核電廠環(huán)境監(jiān)測方案優(yōu)化分析
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摘要：為了吸取日本福島核事故的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，進(jìn)一步提高核電廠的安全運(yùn)行與管理水平，對廣東某核電項(xiàng)目核電廠環(huán)境監(jiān)測設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了評價(jià)分析，梳理了設(shè)計(jì)方案存在的薄弱環(huán)節(jié)，根據(jù)核安全審評要求，制定了核電廠環(huán)境監(jiān)測優(yōu)化方案。通過加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)急監(jiān)測后備能力，降低環(huán)境輻射水平及增加氣象連續(xù)監(jiān)測站點(diǎn)的數(shù)量等，滿足了類似福島核事故情況的環(huán)境監(jiān)測需求，可及時(shí)提供實(shí)時(shí)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，為應(yīng)急指揮部的及時(shí)決策提供了有力保障。
關(guān)鍵詞：環(huán)境監(jiān)測；福島核事故；輻射
引言
在日本福島核事故發(fā)生之后，為了吸取日本福島核事故的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，進(jìn)一步提高核電廠的安全運(yùn)行與管理水平，國家核安全局在2012年6月12日編制并了《福島核事故后核電廠改進(jìn)行動(dòng)通用技術(shù)要求（試行）》（以下簡稱《通用技術(shù)要求》）。而此時(shí)廣東某核電項(xiàng)目（以下簡稱核電項(xiàng)目）環(huán)境監(jiān)測方案設(shè)計(jì)早已完成，環(huán)境監(jiān)測設(shè)備已基本到貨，正處于設(shè)備施工安裝階段，可改進(jìn)優(yōu)化的空間小、難度大。結(jié)合福島核事故的經(jīng)驗(yàn)反饋，核電項(xiàng)目對環(huán)境監(jiān)測原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了評估，梳理原設(shè)計(jì)方案的薄弱環(huán)節(jié)，依據(jù)核安全審評要求，形成了環(huán)境監(jiān)測設(shè)施改進(jìn)優(yōu)化方案。氣象與輻射環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)加強(qiáng)了實(shí)驗(yàn)室應(yīng)急監(jiān)測后備能力，降低了環(huán)境輻射水平，增加了氣象連續(xù)監(jiān)測站點(diǎn)（以下簡稱KRS站點(diǎn)）數(shù)量，改進(jìn)了KRS站點(diǎn)失效替代方案、移動(dòng)環(huán)境監(jiān)測、備用KRS中央站布置等幾個(gè)方面，滿足了類似福島核事故情況的環(huán)境監(jiān)測需求，及時(shí)提供實(shí)時(shí)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)，為應(yīng)急指揮部的及時(shí)決策提供了有力保障。
1問題分析
《通用技術(shù)要求》規(guī)定核電廠應(yīng)根據(jù)特定的外部事件，完善應(yīng)急監(jiān)測方案，并提出了功能、設(shè)備兩方面的安全要求。通過環(huán)境監(jiān)測原設(shè)計(jì)方案與安全要求的對比，總結(jié)得出如下幾個(gè)方面的問題。
1.1環(huán)境實(shí)驗(yàn)室布置問題
《通用技術(shù)要求》規(guī)定核電廠監(jiān)測設(shè)施布置應(yīng)具有合理性和代表性，滿足核電廠事故工況下輻射環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測方案規(guī)定的設(shè)施功能。核電項(xiàng)目中環(huán)境實(shí)驗(yàn)室的布置符合環(huán)境實(shí)驗(yàn)室設(shè)置應(yīng)避開主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向的要求，但位于煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)內(nèi)，在發(fā)生應(yīng)急事故時(shí)，仍可能被放射性煙羽污染導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室不可用，缺少后備環(huán)境監(jiān)測手段，難以保證有效實(shí)施應(yīng)急監(jiān)測。
1.2監(jiān)測站點(diǎn)布置問題
《通用技術(shù)要求》規(guī)定核電廠監(jiān)測站點(diǎn)應(yīng)考慮與監(jiān)督性監(jiān)測站點(diǎn)互補(bǔ)的原則，保證核電廠周圍16個(gè)方位的陸域原則上都布設(shè)至少一個(gè)自動(dòng)監(jiān)測站房。核電項(xiàng)目在電廠周邊共設(shè)置7個(gè)監(jiān)測站點(diǎn)，與《通用技術(shù)要求》相比，存在一定差距。需在煙羽計(jì)劃應(yīng)急區(qū)范圍內(nèi)，結(jié)合主導(dǎo)風(fēng)向、居民密集區(qū)等因素增加布點(diǎn)。
1.3后備監(jiān)測手段保障問題
《通用技術(shù)要求》規(guī)定，當(dāng)極端外部事件導(dǎo)致環(huán)境監(jiān)測設(shè)施不可用時(shí)，應(yīng)具備適當(dāng)?shù)暮髠鋵捔砍瘫O(jiān)測手段或及時(shí)恢復(fù)監(jiān)測設(shè)施可用性的手段，確保為核電廠及其周邊環(huán)境質(zhì)量評價(jià)提供現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)。核電項(xiàng)目配置了環(huán)境監(jiān)測車及儀器，但存在環(huán)境監(jiān)測車出現(xiàn)故障的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)KRS監(jiān)測站點(diǎn)及傳輸設(shè)施也可能在地震等外部極端事件下產(chǎn)生損壞的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致無法執(zhí)行應(yīng)急環(huán)境監(jiān)測的功能。因此，后備監(jiān)測手段仍需加強(qiáng)。
1.4數(shù)據(jù)傳輸功能保障問題
《通用技術(shù)要求》規(guī)定監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)具有備用通信方式，保證各監(jiān)測站點(diǎn)的監(jiān)測數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)傳送到自動(dòng)監(jiān)測中央站；在失去外部電源的情況下，自動(dòng)監(jiān)測中央站應(yīng)能保證較長時(shí)間（≥72h）內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸。環(huán)境實(shí)驗(yàn)室與應(yīng)急指揮中心分開布置，環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)處理中央站（即KRS系統(tǒng)中央站）設(shè)置在環(huán)境實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，存在地震情況下中央站不可用，不能向應(yīng)急指揮部實(shí)時(shí)傳輸環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)。
2改進(jìn)方案及措施
為解決上述問題，在環(huán)境監(jiān)測原方案基礎(chǔ)上，結(jié)合福島核事故的經(jīng)驗(yàn)反饋，根據(jù)國務(wù)院對核設(shè)施安全檢查時(shí)對在建核電廠的安全評審要求，充分考慮核電項(xiàng)目實(shí)際情況可優(yōu)化空間，制定了優(yōu)化方案，主要從環(huán)境實(shí)驗(yàn)室設(shè)置的合理性、監(jiān)測站點(diǎn)布置的全面性、移動(dòng)監(jiān)測的靈活性以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)。
2.1環(huán)境實(shí)驗(yàn)室設(shè)置的合理性改進(jìn)
環(huán)境實(shí)驗(yàn)室位于主導(dǎo)風(fēng)向上風(fēng)向約1.3km處，在發(fā)生應(yīng)急事故時(shí)可能被放射性煙羽污染導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室不可用，根據(jù)《通用技術(shù)要求》的規(guī)定，需增設(shè)后備監(jiān)測手段。由于環(huán)境實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)建設(shè)，無法重新選址建設(shè)，新建一個(gè)備用實(shí)驗(yàn)室的方案則會(huì)帶來較大的建造和運(yùn)營成本。因此，為確保應(yīng)急情況下環(huán)境實(shí)驗(yàn)室的可用性，結(jié)合廠址實(shí)際情況，核電項(xiàng)目與就近核電項(xiàng)目簽署制定應(yīng)急環(huán)境監(jiān)測互為備用響應(yīng)流程，詳細(xì)規(guī)定了應(yīng)急準(zhǔn)備、應(yīng)急響應(yīng)通知和啟動(dòng)、應(yīng)急支援行動(dòng)、應(yīng)急支援結(jié)束等事項(xiàng)，實(shí)現(xiàn)了事故情況下的后備監(jiān)測手段。環(huán)境實(shí)驗(yàn)室原設(shè)計(jì)中配備2臺(tái)г譜儀，若備用電廠發(fā)生應(yīng)急事故，需要核電項(xiàng)目環(huán)境實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)備用電廠應(yīng)急情況下的環(huán)境監(jiān)測任務(wù)。此時(shí)，2臺(tái)г譜儀就不能同時(shí)滿足兩個(gè)電廠的監(jiān)測任務(wù)。為滿足備用電廠的應(yīng)急監(jiān)測需求，在原來設(shè)備配置的基礎(chǔ)上新增1臺(tái)г譜儀。
2.2KRS監(jiān)測站點(diǎn)布置的全面性改進(jìn)
根據(jù)核電項(xiàng)目原始設(shè)計(jì)，在電廠周邊10km范圍內(nèi)設(shè)置7個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，其中廠內(nèi)站3個(gè)，廠外站4個(gè)，經(jīng)過詳細(xì)論證以及與監(jiān)測系統(tǒng)的比對，結(jié)合廠址附近的環(huán)境敏感點(diǎn)因素，KRS站點(diǎn)布置改進(jìn)如下：（1）廠區(qū)范圍內(nèi)的環(huán)境監(jiān)測，根據(jù)《核電廠環(huán)境輻射監(jiān)測規(guī)定》（EJ/T1131—2001）等法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的要求，并結(jié)合具體廠址特征、氣象條件等因素及原有HSC環(huán)境監(jiān)測站位的布設(shè)情況，同時(shí)參考法國及日本濱海核電廠環(huán)境監(jiān)測站位設(shè)計(jì)原則，沿廠區(qū)邊界選擇增加2個(gè)代表性監(jiān)測站位，使得廠內(nèi)站點(diǎn)由原來的3個(gè)增加到5個(gè)。（2）原廠區(qū)外半徑10km范圍以內(nèi)有4個(gè)廠外監(jiān)測站點(diǎn)。通過對廠址10km范圍內(nèi)的環(huán)境敏感點(diǎn)進(jìn)行重新分析，并結(jié)合廠區(qū)范圍內(nèi)的監(jiān)測站位，綜合考慮方位均布性及包絡(luò)性的原則，在核電廠外增加1個(gè)監(jiān)測站點(diǎn)，即位于NE方位4.7km處的某村委大樓樓頂。該村是廠址10km范圍內(nèi)人口較多的千人以上居民點(diǎn)之一，是一個(gè)較為重要的環(huán)境敏感點(diǎn)。通過改進(jìn)增加了2個(gè)廠內(nèi)站點(diǎn)和1個(gè)廠外站點(diǎn)，使電廠KRS站點(diǎn)達(dá)到10個(gè)，結(jié)合監(jiān)督性監(jiān)測系統(tǒng)站點(diǎn)，滿足了《通用技術(shù)要求》的規(guī)定。
2.3移動(dòng)監(jiān)測的靈活性改進(jìn)
2.3.1增配環(huán)境監(jiān)測車及儀器環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)原設(shè)計(jì)配備一臺(tái)環(huán)境監(jiān)測車和一套車載便攜式輻射測量儀器，不能在事故應(yīng)急早期盡早監(jiān)測出放射性煙羽的擴(kuò)散方向和范圍，且可能存在車輛故障風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致無法執(zhí)行應(yīng)急環(huán)境監(jiān)測的功能。為避免上述風(fēng)險(xiǎn)，需新增一臺(tái)環(huán)境車和一套車載便攜式輻射測量儀器。在事故應(yīng)急早期，兩臺(tái)環(huán)境監(jiān)測車可同時(shí)迅速啟動(dòng)兩條線路的巡測，盡早監(jiān)測出放射性煙云的擴(kuò)散方向及范圍。同時(shí)，兩臺(tái)環(huán)境監(jiān)測車可互為備用，符合設(shè)備冗余配置原則，降低因設(shè)備臨時(shí)故障而無法執(zhí)行應(yīng)急環(huán)境監(jiān)測功能的風(fēng)險(xiǎn)。
2.3.2KRS站點(diǎn)失效替代方案———新增移動(dòng)式輻射監(jiān)測設(shè)備原設(shè)計(jì)方案中所有KRS站點(diǎn)均未考慮抗震，在發(fā)生地震等外部事件導(dǎo)致站點(diǎn)不可用時(shí)，僅靠環(huán)境監(jiān)測車的巡測無法完全滿足應(yīng)急響應(yīng)的要求。為確保盡快獲得有用的環(huán)境監(jiān)測信息，為核電廠事故應(yīng)急提供支持，需要快速恢復(fù)監(jiān)測功能，考慮在KRS站點(diǎn)失效時(shí)的替代方案。10個(gè)KRS站點(diǎn)分布在廠內(nèi)外各處，各站點(diǎn)的電源供應(yīng)在設(shè)計(jì)上采取就近取電原則，監(jiān)測數(shù)據(jù)通過有線（光纖）和無線兩種方式傳入KRS中央站，單純要求提高各站點(diǎn)電力供應(yīng)和信息傳輸?shù)陌踩墑e不具備可操作性。因此，對于極端事故工況下可能出現(xiàn)的設(shè)備（包括監(jiān)測設(shè)備以及電力供應(yīng)、信號傳輸?shù)容o助系統(tǒng)）損壞情況，需采用便攜式監(jiān)測設(shè)備通過臨時(shí)組網(wǎng)進(jìn)行替代。具體改進(jìn)措施為：新增11套移動(dòng)式輻射監(jiān)測設(shè)備。利用移動(dòng)式輻射監(jiān)測設(shè)備替代KRS系統(tǒng)固定環(huán)境監(jiān)測站點(diǎn)，并配備自動(dòng)組網(wǎng)設(shè)備，迅速實(shí)現(xiàn)事故情況下的環(huán)境監(jiān)測。移動(dòng)式輻射監(jiān)測設(shè)備包括г劑量率監(jiān)測設(shè)備、風(fēng)速風(fēng)向儀、無線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備、應(yīng)急電源等。
2.4數(shù)據(jù)傳輸保障的改進(jìn)
為解決地震工況下環(huán)境實(shí)驗(yàn)室KRS系統(tǒng)中央站無法確保向應(yīng)急指揮中心實(shí)時(shí)傳輸監(jiān)測數(shù)據(jù)的問題，需提高KRS系統(tǒng)中央站所在構(gòu)筑物的抗震等級。由于環(huán)境實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)建設(shè)，從經(jīng)濟(jì)性和可行性方面分析，提高環(huán)境實(shí)驗(yàn)室抗震等級的方案難以落實(shí)。同時(shí)，應(yīng)急指揮中心作為核電廠應(yīng)急響應(yīng)的指揮、管理和協(xié)調(diào)中樞，已根據(jù)改進(jìn)要求進(jìn)行抗震優(yōu)化設(shè)計(jì)和建造。經(jīng)過綜合評價(jià)和分析，核電項(xiàng)目選擇在應(yīng)急指揮中心新增一套應(yīng)急KRS數(shù)據(jù)處理中心的方案，增加的應(yīng)急KRS數(shù)據(jù)處理中心接收終端包含機(jī)柜、服務(wù)器、數(shù)據(jù)采集工作站和配套無線接收裝置。同時(shí)接受固定站點(diǎn)和移動(dòng)式輻射監(jiān)測設(shè)備的數(shù)據(jù)，并實(shí)現(xiàn)環(huán)境輻射連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接收、存儲(chǔ)和處理功能，滿足了發(fā)生事故情況下的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的可獲取性和實(shí)時(shí)性。
3對其他項(xiàng)目環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)的建議
對于新建核電項(xiàng)目，環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)在滿足系統(tǒng)基本功能的基礎(chǔ)上，需參考福島核事故經(jīng)驗(yàn)反饋，在設(shè)計(jì)和配置中關(guān)注如下幾個(gè)方面：（1）考慮事故時(shí)廠區(qū)環(huán)境實(shí)驗(yàn)室不可用的情況，在煙羽應(yīng)急計(jì)劃區(qū)外建立后備監(jiān)測手段，最便利有效的措施是與就近核電項(xiàng)目簽訂合作協(xié)議，互為備用，聯(lián)動(dòng)響應(yīng)。（2）監(jiān)測站點(diǎn)布置應(yīng)保證核電廠周圍各方位布設(shè)的均布性及包絡(luò)性，同時(shí)重點(diǎn)考慮煙羽計(jì)劃應(yīng)急區(qū)范圍內(nèi)的環(huán)境敏感點(diǎn)（如居民密集區(qū)），適當(dāng)增加布點(diǎn)，確保更加全面有效地監(jiān)測。（3）配置充足的移動(dòng)數(shù)據(jù)監(jiān)測設(shè)施，包括移動(dòng)監(jiān)測車及移動(dòng)監(jiān)測設(shè)備，確保在固定監(jiān)測站點(diǎn)不可用情況下的移動(dòng)監(jiān)測功能有效。（4）為確保環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)KRS在地震工況下的可用性，可選用提高環(huán)境實(shí)驗(yàn)室抗震等級、應(yīng)急指揮中心增設(shè)備用應(yīng)急KRS數(shù)據(jù)處理中心兩種措施，需根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)，并通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)性分析進(jìn)行選擇。
4結(jié)語
在福島核事故發(fā)生之后，核電項(xiàng)目對環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)及設(shè)施開展了分析，提出并實(shí)施了與就近核電環(huán)境實(shí)驗(yàn)室備用聯(lián)動(dòng)、增加KRS監(jiān)測站點(diǎn)、增加移動(dòng)環(huán)境監(jiān)測車及設(shè)備、增設(shè)備用應(yīng)急KRS數(shù)據(jù)處理中心等多個(gè)方面的改進(jìn)，從而提高了環(huán)境樣品的處理、監(jiān)測能力，能迅速監(jiān)測放射性煙羽的擴(kuò)散方向，有效增強(qiáng)核電廠事故后環(huán)境監(jiān)測體系的有效性，增強(qiáng)了環(huán)境監(jiān)測設(shè)施抵抗自然災(zāi)害的能力，降低了事故情況下環(huán)境監(jiān)測設(shè)施失效導(dǎo)致不能提供技術(shù)支持的風(fēng)險(xiǎn)，提高了對事故放射性后果評價(jià)的及時(shí)性。
［參考文獻(xiàn)］
[1]國家核安全局.福島核事故后核電廠改進(jìn)行動(dòng)通用技術(shù)要求：國核安發(fā)〔2012〕98號[A].
作者：李心濤 韓繼偉 單位：臺(tái)山核電合營有限公司