽氣（保持負壓）等。含氧廢氣所含的核素主要以氣溶膠的形式存在，含有元素碘和有機碘等［4］。

國家生態(tài)環(huán)境主管部門對核動力廠氣體和液體流出物的排放總量和濃度限值作出了相關(guān)規(guī)定，其中GB 6249—2011《核電廠環(huán)境輻射防護規(guī)定》［5］對核動力廠每堆流出物的排放參考限值進行了明確（見表1、表2）?？傮w來講，核動力廠流出物排放遵循以下原則：劑量控制，充分保護公眾安全；年排放量實行總量控制；最優(yōu)化政策；可核查性原則。核電廠的排放值在不同時期會有變化（如圖1—圖4所示），其中一年中的核素占比如圖5所示，但均不得高于國家規(guī)定的額定限值。

表1 3000MW熱功率反應(yīng)堆氣態(tài)流出物流出物控制值Table 1 Airborne radioactive effluents control value of 3000MW thermal power reactor

表2 3000MW熱功率反應(yīng)堆液態(tài)流出物控制值Table 2 Liquid radioactive effluent control value of 3000MW thermal power reactor

圖1 某核電廠氣態(tài)流出物排放量占國家排放限值份額的年變化趨勢Fig.1 The annual trend of the airborne effluents of a nu?clear power plant in the share of the national effluents limit

圖2 某核電廠液態(tài)流出物排放量占國家排放限值份額的年變化趨勢Fig.2 The annual trend of the liquid effluents of a nuclear power plant in the share of the national effluents limit

圖3 某核電廠液態(tài)流出物年排放量統(tǒng)計情況Fig.3 Statistics of annual liquid effluent from a nuclear power plant

圖4 某核電廠氣態(tài)流出物年排放量統(tǒng)計情況Fig.4 Statistics of annual airborne effluent from a nuclear power plant

圖5 某核電廠2018年液態(tài)流出物排放核素分布Fig.5 Distribution of nuclides in liquid effluent from a nuclear power plant in 2018

3 流出物監(jiān)測

對流出物監(jiān)測是排放的前提條件。核電站在運行過程中，向環(huán)境排放的核素來自核燃料鏈式反應(yīng)的裂變產(chǎn)物（如133Xe、85Kr、131I、137Cs、134Cs、90Sr等）和活化產(chǎn)物（如54Mn、3H、58Co、110mAg、124Sb等）。根據(jù)有關(guān)研究，某核電廠廢水排放口附近海域的環(huán)境海水中的氚濃度水平高于本底水平；某核電基地外圍環(huán)境空氣中和降水中的氚含量高于本底值和對照點的測量值；對液態(tài)流出物的留樣復(fù)測中，檢測出少量的核素，包括137Cs、110mAg、60Co和58Co［6］。

為防止液態(tài)流出物直接排入收納體水，我國核電廠均專門設(shè)置了廢液收集、處理、貯存和排放系統(tǒng)，監(jiān)測合格后方可向受納水體排放。對廢氣要進行控制、收集、輸運、貯存、衰變，直至達到允許向環(huán)境排放的水平時才進行可控排放。核電廠制定流出物監(jiān)測大綱，對液態(tài)流出物取樣點包括TER（廢液排放系統(tǒng)）、SEL（常規(guī)島廢液排放系統(tǒng)）和SEL月度混合樣，分析項目包括PH值、總γ、3H、90Sr、γ核素分析和14C等；對氣載流出物取樣或連續(xù)監(jiān)測點位包括TEG（廢氣處理系統(tǒng)）、ETY（安全殼大氣監(jiān)測系統(tǒng)）和連續(xù)排放樣品，監(jiān)測項目包括總γ、γ核素分析、3H和14C等。

樣品分析是流出物排放監(jiān)測的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。對于氣載流出物，排放煙囪要設(shè)取樣孔取樣分析。液態(tài)流出物排放口應(yīng)設(shè)等比取樣器取樣。取樣后的樣品，一部分由業(yè)主自己分析，另一部分由審管部門獨立分析。例如，某核電廠制定了流出物樣品監(jiān)測分析大綱［7］，所在地省級生態(tài)環(huán)境主管部門相應(yīng)制定省級監(jiān)督性監(jiān)測計劃。

隨著流出物監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展，一些新的監(jiān)測方法為核電廠氣液態(tài)流出物的監(jiān)測提供了可能，如使用萃取法快速監(jiān)測液態(tài)流出物中的核素90Sr，使用TOC儀器分離高活度3H樣品中的14C，進而使用液閃進行測量，使用鎳特效樹脂分離富集核電廠液態(tài)流出物中的63Ni等，都為快速準確地給出流出物監(jiān)測數(shù)據(jù)提供了可能［8］。

4 監(jiān)督性監(jiān)測工作實踐

2013年起，生態(tài)環(huán)境部東北核與輻射安全監(jiān)督站（以下簡稱東北監(jiān)督站）按照職責(zé)和輻射環(huán)境監(jiān)督性監(jiān)測的要求，對遼寧紅沿河核電廠開展了核設(shè)施流出物監(jiān)督性監(jiān)測，具體涵蓋三項工作：流出物樣品分析、KRT在線監(jiān)督性監(jiān)測以及核電廠輻射環(huán)境監(jiān)測工作專項檢查。

（1）流出物樣品測量分析工作。根據(jù)現(xiàn)有的人力、技術(shù)力量和設(shè)備情況，東北監(jiān)督站實施“委托分析、加強監(jiān)督”的樣品分析模式。具體由核電廠技術(shù)人員負責(zé)流出物取樣，東北監(jiān)督站將平行樣品委托有資質(zhì)的第三方監(jiān)測機構(gòu)完成分析測量并出具報告。在整個過程中，東北監(jiān)督站派監(jiān)督員進行監(jiān)督見證，保證取樣過程的規(guī)范，質(zhì)量保證工作得到落實，分析數(shù)據(jù)結(jié)果可信。流出物樣品分析遵循抽樣檢測的原則，在頻次上低于省級環(huán)保部門的監(jiān)督性監(jiān)測頻次。按照此模式，東北監(jiān)督站已完成了2013年至2020年的流出物樣品測量分析工作。

（2）KRT在線監(jiān)督性監(jiān)測工作。根據(jù)《核電廠輻射環(huán)境現(xiàn)場監(jiān)督性監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范（試行）》（環(huán)發(fā)〔2012〕16號）第十六條“流出物監(jiān)測系統(tǒng)是核電廠輻射環(huán)境現(xiàn)場監(jiān)督性監(jiān)測系統(tǒng)的重要組成部分，對核電廠釋放到環(huán)境中的放射性氣載、液態(tài)排放物進行監(jiān)測”，第十七條“氣載、液態(tài)流出物監(jiān)督性監(jiān)測的在線連續(xù)監(jiān)測，共用核電廠自行實施的流出物在線連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)的采樣與監(jiān)測設(shè)備，配置獨立的相應(yīng)傳輸及通信設(shè)備，實時同步傳輸在線連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)至相關(guān)環(huán)境保護部現(xiàn)場監(jiān)督單位、省區(qū)市及國家數(shù)據(jù)處理匯總”規(guī)定，東北監(jiān)督站率先建成了紅沿河核電廠KRT在線監(jiān)督性監(jiān)測系統(tǒng)，通過接收終端可實時顯示遼寧紅沿河核電廠流出物在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，成為生態(tài)環(huán)境部首家可實時監(jiān)督核電廠流出物在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的地區(qū)監(jiān)督站。為加強管理，該系統(tǒng)設(shè)置了監(jiān)測數(shù)據(jù)報警信息短信通知功能，東北監(jiān)督站編制、試行了《東北站KRT在線監(jiān)督性監(jiān)測系統(tǒng)報警響應(yīng)程序》，并要求紅沿河核電廠編制、試行了《流出物在線監(jiān)測數(shù)據(jù)報告制度》。目前該系統(tǒng)運行正常，監(jiān)測數(shù)據(jù)報警信息得到及時、有效處理，基本能夠達到同時發(fā)現(xiàn)異常、同時采取應(yīng)對措施的目的。

（3）對核電廠輻射環(huán)境監(jiān)測工作專項開展監(jiān)督檢查。組織專項檢查時，由核安全監(jiān)督員現(xiàn)場檢查環(huán)境監(jiān)測實驗室、流出物實驗室、輻射防護實驗室、輻射監(jiān)測系統(tǒng)（KRT）、場區(qū)輻射與氣象監(jiān)測系統(tǒng)（KRS）子站、移動組網(wǎng)設(shè)備、應(yīng)急監(jiān)測車、地下水監(jiān)測井和電廠總排口等場所和設(shè)備的運轉(zhuǎn)情況，抽查輻射環(huán)境監(jiān)測及應(yīng)急監(jiān)測相關(guān)的大綱、操作規(guī)程、培訓(xùn)計劃等文件，督導(dǎo)督促營運單位嚴格落實輻射環(huán)境監(jiān)測法規(guī)標(biāo)準。

從實踐體會上來說，東北監(jiān)督站采取抽樣檢測、實時監(jiān)測、專項檢查“三結(jié)合”，深化了監(jiān)督性監(jiān)測的效能，實現(xiàn)了對流出物監(jiān)督性監(jiān)測的綜合效益。從監(jiān)管部門的角度驗證了核電廠釋放至環(huán)境的液態(tài)和氣態(tài)流出物是否符合國家規(guī)定的排放控制值、核電廠規(guī)定的運行限值，保護了環(huán)境、公眾和工作人員；檢驗了核電廠的工藝操作、流出物處理和控制體系、核與輻射安全管理體系的設(shè)備是否正常運行，是否有效提供數(shù)據(jù)；檢驗了核電廠輻射監(jiān)測工作的運行情況；間接評估了核設(shè)施安全運行情況和潛在風(fēng)險；間接檢查了省級生態(tài)環(huán)境部門輻射環(huán)境監(jiān)測能力和質(zhì)量保證工作的落實情況；通過在線監(jiān)測給出報警，監(jiān)督采取必要的執(zhí)行動作，防范和控制不合理排放，為可能的意外排放和潛在的核與輻射安全風(fēng)險提供有關(guān)應(yīng)急響應(yīng)信息，為應(yīng)急準備爭取了時間；有助于使公眾確信核電廠的流出物釋放確實受到嚴格控制，持續(xù)改善公共關(guān)系。

受客觀條件影響，當(dāng)前地區(qū)監(jiān)督站在開展監(jiān)督性監(jiān)測工作時還存在一定困難，制約了工作的進一步發(fā)展。

一是各地區(qū)監(jiān)督站做法不統(tǒng)一，目前對核電廠開展的流出物監(jiān)督性監(jiān)測工作還沒有相應(yīng)的監(jiān)測規(guī)范、方案，沒有規(guī)定明確的監(jiān)測項目，監(jiān)測重點不突出?！渡鷳B(tài)環(huán)境監(jiān)測規(guī)劃綱要》（2020-2035）提出提升國家和沿海省份海洋放射性采樣、自動監(jiān)測、實驗室分析和應(yīng)急監(jiān)測能力，加強沿海和海上核設(shè)施流出物監(jiān)測和環(huán)境影響評估，從目前來看，海洋連續(xù)在線監(jiān)測項目還處于空白。

二是受人員編制、人員資質(zhì)及場地等條件制約，地區(qū)監(jiān)督站沒有獨立的實驗室和專業(yè)的監(jiān)測人員開展取樣及監(jiān)測工作，質(zhì)量保證體系健全度有待提高，未進行輻射監(jiān)測方法計量認證，導(dǎo)致自身監(jiān)測數(shù)據(jù)不具有法定效力，不能作為其他工作依據(jù)使用。

三是地區(qū)監(jiān)督站的監(jiān)督性監(jiān)測工作經(jīng)驗不足，特別是在有關(guān)文件對監(jiān)督性監(jiān)測的定位和任務(wù)還不完全清晰的情況下，監(jiān)管、監(jiān)測“兩擔(dān)挑”，工作量大，技術(shù)難度要求高，開展起來力不從心。

四是委托第三方提供監(jiān)測技術(shù)服務(wù)還存在諸多制約因素。一方面，當(dāng)前能開展核電廠流出物檢測分析的社會檢測機構(gòu)較少，而且核素檢測項目不全。另一方面根據(jù)財政部印發(fā)的《政府購買服務(wù)管理辦法（暫行）》規(guī)定“承接政府購買服務(wù)的事業(yè)單位應(yīng)為劃入公益二類或轉(zhuǎn)為企業(yè)的事業(yè)單位”，省級輻射站或監(jiān)測技術(shù)中心等單位，雖然具備資質(zhì)全、技術(shù)能力強等特點，但是其作為一類事業(yè)單位，限制了購買社會服務(wù)范圍。

5 結(jié)語及有關(guān)建議

法規(guī)制度、機構(gòu)隊伍、技術(shù)能力、精神文化是核安全監(jiān)管大廈的四塊基石，審評許可、監(jiān)督執(zhí)法、輻射監(jiān)測、事故應(yīng)急、經(jīng)驗反饋、技術(shù)研發(fā)、公眾溝通和國際合作是核安全監(jiān)管的八項支撐。東北監(jiān)督站的工作經(jīng)驗表明地區(qū)監(jiān)督站開展的監(jiān)督性監(jiān)測工作，其要素基本融合了“四梁八柱”的全部內(nèi)容，對保護生態(tài)環(huán)境、確保核與輻射安全具有很強的基礎(chǔ)性和支撐性作用。同時，加強地區(qū)監(jiān)督站的監(jiān)督性監(jiān)測工作，也是提高中央本級核與輻射安全治理體系與治理能力的重要抓手。為進一步推動地區(qū)監(jiān)督站的監(jiān)督性監(jiān)測工作的發(fā)展，本文提出以下建議。

（1）進一步明確地區(qū)監(jiān)督站開展監(jiān)督性監(jiān)測工作的定位，明確其輻射環(huán)境監(jiān)測工作的定位、工作目標(biāo)、工作任務(wù)和相關(guān)要求；制定規(guī)范統(tǒng)一的監(jiān)督性監(jiān)測方案，突出監(jiān)測重點，優(yōu)化監(jiān)測項目，進一步加強監(jiān)督性監(jiān)測的針對性。加強沿海和海上核設(shè)施流出物連續(xù)在線監(jiān)督性監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)，實現(xiàn)核設(shè)施流出物監(jiān)督性監(jiān)測向自動智能、科學(xué)精細、要素齊全的方向發(fā)展，精細化水平全面提升，實現(xiàn)污染源智能識別、精準定位、實時監(jiān)控。

（2）進一步加強地區(qū)監(jiān)督站的監(jiān)測能力建設(shè)，建立專門化、專業(yè)化實驗室，建設(shè)一支專職技術(shù)人員隊伍。加強輻射監(jiān)測技術(shù)交流活動，加強人員培訓(xùn)，加強各地區(qū)監(jiān)督站之間、監(jiān)督站與輻射監(jiān)測技術(shù)支持單位之間的交流。將地區(qū)監(jiān)督站輻射環(huán)境監(jiān)測質(zhì)量保證體系納入到國家監(jiān)測質(zhì)保體系當(dāng)中，開展計量認證工作，建立一套統(tǒng)一的質(zhì)量保證體系，確保地區(qū)監(jiān)督站的監(jiān)督性監(jiān)測數(shù)據(jù)“真準全”。