張芳娣，顧杰兵

(1. 中核陜西鈾濃縮有限公司, 漢中 723014；2. 環(huán)境保護(hù)部西北核與輻射安全監(jiān)督站, 蘭州 730020)

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鈾濃縮廠(chǎng)物料容器輻射水平調(diào)查研究

張芳娣1，顧杰兵2,*

(1. 中核陜西鈾濃縮有限公司, 漢中 723014；2. 環(huán)境保護(hù)部西北核與輻射安全監(jiān)督站, 蘭州 730020)

由于鈾濃縮工業(yè)所涉及的原料與產(chǎn)品均是未經(jīng)輻照的鈾，人們普遍認(rèn)為裝滿(mǎn)物料容器的外照射水平比空容器的高，應(yīng)更加注重其外照射劑量水平。然而，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，剛剛倒空的容器比其裝滿(mǎn)物料時(shí)的外照射水平要高。由此，本文對(duì)鈾濃縮廠(chǎng)物料容器外照射水平進(jìn)行了調(diào)查研究,給出新近倒空容器外照射水平較高的原因，提出要注重對(duì)新近倒空容器的外照射輻射防護(hù)工作。

物料容器; 輻射水平; “集膚”

當(dāng)前，我國(guó)能源結(jié)構(gòu)性矛盾十分突出，已經(jīng)成為制約國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的關(guān)鍵因素。確保核電安全、大力發(fā)展核電、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、滿(mǎn)足電力需求已經(jīng)成為我國(guó)政府和社會(huì)各界的共識(shí)。按照“十三五”規(guī)劃，到2020年，我國(guó)運(yùn)行核電裝機(jī)容量將達(dá)到5800萬(wàn)千瓦，在建3000萬(wàn)千瓦[1]。而鈾濃縮生產(chǎn)是核工業(yè)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是核電發(fā)展的重要保證。

1 目的

輻射防護(hù)在鈾濃縮設(shè)施運(yùn)行過(guò)程中起到重要作用，確保了我國(guó)離心法鈾濃縮設(shè)施安全運(yùn)行20年。在該設(shè)施的安全分析報(bào)告和環(huán)境影響報(bào)告中，除設(shè)施內(nèi)氣溶膠、表面沾污監(jiān)測(cè)外，還有易積累鈾的部位的外照射常規(guī)監(jiān)測(cè)的要求。由于鈾濃縮設(shè)施生產(chǎn)使用的原料與產(chǎn)品均是天然鈾，人們普遍認(rèn)為裝滿(mǎn)物料容器的外照射水平比較空容器的高，且要更加注重裝滿(mǎn)物料容器的外照射。然而，在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，剛剛倒空的容器比其裝滿(mǎn)物料時(shí)的外照射要高[2]。而且，在國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)安全標(biāo)準(zhǔn)《鈾轉(zhuǎn)化與鈾濃縮設(shè)施安全》(安全導(dǎo)則 第SSG-5號(hào))中，也有對(duì)新近倒空容器外照射控制的防護(hù)要求[3]。對(duì)此，本文對(duì)鈾濃縮廠(chǎng)物料容器輻射水平進(jìn)行了調(diào)查研究。

2 調(diào)查研究對(duì)象與方法

2.1 調(diào)查研究對(duì)象

HPLC法同時(shí)測(cè)定金蟬止癢膠囊中鹽酸小檗堿、黃芩苷和蛇床子素的含量 ………………………………… 黃傳俊等（12）：1621

本文對(duì)民用鈾濃縮廠(chǎng)(235U的豐度<5%)3 m3原料容器、3 m3貧料容器、3 m3精料容器、30B(740L)精料容器等物料容器的輻射水平進(jìn)行調(diào)查研究。

(4)3 m3原料滿(mǎn)容器>3m3貧料滿(mǎn)容器與3 m3精料滿(mǎn)容器。原料中γ射線(xiàn)由鈾及其衰變子體共同貢獻(xiàn)。供料過(guò)程就像一個(gè)凈化過(guò)程[11]，將γ射線(xiàn)的主要來(lái)源，即鈾的衰變子體留在了原料容器中，使精料和貧料的輻射水平低于原料。

在每個(gè)物料容器表面布兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，一個(gè)位于物料容器筒體中部，另一個(gè)位于端頭閥門(mén)處。

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此外，為了進(jìn)一步發(fā)揮農(nóng)田水利工程的灌溉效益，提高水資源利用效率，還應(yīng)該重視對(duì)基礎(chǔ)水利設(shè)施的建設(shè)和保護(hù)，要進(jìn)一步劃分責(zé)任，明確責(zé)任方，確保農(nóng)田水利工程運(yùn)行完好，不存在開(kāi)裂滲透現(xiàn)象。同時(shí)，還應(yīng)該進(jìn)一步對(duì)照大規(guī)模的灌溉區(qū)域，實(shí)行統(tǒng)一化的管理，實(shí)現(xiàn)農(nóng)戶(hù)之間的有效監(jiān)督，避免各自為政，使得先進(jìn)的節(jié)水灌溉技術(shù)難以在廣大基層地區(qū)推廣應(yīng)用。

(5)精料的輻射水平低于貧料。235U及其第一代子體的γ輻射比238U要強(qiáng)一些，物料豐度越高，則輻射水平越高。因此，精料的輻射水平應(yīng)比貧料高，但測(cè)量結(jié)果卻剛好相反。經(jīng)分析，是由于3m3貧料滿(mǎn)容器和3 m3精料滿(mǎn)容器內(nèi)物料裝料量的不同造成的。三種同位素238U 、235U、234U都是弱γ輻射體[12]，物料的總量會(huì)對(duì)輻射水平造成顯著影響。如果是相同質(zhì)量的物料，精料的輻射水平應(yīng)比貧料高。實(shí)際運(yùn)行中，3 m3精料容器的裝料量約為7.5 t，貧料容器的裝料量約為9.2 t，驗(yàn)證了前述分析是合理的。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 采用SPSS 24.0統(tǒng)計(jì)軟件分析，計(jì)數(shù)資料以（）表示；獨(dú)立樣本用t檢驗(yàn)，組間比較用t檢驗(yàn)及χ2檢驗(yàn)，工作耗時(shí)與治療人數(shù)、注射人數(shù)進(jìn)行線(xiàn)性回歸分析，信度分析采用Cronbach’s a系數(shù)。

監(jiān)測(cè)儀器采用BH3103A型便攜式輻射劑量率儀，儀表的測(cè)量范圍為0～10000×10-8Gy·h-1。

在同類(lèi)研究中,優(yōu)質(zhì)護(hù)理管理模式的護(hù)理效果為97.73%,護(hù)理滿(mǎn)意度為100%,從上述結(jié)果中可以看出,本次研究結(jié)果與同類(lèi)研究中的效果基本一致[3]。

3 監(jiān)測(cè)結(jié)果及分析

3.1 不同類(lèi)型物料容器的輻射水平

由于容器閥門(mén)、堵頭處的輻射水平更具有代表性，故測(cè)量了13臺(tái)3 m3原料空容器閥門(mén)與堵頭處的輻射水平，并將測(cè)量結(jié)果分別按容器裝料使用次數(shù)和容器倒空后的空置時(shí)間排序，結(jié)果列于表4、表5。根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果做3 m3原料空容器與空置時(shí)間的關(guān)系圖，具體如圖2所示。

從圖1可以很直觀地看出各類(lèi)容器的輻射水平排序，依次為3 m3原料空容器>3 m3原料滿(mǎn)容器>3 m3貧料滿(mǎn)容器>3 m3精料空容器>3 m3精料滿(mǎn)容器>30B精料滿(mǎn)容器>30B精料滿(mǎn)容器(帶外包裝)。進(jìn)一步對(duì)表1、表2、表3數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，還發(fā)現(xiàn)3 m3精料容器與3 m3原料容器的空容器表面輻射水平大約是容器裝滿(mǎn)物料時(shí)的2倍。下面對(duì)這些現(xiàn)象進(jìn)行分析。

表1 各類(lèi)容器筒體中部表面輻射水平統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 1 The surface radiation levels on the middle of various containers

表2 各類(lèi)容器端頭表面輻射水平統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 2 The surface radiation levels on the end of various containers

表3 各類(lèi)容器表面平均輻射水平統(tǒng)計(jì)結(jié)果Table 3 The average surface radiation levels on all kinds of containers

圖1 各類(lèi)容器表面平均輻射水平Fig.1 The average surface radiation levels on all kinds of containers

(1)γ照射主要來(lái)源。天然鈾元素的幾種同位素234U、235U、238U在衰變過(guò)程中主要發(fā)射α射線(xiàn)，同時(shí)伴隨有少量γ射線(xiàn)[4]。234U、235U的γ射線(xiàn)能量比238U的要強(qiáng)一些，約為238U的2.5倍、10.1倍。鈾在衰變過(guò)程中產(chǎn)生一系列子體，有發(fā)射α射線(xiàn)的子體，如226Ra、222Rn、230Th等；有發(fā)射β射線(xiàn)的子體，如234Th(UX1)、234Pa(UZ、UX2)等[5]。鈾及其子體在衰變過(guò)程中還同時(shí)發(fā)射γ射線(xiàn)，有些子體γ射線(xiàn)能量還較大，如234Th(UX1)、234Pa(UZ、UX2)的γ射線(xiàn)能量約為238U的5.2倍、75.5倍。因此，物料輻射產(chǎn)生的主要有α、β、γ射線(xiàn)[6]。α射線(xiàn)的貫穿能力很弱，一張紙就可以擋住。β射線(xiàn)貫穿能力稍強(qiáng)些，但物料裝在十幾毫米壁厚的鋼制容器中，β射線(xiàn)不能透射出來(lái)[5]。因此，在不考慮表面沾污的情況下，在容器外不能測(cè)到這兩種射線(xiàn)。γ射線(xiàn)有很強(qiáng)的貫穿能力，能穿透容器對(duì)工作人員造成外照射，因此在容器外部測(cè)到的是γ射線(xiàn)。在天然鈾的衰變子體中，234Th(UX1)、234Pa(UZ、UX2)、231Th(UY)半衰期分別為24.1d、6.7h、1.17 min、25.52 h。而由234Pa(UZ、UX2)再衰變產(chǎn)生的子體即長(zhǎng)壽命234U，234U、231Th(UY)再衰變產(chǎn)生的子體的半衰期時(shí)間均為上萬(wàn)年，時(shí)間很長(zhǎng)[7]。經(jīng)前處理純化后移至鈾濃縮廠(chǎng)的純化鈾，已不含238U系中234U之后的全部子體，也不含235U系中231Pa及231Pa之后的所有子體，故在鈾濃縮廠(chǎng)，γ照射主要由鈾及以上較短壽命的子體產(chǎn)生。

(2)鈾子體的“集膚”現(xiàn)象。在鈾濃縮生產(chǎn)過(guò)程中，供料時(shí)物料被加至一定溫度和壓力后，物料以氣體進(jìn)入級(jí)聯(lián)系統(tǒng)。在此條件下物料中的234Th(UX1)、234Pa(UZ、UX2)、231Th(UY)的氟化物不能變成氣體，留在3 m3原料容器(料瓶)內(nèi)[8]。隨著料瓶?jī)?nèi)物料的減少，這些子體慢慢積累在容器內(nèi)壁上，而且越靠近底部積累越多。這種現(xiàn)象被稱(chēng)為“集膚”現(xiàn)象。

(7)3 m3精料滿(mǎn)容器>30 B產(chǎn)品滿(mǎn)容器。3 m3精料滿(mǎn)容器裝料量顯著高于30 B(740升)產(chǎn)品滿(mǎn)容器，因此，前者的輻射水平明顯高于后者。

表4監(jiān)測(cè)結(jié)果說(shuō)明 3m3原料空容器的裝料次數(shù)對(duì)其輻射水平的影響并不顯著。更值得注意的是，編號(hào)為IHX221、IHX203的容器只使用1次，而其輻射水平比多次使用的容器的輻射水平還要高。難道IHX221、IHX203這兩個(gè)容器在裝原料以前裝過(guò)別的高輻射的東西？還是鈾的子體衰變掉了？于是又調(diào)查了容器倒空后的空置時(shí)間，按倒空的空置時(shí)間對(duì)輻射水平進(jìn)行排序(見(jiàn)表5)，并作圖2。從表5和圖2可以很直觀地看出，容器的輻射水平呈現(xiàn)出很顯著的遞減規(guī)律性，即隨著倒空后容器空置時(shí)間的遞增，容器的輻射水平遞減。具體分析如下：

校園網(wǎng)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)一般是依托現(xiàn)有的有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)而建立，是有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展和補(bǔ)充。通過(guò)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò)，校園網(wǎng)用戶(hù)可以更便捷、更靈活地使用校園網(wǎng)各種信息資源，而這種便捷性和靈活性，對(duì)校園網(wǎng)的管理工作提出挑戰(zhàn)。同時(shí)，如何依靠現(xiàn)有的有線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，提高無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行性能，規(guī)范化管理無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)接入用戶(hù)也是建設(shè)校園網(wǎng)無(wú)線(xiàn)局域網(wǎng)需要認(rèn)真考慮的問(wèn)題。

2.2 布點(diǎn)

2.3 監(jiān)測(cè)儀器

(6)3 m3精料空容器>3 m3精料滿(mǎn)容器。在液化均質(zhì)過(guò)程中，由于鈾子體“集膚”現(xiàn)象，造成 3 m3精料空容器的輻射水平高于液化均質(zhì)前的滿(mǎn)容器。

(3)輻射水平3m3原料空容器>3 m3原料滿(mǎn)容器。在測(cè)量裝滿(mǎn)原料的容器表面輻射水平時(shí)，測(cè)到的γ射線(xiàn)由鈾及其衰變子體產(chǎn)生[9]。在容器未倒空前，鈾及其衰變子體較均勻的分布在容器中。容器中的物料同時(shí)還是一個(gè)厚厚的屏蔽層，將一部分γ射線(xiàn)屏蔽掉[10]，儀表無(wú)法測(cè)到。容器倒空后，盡管容器內(nèi)的鈾被倒空，但由于其衰變子體均積累到了容器內(nèi)壁，且鈾的衰變子體γ射線(xiàn)能量比鈾的大得多，又少了物料這樣一個(gè)厚厚的屏蔽層，物料阻擋了原料容器測(cè)量部位以外的內(nèi)表面部分積累子體的γ射線(xiàn)。因此，測(cè)量結(jié)果就相對(duì)高。這就是3 m3原料空容器輻射水平大于3 m3原料滿(mǎn)容器的原因。

(8)30 B精料滿(mǎn)容器>30 B精料滿(mǎn)容器(帶外包裝)。加外包裝相當(dāng)于加了一層屏蔽，因此，輻射水平明顯降低。

3.2 同類(lèi)原料空容器的輻射水平

對(duì)不同類(lèi)型的容器(各8臺(tái))進(jìn)行監(jiān)測(cè)、統(tǒng)計(jì)。各類(lèi)容器筒體中部外表面輻射水平見(jiàn)表1，容器端頭表面輻射水平見(jiàn)表2。根據(jù)表1和表2的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，可得出各類(lèi)容器表面的輻射水平，見(jiàn)表3。根據(jù)表3中容器表面平均輻射水平作柱型圖，如圖1所示。

表4 3 m3原料空容器輻射水平監(jiān)測(cè)結(jié)果1(按使用次數(shù)排序)Table 4 Radiation levels monitoring results of 3m3 empty containers used for raw material 1 (according to use)

圖2 3m3原料空容器輻射水平與空置時(shí)間的關(guān)系圖Fig.2 The changes of radiation levels of 3m3 empty containers used for raw material with empty time

容器編號(hào)使用次數(shù)(次)輻射水平(10-8Gyh-1)閥門(mén)堵頭空置時(shí)間(天)IHX22116980.89515.813IHX11547084.88896.328IHX11745757.86938.137IHX18824567.56578.742IHX03634255.05872.545IHX04643931.05422.252IHX17123694.94689.656IHX16722871.83446.659IHX19022228.03382.466IHX13232570.13015.473IHX11841813.82019.284IHX2031947.5997.4106IHX1573384.8202.0198

開(kāi)展全民閱讀，提升閱讀水平，是一個(gè)潛移默化的過(guò)程。真正的閱讀，應(yīng)該從教育開(kāi)始。而閱讀的基礎(chǔ)，在中小學(xué)。中小學(xué)作為開(kāi)展語(yǔ)文教學(xué)和閱讀教學(xué)的重要場(chǎng)所，在培養(yǎng)學(xué)生閱讀習(xí)慣、提高學(xué)生閱讀素養(yǎng)方面起著極其重要的作用。一個(gè)沒(méi)有閱讀的學(xué)校永遠(yuǎn)不可能有真正的教育。閱讀，培養(yǎng)學(xué)生的良好德行；閱讀，讓教師更智慧；閱讀，改變教育生活。

(1) 產(chǎn)生容器外照射的鈾子體234Th(UX1)、234Pa(UZ、UX2)、231Th(UY)的半衰期分別為24.1 d、6.7 h、1.17 min、25.52 h，均屬短半衰期核素[13]，在容器倒空的作業(yè)時(shí)間內(nèi)基本衰變掉了。在容器空置期間，主要應(yīng)考慮234Th(UX1)及其子體UX2的γ輻射[14]。比較IHX157和IHX221兩臺(tái)容器的輻射水平，兩臺(tái)容器倒空時(shí)間相差185天。若設(shè)IHX221容器監(jiān)測(cè)的輻射水平為A0，用核素衰變公式A=A0e-λt(λ為衰變常數(shù)，λ=0.693·T-1，T為半衰期，這里采用234Th(UX1)的24.1天)[15]推算出再空置185天后閥門(mén)和堵頭處的輻射水平分別為34.2×10-6Gy·h-1和46.6×10-8Gy·h-1。盡管比經(jīng)過(guò)相同空置時(shí)間的IHX157容器的輻射水平小，但考慮到倒空后每個(gè)容器殘余料的不同以及測(cè)量誤差等因素，足以說(shuō)明倒空容器的輻射水平主要為鈾的短半衰期子體UX1～ UX2的貢獻(xiàn)。

(2) 這些鈾子體由于半衰期很短，在容器空置期間很快衰變，容器的輻射水平因之很快降低。再加上容器周轉(zhuǎn)周期較長(zhǎng)(3 m3原料容器一般一年裝一次料)，在下次裝料時(shí)基本恢復(fù)正常輻射水平。所以，裝料次數(shù)對(duì)其輻射水平并無(wú)顯著影響。因此，可以認(rèn)為，容器使用時(shí)間越長(zhǎng)，使用頻次越高，積累在容器壁上的鈾子體越多。但是，容器的輻射水平不一定會(huì)顯著增高。如果容器的周轉(zhuǎn)周期較長(zhǎng)，在下次裝料時(shí)輻射水平已基本衰變至正常，因此下一次裝料后輻射水平不會(huì)明顯增加。如果容器使用頻繁，周轉(zhuǎn)周期很短，則在短期內(nèi)裝料次數(shù)對(duì)其輻射水平影響會(huì)較明顯。

(3)通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)“集膚”在容器壁上的鈾子體會(huì)很快衰變掉，在容器空置期間其輻射水平很快自然降低。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)民用濃縮廠(chǎng)輻射防護(hù)工作及實(shí)際生產(chǎn)具有實(shí)際意義。我們可不考慮通過(guò)對(duì)3 m3原料容器等進(jìn)行定期清洗來(lái)降低其輻射水平，也不必?fù)?dān)心容器或設(shè)備的輻射水平會(huì)因其使用時(shí)間的延長(zhǎng)顯著增加。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)鈾濃縮設(shè)施各類(lèi)物料容器輻射水平監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)分析，得出以下結(jié)論：

(1) 各類(lèi)物料容器中，3 m3原料空容器的輻射水平最高，它和3 m3原料滿(mǎn)容器、3 m3貧料滿(mǎn)容器、3 m3精料空容器等是其所在的廠(chǎng)房及庫(kù)房?jī)?nèi)的主要輻射源。

(2) 3 m3原料空容器的輻射水平與裝料次數(shù)關(guān)系不大，但與空置時(shí)間密切相關(guān)，空置時(shí)間越長(zhǎng)，輻射水平越低。

(3) 在低濃鈾濃縮生產(chǎn)過(guò)程中，鈾及其子體234Th(UX1)、234Pa(UZ、UX2)、231Th(UY)是造成工作人員γ外照射的主要因素。

評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)是對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)效果的檢驗(yàn)，對(duì)其中共性的問(wèn)題進(jìn)行，進(jìn)一步提高學(xué)習(xí)產(chǎn)出的質(zhì)量。(李麗，2017)課程評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)貫穿同學(xué)們整個(gè)寫(xiě)作單元的學(xué)習(xí)，其中有課前線(xiàn)上的視頻觀看記錄、課堂參與以及課后作業(yè)完成得分。

(4)“集膚”在容器內(nèi)壁上的鈾子體會(huì)很快衰變掉，在容器空置期間其輻射水平很快自然降低。可不考慮通過(guò)對(duì)3 m3原料容器進(jìn)行定期清洗來(lái)降低其輻射水平。

(5) 民用鈾濃縮廠(chǎng)應(yīng)重視各類(lèi)物料容器，尤其是剛供完料的3 m3原料空容器外照射的輻射防護(hù)工作。在實(shí)際工作中，應(yīng)采取有效的屏蔽隔離措施，盡可能遠(yuǎn)距離操作和減少操作時(shí)間來(lái)避免不必要的照射。

吸收塔塔頂標(biāo)高60m，塔體直徑為6.3m，塔壁厚度沿高度分段變化，從下到上依次為18、14、12、8mm。塔內(nèi)件主要有2層整流層、3層噴淋裝置、3層除霧器。單層整流層重量為3t；單層噴淋層本體重量為4.2t，漿液重量為4.2t；單層除霧器重量12t。煙氣入口尺寸為：寬4.6m，高2.56m，頂部煙囪直徑為3m，吸收塔內(nèi)部正壓為5000Pa。吸收塔具體結(jié)構(gòu)布置如圖1所示。

[1] 國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì).中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要[R].北京：國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)，2016.

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Investigation on the Radiation levels of the Material Containers in the Uranium Enrichment Plant

ZHANG Fangdi1，GU Jiebing2,*

(1.Shaanxi Uranium Enrichment Co. Ltd.，CNNC，Hanzhong 723014,China；2.Northwest Regional Office of Nuclear and Radiation Safety，MEP，Lanzhou 730020，China)

Because the raw materials and products in the Uranium enrichment industry are unirradiated uranium，It is generally believed that fill the material container external exposure level is higher than the empty container, and should pay more attention to the external radiation dose levels. However，in practice, it is found that the external exposure of the containers just emptied is higher than that of the containers filled with materials. Therefore, in this paper, we have investigated the radiation levels of the material containers in uranium enrichment plant, and find out the reason of the high radiation levels of the new empty container and have reached the conclusion that the radiation protection work for the containers newly emptied should be paid more attention to.

UF6container; radiation level;“Skin effect”

2016- 10- 23

2016- 12- 26

張芳娣(1972—)，女，甘肅天水人，高級(jí)工程師，現(xiàn)主要從事核與輻射安全工作

*通訊作者:顧杰兵，E-mail:gujiebing@163.com

X946

B

1672- 5360(2017)01- 0021- 05