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注册核安全工程师培训教材监测部分赵亚民2013第十四章辐射环境监测第一节辐射环境监测的概述第二节环境中放射性的背景情况第三节辐射环境监测的管理第四节辐射环境监测方法第五节放射性本底调查与运行监测第六节人为活动对环境放射性的影响的监第七节环境辐射监测的质量保证引言本章首先简单介绍辐射监测的概念、辐射环境监测分类、环境中放射性的背景情况（辐射来源于水平），接着详细给出运行前的本底调查，运行期间辐射环境监测的要求，辐射环境监测的基本方法，讨论伴生矿的特点及环境监测。最后集中讨论辐射环境监测中普遍存在的质量保证问题。本章着重讨论辐射环境监测中具有共性的技术和管理问题，对于具体细节问题请参阅其他资料第一节辐射环境监测的概述定义一、监测概念•国际原子能机构对监测（monitoring）给出了定义，我国现行标准（GB18871-2002）采用了国际原子能机构的定义：•“为评价或控制辐射或放射性物质的照射，对剂量或污染所进行的测量及对测量结果的解释”第一节辐射环境监测的概述定义解释（1）监测目的——评价或控制辐射或放射性物质的照射。这里的“辐射”是惯穿辐射，放射性物质指各种放射性核素，“照射”包括对人员产生的内照射和外照射（2）监测内容——贯穿辐射及放射性物质对人产生的辐射剂量，和/或放射性物质对环境介质造成的污染程度或水平（3）监测手段——测量和分析（4）监测结果——不仅仅提供监测的测量数据，还要给出对监测结果的分析和解释第一节辐射环境监测的概述分类二、辐射环境监测分类监测分类方法很多，包括：•按监测对象分•按监测的属性分•按时间顺序分•按实施监测的主体分第一节辐射环境监测的概述分类1．按监测对象分辐射环境监测按监测对象一般可分为：•针对较大区域内的一般环境质量监测；•是针对特定核与辐射设施的监测。第一节辐射环境监测的概述分类2．按监测的属性分辐射环境监测按监测的属性分为：•按计划开展的常规监测；•应对突发情况的应急监测。第一节辐射环境监测的概述分类3．按时间顺序分针对核与辐射设施的运行时间顺序环境监测可分为：•核与辐射设施运行前本底调查；•核与辐射设施运行期间的监测；•核与辐射设施退役终态监测。第一节辐射环境监测的概述分类4．按实施监测的主体分针对核与辐射设施监测的主体环境监测可分为：•由企业组织的监测；•由政府组织的监督性监测。第一节辐射环境监测的概述作用三、辐射环境监测的作用辐射环境监测是辐射环境管理的重要手段，辐射环境监测的主要作用包括：（1）验证核与辐射设施对环境的实际影响是否处在所控制的范围之内；（2）发现核与辐射设施的异常排放；（3）严重事故时可以判定污染的范围和水平；（4）改善公共关系。第一节辐射环境监测的概述特点四、辐射环境监测的特点在核与辐射环境监测工作中，监测具有一定的特点（1）环境中辐射及放射性核素种类繁多，辐射环境监测时它们有时彼此相互干扰；（2）环境介质复杂，对不同的环境介质需采用不同的监测（取样）方法；（3）辐射环境监测往往是在很高的环境背景值下去探查一个附加的小增量，监测受环境放射性背景值及其它环境因素的影响较大，只有在良好的质量保证条件下，才能取得准确的监测结果。第二节环境中放射性的背景情况环境中放射性背景情况对环境放射性监测至关重要•环境放射性监测是在较高的放射性背景情况之下去探查一个小的附加增量•环境中较高的放射性背景值主要是天然放射性的贡献•从事环境放射性监测的人员需要了解对监测有重大影响的天然放射性的状况第二节环境中放射性的背景情况了解人工放射性的来源与水平同样是必要的•核与辐射设施放出人工放射性核素的水平通常很低，放射性核素的监测是在低水平上对辐射强度接近的量进行区分析•人工放射性核素残留物对环境监测同样产生影响。监测人员不仅需要了解天然放射性的来源与水平，同时还需要知晓人工放射性的来源与水平第二节环境中放射性的背景情况一、天然放射性的来源与水平1．天然放射性来源天然放射性按其来源可分为两部分：•地球上生来就有的•宇宙射线以及宇宙射线与大气层相互作用产生的第二节环境中放射性的背景情况（1）陆生放射性核素地球上生来就有的放射性物质又称为陆生放射性物质。地球生成已经45亿年了，经历这么长的时间仍然存在于地球上的放射性物质都是些长寿命放射性核素及其衰变子体。陆生放射性主要有232Th系，238U系，235U系等三个衰变系列。此外还有一些半衰期长的单个放射性核素，例如钾40K、铷87Rb、镧138La、钐147Sm、鑥176Lu等第二节环境中放射性的背景情况•40K的半衰期为1.28×10E9a。是环境介质中，包括人体在内常见的陆生天然放射性核素•测总β时，必须说明去除40K没有？第二节环境中放射性的背景情况⑵宇生放射性宇生放射性包括两部分：•来自外层空间的宇宙射线以及宇宙射线与大气层相互作用产生的次级射线；•宇宙射线与大气层相互作用产生的放射性核素第二节环境中放射性的背景情况在人类生活的地球表面，很难见到高能宇宙射线，近地表的宇宙射线主要是其低能部分。宇宙射线随海拔高度的增加而增加，在海拔一万米以上的高度上，宇宙射线对飞机机组人员及乘客产生的剂量率比海平面高度宇宙射线的贡献可大100倍第二节环境中放射性的背景情况•关于宇生放射性核素。详见表14-1。主要包括14个核素，其中人们熟悉的有14C和3H。14C尽管半衰期较长，但与地球的寿命45亿年相比仍是短的。因此在人工产生的放射性14C进入大气层之前，14C在全球的盘存量是恒定的，这也是为什么科学家可通过测定古物的14C含量来判定其所处的年代第二节环境中放射性的背景情况•由于上个世纪进行的大气层核试验，以及核动力厂的运行，人工产生的3H，14C大量向环境释放，环境中14C，3H等平衡的盘存量受到破坏•在环境监测中对14C与3H浓度的变化应予以关注•关心3H和14C的另一原因是，它们参与人类的新陈代谢过程，对公众产生长期辐射影响第二节环境中放射性的背景情况2．天然放射性的水平天然放射性的水平通常包含两层意义•一是指天然放射性的源项特征，如天然放射性核素在环境介质中的活度浓度水平，环境中的照射量率水平•第二是指天然放射性对公众产生的效应特征，即照射剂量水平第二节环境中放射性的背景情况•关于天然放射性的源项特征，各国不相同，各地亦不相同。就陆生放射性核素而言，我国在上个世纪80年代进行了详细调查，表14-2、表14-3、表14-4分别给出了全国土壤（干样）中238U，226Ra，232Th，40K的含量，水体中U，Th，226Ra和40K含量，以及贯穿辐射水平。第二节环境中放射性的背景情况第二节环境中放射性的背景情况第二节环境中放射性的背景情况第二节环境中放射性的背景情况•联合国原子辐射效应科学委员会（UNSCEAR）统计了各国的研究结果并给出了土壤中U-238系，Th-232系与40K对公众产生的剂量水平（见表14-5）•食入U-238系，Th-232系放射性核素产生的有效剂量（见表14-6）•天然辐射源引起的世界平均照射水平（见表14-7）。第二节环境中放射性的背景情况第二节环境中放射性的背景情况第二节环境中放射性的背景情况全世界由于天然放射性所引起的年有效剂量为2.4mSv，典型范围在1到10mSv。如果注意一下辐射防护标准对公众照射所规定的年剂量限值，以及对核动力厂等核设施规定的剂量约束，就会发现天然放射性问题是不容忽视的第二节环境中放射性的背景情况二、人工放射性核素的来源及水平人工放射性核素的来源途径包括•核武器生产和试验•核能生产•核技术利用第二节环境中放射性的背景情况1核武器生产和试验•从1945年到1980年为止所进行的大气层核试验，将大量的放射性物质不受约束的直接释放到了人类生存的环境•表14-7给出了大气层核试验产生的放射性核素数量。第二节环境中放射性的背景情况第二节环境中放射性的背景情况•大气层核试验落下灰的沉降已接近于零•在环境中残留的主要是90Sr和137Cs•大气层核试验对公众的影响已经很小•作为环境监测，特别是针对那些会产生人工放射性核素设施的本底调查，残余的Sr和Cs等的放射性核素仍是必须关注的第二节环境中放射性的背景情况•核武器的生产厂包括铀浓集，钚生产，氚生产，武器加工制造等•过去几十年中，由于为研究生产核武器，产生了大量的放射性废物，出现过严重的放射性污染事故•1957年，前苏联放射性废液的贮存罐因故障化学爆炸，有接近74PBq的放射性物质释放到了环境。其中主要核素是144Ce，95Zr，90Sr，137Cs。放射性污染的区域达23000km2第二节环境中放射性的背景情况2．核能源生产•核能源生产包括核燃料循环的全部过程。即包括铀矿石的开采、冶炼、纯化精制、转化、浓缩、核燃料制造、反应堆运行产生能量、乏燃料的贮存与后处理、放射性废物的处理与处置•核燃料循环的每个环节，都存在放射性流出物向环境释放和环境监测的问题第二节环境中放射性的背景情况3．放射性同位素与辐射装置•核技术已广泛地用于工业、医学、和科研等领域•核技术利用每个用户使用的源活度量通常不大•用户常常把核技术利用当作它的一种工具或手段来处理•虽然对每个用户操作的放射性物质数量不大，核技术利用领域排入环境的放射性物质量则是巨大的。以131I为例，为了诊断甲状腺癌和乳头状瘤，估计全世界每年使用600TBq的131I第二节环境中放射性的背景情况第三节辐射环境监测的管理一、环境监测制度1．环境监测机构依据环境保护法的要求，任何核与辐射设施都必须执行环境监测制度，即必须建立与辐射影响相适应的环境监测机构、执行环境监测、报告辐射环境监测的结果。第三节辐射环境监测的管理2．环境辐射监测由有资质的单位实施•源项单位必须设立或聘用有资质的单位来对其核与辐射设施运行可能造成的环境影响进行监测•核设施之类的营运单位必须设立独立的环境辐射监测机构，一些小型的伴有辐射的单位可以聘用有资格的单位代行环境辐射监测•要获得可比可信的数据，监测必须由有资质的单位实施第三节辐射环境监测的管理3．监测时间贯穿于设施的整个寿期•核设施的辐射环境监测，分为运行前的本底调查、运行期间的监测、寿期终了的退役监测等•运行前的本底调查包括对现有资料的搜集和对缺失等不齐全资料的实际测量•运行前的本底调查任务由企业承担第三节辐射环境监测的管理二、实行“双轨监测”1．双轨监测概念•监测包括企业开展的辐射环境监测和政府部门进行的监督性监测•监督性监测是环境保护部门所进行的定期或不定期的监测•人们对核与辐射较为敏感，各国既要求业主开展监测，又指令审管部门进行独立的监督性监测•业主和审管部门同时开展的监测称“双轨监测”第三节辐射环境监测的管理•监督性监测不能取代核及辐射设施业主自行或委托代理部门所进行的监测•由于有双轨监测，公众知道有代表它们利益的政府部门，连续对核与辐射设施进行监督性监测，并及时公布监测结果，它们会感到放心。并从而愿意接受核与辐射设施的存在第三节辐射环境监测的管理2．双轨监测职责（1）辐射源项单位•源项单位要建立监测机构，其规模依据排放放射性物质的性质、总量、浓度、排放方式以及潜在危险•源项单位负责运行前本底调查，运行期间监测（常规以及事故应急监测），评价设施的环境影响，调查污染变化趋势，追踪异常排放的可能分布，及编制监测报告第三节辐射环境监测的管理（2）监督部门•在环境辐射监测方面，环境保护部在浙江设立了环境辐射监测技术中心•该中心是全国辐射监测技术、信息、质保中心，此外还承担对其他省级环保局辐射样品的集中分析任务•各省环保部门承担对本省区域内一般环境质量监测以及辖区内核及辐射设施的监督性监测第三节辐射环境监测的管理三、制定环境辐射监测大纲无论是核与辐射设施开展的自行监测，还是环境保护部门开展的监督性监测，在开展监测工作之前必须制定出切实可行的监测大纲第三节辐射环境监测的管理1．制定环境辐射监测大纲应遵循的原则（1）制定环境辐射监测大纲，首先要考虑实施监测所期望达到的目的：•评价核及辐射设施对放射性物质包容和流出物控制的有效性；•测定环境介质中放射性核素浓度或照射量率的变化；•评价公众受到的