应急指挥中心人员剂量预估及撤离阈值研究

应急指挥中心人员剂量预估及撤离阈值研究

徐 舒、赵伟伟、许刚、丰毅、徐加韧

（江苏核电有限公司，江苏省连云港市）

摘要：通过建立事故工况下放射性物质迁移模型、剂量评价模型以及对应急指挥中心内人员可能受到的剂量进行评估的技术方法，研究给出应急指挥中心内对应的环境剂量率阈值的设定值，以确保应急指挥中心可居留性评价和撤离判据具备可操作性。

关键词：剂量预估、撤离阈值、可居留性

1.研究背景

应急指挥中心作为核电厂重要的应急设施，集应急指挥、辐射监测与评价、技术支持及后勤保障于一体，是应急指挥部及其他应急响应专业组的工作场所。根据相关法规规定，当考虑涉及放射性物质释放的事故情景时，应根据工作人员可能受照射剂量的大小确定是否满足可居留性准则，确保工作人员在核事故期间所接受的辐射剂量在可接受水平。

2.研究目的

针对事故情况下应急指挥中心人员剂量预估方法及撤离辐射监测仪表的阈值开展研究，以提高对应急指挥中心人员采取对应的响应行动决策的合理性和及时性。

3.技术方案

以某电站为例，根据事故类型和事故时厂址实测风向、风速、大气稳定度等因素，结合应急指挥中心自身的屏蔽性能、应急人员数量等因素，通过使用事故工况评价、放射性物质迁移模型、剂量评价模型，提前评价应急指挥中心的可居留性，对应急指挥中心内人员可能受到的剂量进行评估，以便采取对应的响应行动。

3.1应急指挥中心可居留性剂量接受准则

对于辐射环境可居留性，相关法规提出了专门的要求：营运单位应对应急设施的可居留性进行评价。可居留性的评价和审查不应局限于设计基准事故，应适当考虑严重事故的影响。

当考虑涉及放射性物质释放的事故情景时，应根据工作人员可能受照射剂量的大小确定是否满足可居留性准则。主控制室等重要应急设施应满足的可居留性准则如下：在设定的持续应急响应期间内（一般为30天），工作人员接受的有效剂量不大于50mSv，甲状腺当量剂量不大于500mSv。

事故情况下可居留性评价中，剂量的估算应考虑应急设施的有限空间，采用符合实际的有限γ射线烟云剂量模式。

大气弥散因子是评价事故后果、可居留性的重要输入参数。计算大气弥散因子所用的气象数据应从厂址气象测量中获取。确定大气弥散因子时应考虑建筑物尾流的影响。

因此，电站应急指挥中心可居留性的剂量接受准则考虑为：在设定的持续应急响应期间内（一般为30天），工作人员接受的有效剂量不大于50mSv，甲状腺当量剂量不大于500mSv。

3.2应急指挥中心剂量预估模型研究

3.2.1放射性物质迁移模型

放射性物质迁移主要指放射性物质在大气中的弥散和地面、屋顶等沉积和放射性物质在应急指挥中心室内累积的过程。

   （1）大气扩散模式

    大气扩散模式采用拉格朗日轨迹—高斯烟团模型，通过释放一系列高斯型烟团来模拟事故放射性释放，采用系统提供的计算区域上风场和湍流参数，模拟放射性物质在大气环境中的迁移扩散，采用烟团分裂方案模拟复杂地形条件、不稳定气象条件常常出现烟团分裂和层状分割的现象，计算事故放射性释放在评价区域各网格上的放射性空气浓度和地面沉积量。

   （2）放射性物质的室内累积

事故条件下由于新风的引入，室外的放射性物质将进入应急设施内，造成室内空气被放射性物质所污染，进而对工作人员产生照射。为此，在设计上对进风进行了过滤，应急过滤设施有高效过滤器和碘吸附器。假设进入室内的进风迅速在室内分布均匀，则室内放射性核素的浓度计算方法如下：

计算室内核素i任意初始时刻为t1、结束时刻为t2的时间段内平均活度A，将所得结果除以相应的体积即得到室内t1到t2时间段的核素i平均浓度。

3.2.2剂量评价模型

应急指挥中心内人员的剂量评价模型考虑的照射途径包括：

室外放射性烟羽的外照射

室外放射性沉积物引起的外照射

吸入放射性空气产生的内照射

室内放射性空气产生的外照射

计算的剂量包括：

有效剂量

甲状腺剂量

应急指挥中心内人员的剂量计算中将考虑所有途径造成的剂量总和作为与可居留性剂量接受准则比较的评价量。

（1）室外照射剂量模型

室外放射性烟羽的外照射、室外放射性沉积物引起的外照射采用如下公式计算：

1)烟羽外照射

全身γ照射剂量基于近地面空气中核素的时间积分浓度的估算如下式：

式中：

为在烟羽通过期间烟羽中核素所致的γ外照射剂量当量，

为近地面空气中核素的时间积分活度浓度，

：核素的空气浸没外照射剂量转换因子，

为建筑物对烟羽浸没外照射的减弱系数

：时间间隔内的居留份额

2)地面沉积外照射

地面沉积外照射剂量估算如下式：

式中：

为地面核素所致外照射剂量当量，

为地面沉积核素表面比活度，

为剂量转换系数，

为建筑物对地面沉积照射的减弱系数

：时间间隔内的居留份额

（2）室内空气污染剂量模型

室内剂量模型主要考虑吸入内照射造成的甲状腺剂量、有效剂量，以及外照射造成的有效剂量。空气污染产生的外照射剂量的估算考虑到应急指挥中心的有限空间，研究采用符合实际的有限γ射线烟云剂量模式计算              浸没外照射剂量和空气吸入内照射导致的甲状腺剂量。

3.3撤离剂量率阈值计算

根据机组设计特征选择典型的事故释放源项谱以及厂址气象观测参数形成气象序列并结合厂址扩散参数，计算各类典型事故情况下应急指挥中心室内剂量水平超过应急响应期间内剂量接受准则时，区域γ剂量率监测仪对应的撤离剂量率阈值。

4.结论

根据机组与应急指挥中心的距离及厂址环境特征，本研究通过建立事故工况下放射性物质迁移模型、应急指挥中心剂量评价模型，用以指导电站应急指挥中心内放射性核素的浓度估算以及人员剂量估算，判断应急指挥中心在选取事故及气象条件下是否具有可居留性，对应急指挥中心内人员可能受到的剂量进行评估。若剂量计算结果大于等于可居留性剂量接受准则，则给出应急指挥中心人员撤离的决策建议。