彭 慧，唐 顯，蔡定勘，羅志福

(1.中國(guó)原子能科學(xué)研究院，北京 102413；2.環(huán)境保護(hù)部核與輻射安全中心，北京 100082)

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航天器發(fā)射事故中钚-238熱源輻射風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型的建立及應(yīng)用

彭 慧1,2，唐 顯1，蔡定勘1，羅志福1

(1.中國(guó)原子能科學(xué)研究院，北京 102413；2.環(huán)境保護(hù)部核與輻射安全中心，北京 100082)

輻射風(fēng)險(xiǎn)是航天器使用钚-238熱源的關(guān)鍵問題。本文以“嫦娥三號(hào)”任務(wù)為例，提出钚-238熱源在航天器應(yīng)用過程中的輻射風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估內(nèi)容和方法，建立相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型。評(píng)估結(jié)果顯示，使用钚-238熱源的輻射風(fēng)險(xiǎn)較低。本文建立的分析方法可為使用核能源的航天任務(wù)輻射風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供參考。

钚-238熱源；發(fā)射事故；輻射風(fēng)險(xiǎn)

核能源是實(shí)現(xiàn)深空探測(cè)目標(biāo)的關(guān)鍵技術(shù)之一。美國(guó)、俄羅斯的航天器都應(yīng)用了核能源，其中，钚-238熱源已成為美國(guó)“好奇號(hào)”火星探測(cè)器的唯一能源[1-3]。我國(guó)的“嫦娥三號(hào)”任務(wù)首次使用了钚-238熱源[4]，在隨后的航天任務(wù)中也將是主要能源之一。按照我國(guó)《放射源分類辦法》，空間用钚-238熱源屬于Ⅰ類極高危險(xiǎn)放射源，其使用、運(yùn)輸?shù)榷急仨毥?jīng)過安全分析和行政審批。與地面應(yīng)用的Ⅰ類放射源相比，钚-238熱源的體積和質(zhì)量嚴(yán)格受限，無法采用冗余防護(hù)設(shè)計(jì)。

我國(guó)尚未建立相應(yīng)放射源空間應(yīng)用的輻射風(fēng)險(xiǎn)分析程序。為了安全使用钚-238熱源，必須對(duì)使用過程中影響熱源安全性的事故景象和薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行識(shí)別，對(duì)可能的事故后果進(jìn)行分析，確定該活動(dòng)的整體輻射風(fēng)險(xiǎn)及主要風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，以指導(dǎo)钚-238熱源安全性研究和相應(yīng)的輻射事故應(yīng)急。為此，本文首次提出通過對(duì)熱源安全分析、發(fā)射任務(wù)分析、薄弱環(huán)節(jié)識(shí)別、輻射風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法等方面的綜合分析，擬建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，為空間用钚-238熱源的安全使用提供參考。

1 輻射風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

圖1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的內(nèi)容和分析步驟Fig.1 Content and steps of risk assessment

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估包括風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，對(duì)可能引起風(fēng)險(xiǎn)的威脅和薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行評(píng)估，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果識(shí)別和選擇安全措施，并將風(fēng)險(xiǎn)降低到可接受水平。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的常用方法包括因素分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、定性風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法和概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法，其中概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法常用于核電站和核材料運(yùn)輸?shù)陌踩治?。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估需進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)整理和分析，尤其是系統(tǒng)的安全數(shù)據(jù)、事故數(shù)據(jù)以及人員和環(huán)境數(shù)據(jù)。钚-238在航天器使用中風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的數(shù)據(jù)整理、分析過程示于圖1。

從圖1可知，數(shù)據(jù)來源主要可采用熱源測(cè)試分析數(shù)據(jù)、國(guó)外發(fā)射歷史數(shù)據(jù)、事故理論分析數(shù)據(jù)以及相關(guān)專家意見和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。钚-238熱源在航天任務(wù)應(yīng)用過程中的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估包括安全薄弱環(huán)節(jié)識(shí)別、威脅識(shí)別、事故后果分析及風(fēng)險(xiǎn)的表征等，具體包括以下內(nèi)容：

(1) 钚-238熱源安全性的結(jié)構(gòu)分析；

(2) 發(fā)射軌道、發(fā)射事故景象等航天任務(wù)分析；

(3) 結(jié)合熱源的安全性與發(fā)射事故景象完成安全事故薄弱環(huán)節(jié)識(shí)別；

(4) 對(duì)事故發(fā)生后的主要威脅進(jìn)行識(shí)別，放射性物質(zhì)主要考慮對(duì)人員和環(huán)境可能產(chǎn)生嚴(yán)重輻射影響的威脅；

(5) 事故后果分析，本文主要考慮輻射后果，包括環(huán)境的放射性污染面積、污染水平、污染持續(xù)時(shí)間和人員的受照劑量，以及健康影響等；

(6) 風(fēng)險(xiǎn)的表征與評(píng)價(jià)，是將個(gè)人輻射風(fēng)險(xiǎn)與輻射可接受水平進(jìn)行比較。

2 輻射風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的過程及方法

钚-238熱源形成輻射風(fēng)險(xiǎn)的途徑包括作為Ⅰ類放射源的外照射和钚-238放射性物質(zhì)泄漏后的擴(kuò)散。其中，作為Ⅰ類放射源的輻射風(fēng)險(xiǎn)在正常工作和事故情況下均存在，主要考慮對(duì)地面人員(不包括載人航天器中的宇航員)的外照射劑量；钚-238放射性物質(zhì)泄漏后的擴(kuò)散，主要是發(fā)射過程的嚴(yán)重事故導(dǎo)致熱源泄漏后形成的钚-238氣溶膠擴(kuò)散，造成人員和環(huán)境的污染。钚-238熱源使用過程中輻射風(fēng)險(xiǎn)的研究方法示于圖2。

由圖2可知，事故的確定包括事故發(fā)生概率、爆炸與火災(zāi)等事故參數(shù)的計(jì)算。事故發(fā)生概率可直接作為風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算的輸入量，爆炸、火災(zāi)等事故直接影響钚-238熱源的安全性及放射性物質(zhì)的可控狀態(tài)。钚-238放射性泄漏的情況下，氣溶膠的擴(kuò)散方式、擴(kuò)散量與事故狀態(tài)相關(guān)，需采用不同的計(jì)算模型。

3 實(shí)例分析

“嫦娥三號(hào)”任務(wù)是國(guó)內(nèi)首次使用钚-238熱源與大量使用放射性物質(zhì)的太空任務(wù)，對(duì)后續(xù)任務(wù)具有重要的指導(dǎo)意義。本文以“嫦娥三號(hào)”任務(wù)使用钚-238熱源為例進(jìn)行輻射風(fēng)險(xiǎn)分析。

圖2 钚-238熱源使用過程中輻射風(fēng)險(xiǎn)的研究方法Fig.2 The research methods of the radiation risk

3.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)整理

3.1.1 熱源安全分析數(shù)據(jù)

钚-238熱源的結(jié)構(gòu)決定了應(yīng)用的安全性，是風(fēng)險(xiǎn)分析中薄弱環(huán)節(jié)識(shí)別的關(guān)鍵。钚-238熱源結(jié)構(gòu)包括源芯和包殼設(shè)計(jì)。

(1) 源芯設(shè)計(jì)。目前熱源源芯均采用高溫?zé)Y(jié)二氧化钚陶瓷體，具有耐高溫、高強(qiáng)度、粉塵少和核素浸出率低等優(yōu)點(diǎn)，但陶瓷體的脆性及熱導(dǎo)率低。通常，238PuO2陶瓷體熔點(diǎn)為2 400 ℃，常溫下二氧化钚陶瓷微粒在海水與蒸餾水中的浸出率分別為1.0×10-3～1.23×10-3μg/d·mm3，1.4×10-3μg/d·mm3[5]。在熱源包殼密封性損壞的情況下，陶瓷體結(jié)構(gòu)有助于降低钚-238源芯形成放射性氣溶膠的比例。

(2) 包殼設(shè)計(jì)。包括包殼材料選擇、包殼尺寸及包殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。包殼材料選用高性能的銥合金和碳碳編織材料等；包殼尺寸不斷進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，采用多層結(jié)構(gòu)，包括密封層、高強(qiáng)度層和耐燒蝕層等?！版隙鹑?hào)”任務(wù)用钚-238熱源，結(jié)構(gòu)示意圖(圖3a)及原型(圖3b)示于圖3。

為驗(yàn)證钚-238熱源結(jié)構(gòu)的安全性，結(jié)合可能的事故工況進(jìn)行高溫?zé)g分析、火災(zāi)模擬、高速撞擊以及高速碎片撞擊模擬等實(shí)驗(yàn)。由于航天器對(duì)質(zhì)量、體積均有嚴(yán)格限制，無法對(duì)钚-238熱源提供額外的冗余安全設(shè)計(jì)，安全性主要由熱源源芯和熱源包殼的性質(zhì)決定。熱源安全性數(shù)據(jù)要求列于表1。

圖3 钚-238熱源結(jié)構(gòu)示意圖(a)和熱源實(shí)物照片(b)Fig.3 The heat source structure (a) and picture of 238Pu (b)表1 熱源安全性相關(guān)數(shù)據(jù)Table 1 Heat source safety data

安全因素具體數(shù)據(jù)用途源芯钚-238等放射性核素的用量、源芯性能、源芯結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)估算輻射源項(xiàng)包殼包殼材料、尺寸、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安全薄弱環(huán)節(jié)分析安全性試驗(yàn)燒蝕、火災(zāi)、高速撞擊、海水腐蝕等系列安全性試驗(yàn)數(shù)據(jù)安全薄弱環(huán)節(jié)分析及泄漏源項(xiàng)分析

3.1.2 威脅數(shù)據(jù)

威脅數(shù)據(jù)主要指運(yùn)載火箭的相關(guān)參數(shù)、發(fā)射事故時(shí)航天器的軌道數(shù)據(jù)(高度、速度)以及爆炸、撞擊等事故景象的相關(guān)數(shù)據(jù)。 “嫦娥三號(hào)”探測(cè)器采用的CZ-3BE Y23長(zhǎng)三乙火箭(推進(jìn)劑N2O4/UDMH)，進(jìn)入LTO(地月轉(zhuǎn)移軌道)，點(diǎn)火發(fā)射后朝東南方向爬升飛行[6]，其飛行時(shí)序列于表2。根據(jù)發(fā)射時(shí)間及可能發(fā)射失敗的幾率，發(fā)射階段事故分析分為三個(gè)階段：(1) 地面發(fā)射準(zhǔn)備階段，即0階段；(2) 發(fā)射早期階段，即1～2階段；(3) 發(fā)射后期階段，即3～8階段。

表2 長(zhǎng)征三號(hào)乙運(yùn)載火箭典型的飛行時(shí)序[7]Table 2 The typical flight sequence of long March 3 B rocket

航空航天的發(fā)射事故包括控制系統(tǒng)故障、運(yùn)載系統(tǒng)故障和通訊系統(tǒng)故障等多種類型。自20世紀(jì)50年代以來，世界各國(guó)在航天事業(yè)中發(fā)生過數(shù)以千計(jì)的不同類型的發(fā)射事故、數(shù)以萬計(jì)的故障，其中以運(yùn)載火箭的事故最為嚴(yán)重，占總事故的60%[8]。熱源安全構(gòu)成發(fā)射事故數(shù)據(jù)包括爆炸、沖擊波、火災(zāi)以及撞擊等參數(shù)列于表3。

表3 發(fā)射事故數(shù)據(jù)Table 3 Launch accident data

注：1) 我國(guó)公開文獻(xiàn)中未對(duì)長(zhǎng)征系列火箭發(fā)射失敗的類型進(jìn)行系統(tǒng)分析，失敗概率以同樣攜帶钚-238熱源的卡西尼號(hào)[9]為例。

3.1.3 保護(hù)對(duì)象

保護(hù)對(duì)象主要為事故點(diǎn)周圍的人員和環(huán)境。人員保護(hù)主要是控制外照射劑量、降低钚-238氣溶膠的吸入量，達(dá)到合理可行且盡量低的水平；對(duì)環(huán)境的影響主要是钚-238泄漏形成的放射性氣溶膠對(duì)地面、建筑等的污染。保護(hù)對(duì)象的分析數(shù)據(jù)包括人員和環(huán)境的影響范圍、途徑以及可能產(chǎn)生的后果或危害。

對(duì)影響范圍及途徑的調(diào)查主要是人文與自然環(huán)境調(diào)查，調(diào)查數(shù)據(jù)列于表4。

航天器發(fā)射的事故地點(diǎn)與事故類型、事故發(fā)生時(shí)的高度、速度等多個(gè)因素相關(guān)。數(shù)據(jù)調(diào)查主要集中在發(fā)射場(chǎng)及發(fā)射路徑中的關(guān)注點(diǎn)，對(duì)于大海與荒漠等環(huán)境可簡(jiǎn)化處理。

表4 人員及環(huán)境調(diào)查數(shù)據(jù)Table 4 Staff and environmental survey data

钚-238核素為極毒放射性核素，可誘發(fā)機(jī)體嚴(yán)重的輻射損傷效應(yīng)，該核素對(duì)人體的放射性毒理學(xué)數(shù)據(jù)及健康危害是計(jì)算分析輻射事故后果的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)來源[10]主要是美國(guó)早年注入钚的病人和曼哈頓計(jì)劃钚工作者的長(zhǎng)期調(diào)查數(shù)據(jù)，動(dòng)物資料或其他有關(guān)人群資料的推算結(jié)果，參見1998 年IAEA safety report series No.2和2007年ICRP103號(hào)文件。

3.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析

3.2.1 安全薄弱環(huán)節(jié)識(shí)別

安全薄弱環(huán)節(jié)識(shí)別主要分析熱源在事故狀態(tài)下的安全響應(yīng)，將發(fā)射事故的工況參數(shù)與钚-238熱源已進(jìn)行的安全性試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比判斷，識(shí)別可能導(dǎo)致放射性物質(zhì)發(fā)生泄漏或人員超劑量照射的安全事故。發(fā)射事故工況與發(fā)射任務(wù)相關(guān)，熱源安全性試驗(yàn)?zāi)M了部分事故工況，試驗(yàn)結(jié)果可以反映事故工況下熱源的狀態(tài)。部分事故參數(shù)與安全性試驗(yàn)參數(shù)列于表5。

由安全試驗(yàn)與事故景象對(duì)比結(jié)果可知，有氧環(huán)境下的高溫、高速撞擊堅(jiān)硬障礙物以及堅(jiān)硬物體穿刺等事故工況導(dǎo)致熱源發(fā)生放射性物質(zhì)泄漏的概率較高，是熱源安全的薄弱環(huán)節(jié)。

表5 部分事故工況與安全性試驗(yàn)對(duì)比示例Table 5 Accident condition compared with safety testing

3.2.2 輻射威脅分析

輻射威脅源項(xiàng)即钚-238熱源的中子外照射和钚-238放射性物質(zhì)泄漏污染。熱源中子發(fā)射率主要與原料性能相關(guān)，人員的受照劑量通過實(shí)際監(jiān)測(cè)，如“嫦娥三號(hào)”任務(wù)用钚-238熱源1 m處的中子外照射有效劑量率為0.06 mSv/h，其γ輻射劑量率較低而可以忽略。

钚-238熱源泄漏后的源項(xiàng)較為復(fù)雜，包括放射性物質(zhì)泄漏量和放射性氣溶膠擴(kuò)散分析。在爆炸、火災(zāi)等事故條件下，钚-238的陶瓷源芯可能發(fā)生脆性斷裂，少部分出現(xiàn)粉塵化；钚-238熱源包殼出現(xiàn)裂口導(dǎo)致钚-238放射性物質(zhì)泄漏，形成放射性氣溶膠向大氣擴(kuò)散。

(1) 钚-238核素泄漏量的分析

“嫦娥三號(hào)”任務(wù)中，钚-238熱源的安全性測(cè)試未對(duì)可能發(fā)生泄漏的事故工況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，無法確定熱源安全極限值以及發(fā)生泄漏后的源項(xiàng)情況。泄漏量數(shù)據(jù)參考美國(guó)钚-238熱源模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果列于表6。

由表6可知，除“卡西尼號(hào)”的再入事故外，其余事故條件下熱源中二氧化钚的泄漏量小于總質(zhì)量的1‰?！翱ㄎ髂崽?hào)”地球再入加速事故時(shí)泄漏率達(dá)到8%，是泄漏量最大的事故。 “嫦娥三號(hào)”任務(wù)的泄漏率分析可參考“卡西尼號(hào)”相關(guān)數(shù)據(jù)。

表6 卡西尼號(hào)不同任務(wù)階段的二氧化钚泄漏情況[9]Table 6 Plutonium dioxide leakage data of the Cassini mission in different phases

(2) 钚-238氣溶膠的形成

在事故條件下，泄漏的二氧化钚不會(huì)全部形成氣溶膠，氣溶膠中的可吸入份額與二氧化钚物理化學(xué)性質(zhì)及事故條件有關(guān)。钚-238氣溶膠的源項(xiàng)，參考美國(guó)Plumbob計(jì)劃和Roller Coaster計(jì)劃[11-12]，計(jì)劃中采用炸藥進(jìn)行爆炸模擬試驗(yàn)，得到核武器在普通化學(xué)爆炸事故時(shí)的事故源項(xiàng)和放射性污染物擴(kuò)散情況。 “嫦娥三號(hào)”任務(wù)中使用的二氧化钚源芯采用高溫?zé)Y(jié)陶瓷體，較核武器钚發(fā)生泄漏時(shí)的粉塵少、可吸入顆粒物的份額低，采用模擬試驗(yàn)的數(shù)據(jù)作為參考量可行。

3.2.3 保護(hù)對(duì)象的輻射影響分析

事故情況下，熱源未發(fā)生泄漏時(shí)，對(duì)保護(hù)對(duì)象的輻射影響主要是Ⅰ類源的外照射。根據(jù)“嫦娥三號(hào)”任務(wù)的測(cè)量結(jié)果，事故處理人員的外照射劑量D可按照公式(1)計(jì)算：

(1)

式中，D為人員的外照射劑量， mSv；T為事故處理時(shí)間，h；R為人員與熱源的平均距離， m；0.06為實(shí)際監(jiān)測(cè)的有效劑量率(輻射權(quán)重因子取20)，mSv/h。

钚-238放射性物質(zhì)泄漏形成氣溶膠后，事故點(diǎn)周圍公眾、應(yīng)急處置人員可能會(huì)吸入放射性核素形成內(nèi)照射，并對(duì)環(huán)境造成污染。事故中熱源泄漏的二氧化钚大部分是可回收顆粒，對(duì)人員和環(huán)境產(chǎn)生污染的主要是氣溶膠的擴(kuò)散行為?？諝庵袣馊苣z濃度、地面放射性物質(zhì)的沉積濃度以及人員內(nèi)照射50年累計(jì)劑量等事故后果的計(jì)算都與氣溶膠的擴(kuò)散行為相關(guān)。本文中钚-238氣溶膠的擴(kuò)散模型采用高斯擴(kuò)散模型，根據(jù)事故類型分為火災(zāi)高斯擴(kuò)散模型和爆炸高斯擴(kuò)散模型。

火災(zāi)高斯擴(kuò)散模型：

(2)

爆炸高斯擴(kuò)散模型：

(3)

式中，C(x,y,z,t)為t時(shí)刻(x,y,z)點(diǎn)的濃度；Q為輻射源項(xiàng)(形成氣溶膠的量)；σx、σy、σz為三個(gè)方向的擴(kuò)散系數(shù)；u為風(fēng)速；H為氣溶膠釋放處的高度。

將“嫦娥三號(hào)”任務(wù)中的相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式，得到钚-238放射性物質(zhì)的空氣擴(kuò)散濃度、地面沉積分布，并計(jì)算地面人員受照劑量，結(jié)果示于表7。結(jié)果表明，在“嫦娥三號(hào)”任務(wù)發(fā)射失敗的假想事故條件下，人員受到的內(nèi)外照射劑量不會(huì)產(chǎn)生輻射健康影響。事故工況下應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注環(huán)境污染，尤其是下風(fēng)向相關(guān)設(shè)施和建筑的污染。

表7 計(jì)算結(jié)果Table 7 Conclusion of the calculation

4 小結(jié)

“嫦娥三號(hào)”任務(wù)輻射風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果顯示，使用钚-238熱源的輻射風(fēng)險(xiǎn)較低，現(xiàn)有安全措施和輻射防護(hù)可保障人員輻射安全。事故情況下人員受照劑量及環(huán)境污染分布的計(jì)算結(jié)果，可作為钚-238空間應(yīng)用的安全依據(jù)及嚴(yán)重事故下應(yīng)急救援的依據(jù)。本文提出的輻射風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)用綜合了熱源安全分析、航天任務(wù)分析以及環(huán)境、人員等實(shí)際情況，在類似航天器(非載人航天器)發(fā)射事故中采用評(píng)估模型合理可行，可為攜熱源航天器任務(wù)的環(huán)境影響評(píng)價(jià)、安全分析和綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供參考。

[1] Pustovalov A A. Nuclear thermoelectric power units in Russia, USA and European space agency research programs[C]∥16th International conference on thermoelectrics, 1997. Proceeding ICT. IEEE, 1997: 559-562.

[2] Furlong R R, Wahlquist E J. Space mission using radioisotope power system[J]. Nuclear News, 1999, 4: 26.

[3] 蔡善鈺，何舜堯. 空間放射性同位素電池發(fā)展回顧和新世紀(jì)應(yīng)用前景[J]. 核科學(xué)與工程，2004，24(2)：97.

Cai Shanyu, He Shunyao.Retrospection of development for radioisotope power systems in space and its prospect of application in new century[J].Chinese Journal of Nuclear Science and Engineering, 2004, 24(2): 97(in Chinese).

[4] 彭慧，陳棟梁，王曉濤, 等. 空間用钚-238放射源輻射影響分析[J]. 核安全,2014,13(3):7-10.

Peng Hui, Chen Dongliang, Wang Xiaotao, et al.Radiological protection of space238Pu radioactive sources[J]. Nuclear Safety, 2014, 13(3): 7-10(in Chinese).

[5] 馬崇智. 放射性同位素手冊(cè)[D]. 北京：科學(xué)出版社,1979.

[6] 孫澤洲, 張廷新,張熇,等. 嫦娥三號(hào)探測(cè)器的技術(shù)設(shè)計(jì)與成就[J].中國(guó)科學(xué):技術(shù)科學(xué),2014(44)：331-343.

Sun Zezhou, Zhang Tingxin, Zhang Hao, et al. The technical design and achievements of Chang’E-3 probe[J].Sci Sin Tech, 2014(44): 331-343(in Chinese).

[7] 曲以廣. 中國(guó)長(zhǎng)征火箭研制歷史回顧與思考[J]. 中國(guó)航天,1998(3):23-26.

[8] 孫克，陳景鵬，趙繼廣,等. 低溫液體火箭塔臺(tái)爆炸事故危害性分析[J]. 計(jì)算機(jī)仿真,2013,30(3):109-113.

Sun Ke, Cheng Jingpeng, Zhao Jiguang, et al. Hazard analysis on explosion of cryogenic liquid rocket on launch pad[J] . Computer simulation 2013, 30(3): 109-113(in Chinese).

[9]Astronautics L M. GPHS-RTGs in support of the Cassini RTG Program. Final technical report, January 11, 1991-April 30, 1998[J]. Office of Scientific & Technical Information Technical Reports, 1998.

[10]朱壽彭. 放射毒理學(xué)[D]. 蘇州：蘇州大學(xué)出版社，2004.

[11]Mian Z, Ramana M V. Plutonium dispersal and health hazardsfrom nuclear weapon accidents[J]. Current Science, 2001, 80(10): 1 275 -1 284.

[12]Stepens D R. Source terms for plutonium aerosolization from nuclear weapon accidents[R] . Livermore, CA: Lawrence Livermore National Laboratory, UCRL-ID-11903, 1995.

The Radiation Risk Assessment Model of Plutonium-238 Heat Source in Spacecraft Launch Accident

PENG Hui1,2, TANG Xian1, CAI Ding-kan1, LUO Zhi-fu1

(1.ChinaInstituteofAtomicEnergy,Beijing102413,China； 2.NuclearandRadiationSafetyCenter,Beijing100082,China)

The radiation risk is the key problem to the spacecraft which used the plutonium- 238 heat source. Radiation risk assessment includes large amounts of data analysis and evaluation methods establishment, involving heat source safety design, launch analysis and radiation dose estimation. Taking the Chang’e 3 for example, this paper puts forward the radiation risk assessment methods , processes and calculation result of this mission. At the same time, it can be used to guide the radiation risk assessment of domestic space missions which carry nuclear energy.

plutonium-238 heat source; launch accident; radiation risk

2016-05-30;

2016-09-18 作者簡(jiǎn)介：彭 慧(1983—)，女，湖南常德人，高級(jí)工程師，主要從事核技術(shù)應(yīng)用中輻射防護(hù)研究

TL733

A

1000-7512(2016)04-0223-07

10.7538/tws.2016.29.04.0223