姜孔華，劉晗晗，田 慶，孫開(kāi)斌

(中核集團(tuán)江蘇核電有限公司， 江蘇 連云港 222042)

田灣核電站位于江蘇省連云港市連云區(qū)田灣，廠址規(guī)劃建設(shè)8臺(tái)百萬(wàn)千瓦級(jí)壓水堆核電機(jī)組，一期工程1、2號(hào)機(jī)組于2007年投入商業(yè)運(yùn)行，二期工程3、4號(hào)機(jī)組2018年投入商業(yè)運(yùn)行，三期工程5、6號(hào)機(jī)組正在建設(shè)。

核電站正常運(yùn)行時(shí)有氣載流出物、液態(tài)流出物排放到環(huán)境中，其包含的放射性核素通過(guò)特定的遷移途徑進(jìn)入食物鏈，最終對(duì)電站周圍的公眾受到的劑量產(chǎn)生影響。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《核輻射環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)一般規(guī)定》[1]的規(guī)定，核電廠運(yùn)行期間需開(kāi)展放射性物質(zhì)釋放對(duì)周圍公眾產(chǎn)生的劑量進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)指標(biāo)為關(guān)鍵人群組的個(gè)人年有效劑量以及評(píng)價(jià)范圍內(nèi)集體有效劑量。GB 18871—2002[2]規(guī)定實(shí)踐使公眾中關(guān)鍵人群組的成員所受到的年有效劑量不應(yīng)超過(guò)1 mSv，GB 6249—2011[3]要求任何廠址的所有核動(dòng)力堆向環(huán)境釋放的放射性物質(zhì)對(duì)公眾中任何個(gè)人造成的有效劑量每年必須小于0.25 mSv的劑量約束值。

根據(jù)國(guó)家法規(guī)要求，田灣核電站開(kāi)發(fā)了公眾劑量評(píng)價(jià)系統(tǒng)。系統(tǒng)采用適合廠址環(huán)境特征的大氣擴(kuò)散、地面沉積模式和參數(shù)以及水體稀釋因子，并根據(jù)廠址周圍公眾生活習(xí)性和食物鏈參數(shù)，利用電站正常運(yùn)行期間氣載流出物、液態(tài)流出物中相關(guān)核素的實(shí)際排放量作為源項(xiàng)，對(duì)關(guān)鍵人群組的個(gè)人年有效劑量和集體有效劑量進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 評(píng)價(jià)范圍與子區(qū)劃分

正常運(yùn)行工況下空氣中放射性核素年均濃度分布的計(jì)算采用扇形網(wǎng)格法：扇形區(qū)劃分為16個(gè)方位，徑向在80 km范圍內(nèi)，按半徑為1、2、3、5、10、20、30、40、50、60、70、80 km劃分為12個(gè)圓環(huán)，總共16×12=192個(gè)子區(qū)。計(jì)算時(shí)分別取圓環(huán)中心徑距為0.5、1.5、2.5、4.0、7.5、15、25、35、45、55、65、75 km。

2 氣載流出物排放所致公眾劑量

2.1 氣載流出物排放所致公眾劑量的計(jì)算模式與參數(shù)

氣載流出物對(duì)廠址半徑80 km范圍內(nèi)評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)公眾造成的輻射劑量主要為空氣浸沒(méi)照射DEA、地面沉積物外照射DEG、吸入空氣內(nèi)照射DEI、食入陸生動(dòng)植物食品內(nèi)照射DEE，氣載流出物排放所致公眾個(gè)人有效劑量DE1為以上各途徑所致有效劑量之和：

DE1=DEA+DEG+DEI+DEE

(1)

以上各氣態(tài)途徑的計(jì)算模式詳見(jiàn)田灣核電站正常運(yùn)行期間放射性釋放公眾輻射劑量計(jì)算系統(tǒng)(模式和參數(shù))[4]。

在計(jì)算運(yùn)行狀態(tài)下氣載流出物對(duì)公眾的輻射劑量中，所使用的參數(shù)如下：惰性氣體的空氣浸沒(méi)照射有效劑量轉(zhuǎn)換因子取自國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電離輻射防護(hù)和輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》[2]，其余核素的空氣浸沒(méi)照射和地面沉積外照射劑量轉(zhuǎn)換因子取自IAEA(國(guó)際原子能機(jī)構(gòu))安全報(bào)告第19號(hào)[5]。空氣吸入內(nèi)照射有效劑量轉(zhuǎn)換因子與食入內(nèi)照射有效劑量轉(zhuǎn)換因子取自國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電離輻射防護(hù)和輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》。各核素的轉(zhuǎn)移系數(shù)取自IAEA第19號(hào)安全報(bào)告[5]，公眾(嬰兒、兒童、青少年、成人)呼吸率參數(shù)取自國(guó)際放射防護(hù)委員會(huì)(ICRP)第71號(hào)出版物。

2007—2010年公眾劑量評(píng)價(jià)計(jì)算時(shí)所用的人口數(shù)據(jù)是蘇州熱工所2007年所做的《田灣核電站擴(kuò)建工程人口分布及食譜調(diào)查報(bào)告》，2011—2015年評(píng)價(jià)計(jì)算時(shí)所用的人口數(shù)據(jù)來(lái)自國(guó)家海洋局第一研究所2011年編寫的《田灣核電站3、4號(hào)機(jī)組工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段人口、環(huán)境及外部事件補(bǔ)充調(diào)查報(bào)告》，并考慮到各年份江蘇省人口增長(zhǎng)率以及田灣核電站廠址80 km范圍內(nèi)各年齡組的加權(quán)平均比例修正得出。2016年評(píng)價(jià)計(jì)算時(shí)所用的人口數(shù)據(jù)來(lái)自中國(guó)核電工程有限公司2016年5月完成的《田灣核電站3、4號(hào)機(jī)組工程項(xiàng)目廠址周圍人口、環(huán)境、食譜及外部人為事件調(diào)查報(bào)告》，并考慮到江蘇省2016年的人口增長(zhǎng)速率以及田灣核電站廠址80 km 范圍內(nèi)各年齡組的加權(quán)平均比例修正得出。

2007—2015年劑量計(jì)算中所用的居民食譜數(shù)據(jù)、生活習(xí)性數(shù)據(jù)、動(dòng)植物養(yǎng)殖和種植數(shù)據(jù)，采用了一期工程裝料階段蘇州大學(xué)放射醫(yī)學(xué)研究所2001年9月所作的《田灣核電站周圍居民膳食和習(xí)性調(diào)查報(bào)告》，并根據(jù)原蘇州熱工所2007年所作的《田灣核電站擴(kuò)建工程人口分布及食譜調(diào)查報(bào)告》作了適當(dāng)修改，計(jì)算個(gè)人劑量時(shí)取居民膳食和習(xí)性調(diào)查報(bào)告中的最大值，而計(jì)算集體劑量時(shí)，采用報(bào)告中給出的平均值[6-7]。2016年劑量計(jì)算中所用的居民食譜數(shù)據(jù)、生活習(xí)性數(shù)據(jù)、動(dòng)植物養(yǎng)殖和種植數(shù)據(jù)，取自《田灣核電站3、4號(hào)機(jī)組環(huán)境影響報(bào)告書(建造階段)》。

田灣核電站廠址半徑80 km評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)含蘇北和魯南部分地區(qū)，其中蘇北地區(qū)約占評(píng)價(jià)區(qū)陸域面積的80%。評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)居民的飲食和生活習(xí)慣基本相同。居民主食以小麥和大米為主，兼食少量的薯類和雜糧；肉類消費(fèi)以豬肉居首，禽肉次之，牛羊肉較少；各類居民對(duì)葉類蔬菜的年消費(fèi)量最大，其余為果實(shí)類和根莖類蔬菜，最少為水生類蔬菜。水果和奶及其制品是城鎮(zhèn)居民人均消費(fèi)量最大，糧食以農(nóng)民消費(fèi)量為最大。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，電站半徑80 km評(píng)價(jià)區(qū)居民生活水平不斷提高，居民膳食結(jié)構(gòu)有所變化，3、4號(hào)機(jī)組建造階段調(diào)查的肉類、蛋類、奶類年度攝入量相比于2001年9月《田灣核電站周圍居民膳食和習(xí)性調(diào)查報(bào)告》的數(shù)據(jù)明顯升高，大米、面食、蔬菜等攝入量有所波動(dòng)。

2.2 一期工程兩臺(tái)機(jī)組氣載流出物排放量及其所致公眾劑量

田灣核電站正常運(yùn)行時(shí)，氣載流出物在大氣中的遷移和擴(kuò)散參數(shù)源于廠址氣象鐵塔觀測(cè)的全年氣象數(shù)據(jù)，采用高斯煙羽擴(kuò)散模式，應(yīng)用田灣核電站放射性釋放輻射環(huán)境評(píng)價(jià)系統(tǒng)計(jì)算年均大氣彌散因子和地面沉積因子，該模型中考慮了混合釋放、煙云抬升、煙云下洗、建筑物尾流及靜風(fēng)等因素的影響。

氣載流出物的源項(xiàng)計(jì)算方法如下：定期測(cè)量惰性氣體中主要核素的活度濃度，分析的核素有Ar-41、Kr-88、Xe-133、Xe-135；定期分析鹵素和氣溶膠中I-131、I-133、Cs-134、Cs-137、Co-60和Mn-54等核素。以核素活度濃度與相應(yīng)的排放氣體體積計(jì)算排放量，如測(cè)量結(jié)果小于探測(cè)下限，則以探測(cè)下限的1/2參與統(tǒng)計(jì)(1)2009年及以前是以探測(cè)下限參與統(tǒng)計(jì)。。根據(jù)電站各年度發(fā)電量(單位：GWa)對(duì)當(dāng)年液態(tài)流出物排放量進(jìn)行歸一化，歷年氣載流出物歸一化排放量列于表1。

根據(jù)氣載流出物各核素排放量，利用田灣核電站放射性釋放輻射環(huán)境評(píng)價(jià)系統(tǒng)計(jì)算的氣態(tài)各途徑對(duì)關(guān)鍵居民組的劑量列于表2。

表1 各年度氣載流出物各核素歸一化排放量(GBq/GWa)Tab.1 Normalized releases of radionuclidesin gaseous radioactive effluent(2007-2016)

表2 氣載流出物通過(guò)各途徑對(duì)關(guān)鍵居民組造成的有效劑量(Sv/a)Tab.2 Effective dose to critical groups caused by gaseous radioactive effluent through various channels (Sv/a)

3 液態(tài)流出物排放所致公眾劑量

3.1 液態(tài)流出物排放所致公眾劑量的計(jì)算模式與參數(shù)

液態(tài)流出物對(duì)廠址半徑80 km范圍評(píng)價(jià)區(qū)內(nèi)公眾照射途徑主要為海上活動(dòng)外照射DEW、岸邊沉積物外照射DES、食入海產(chǎn)品內(nèi)照射DEP三種途徑，液態(tài)流出物排放所致公眾個(gè)人有效劑量DE2為以上各途徑所致有效劑量之和：

DE2=DEW+DES+DEP

(2)

以上各液態(tài)途徑的計(jì)算模式詳見(jiàn)田灣核電站正常運(yùn)行期間放射性釋放公眾輻射劑量計(jì)算系統(tǒng)(模式和參數(shù))[4]。

在計(jì)算運(yùn)行狀態(tài)下液態(tài)流出物對(duì)公眾的輻射劑量中，所使用的參數(shù)如下：食入有效劑量轉(zhuǎn)換因子采用GB 18871—2002中的數(shù)據(jù)，公眾食用的海產(chǎn)品(魚類、甲殼類、軟體類以及藻類)的濃集因子取自IAEA第19號(hào)安全報(bào)告[5]。評(píng)價(jià)計(jì)算時(shí)采用的稀釋因子見(jiàn)表3。

目前評(píng)價(jià)公眾劑量的軟件是由蘇州熱工研究院2015年開(kāi)發(fā)的，計(jì)算液態(tài)途徑導(dǎo)致的關(guān)鍵人群組的個(gè)人年有效劑量時(shí)，采用3、4號(hào)機(jī)組環(huán)境影響報(bào)告書(建造階段)給出的5 km范圍內(nèi)不同年齡組年人均最大食物消費(fèi)量和排放海域活動(dòng)時(shí)間，保守估算廠址NE方位2～3 km高公島鄉(xiāng)漁民，NNE方位1～2 km柳河村漁民，WNW方位2～3 km東崖屋漁民，以及廠址WSW方位1～2 km高莊村南山灣漁民的公眾輻射劑量。在計(jì)算液態(tài)途徑導(dǎo)致的半徑80 km內(nèi)公眾集體劑量時(shí)，則是使用各年齡組和職業(yè)的年平均食譜和生活習(xí)性因子，得到80 km范圍內(nèi)各子區(qū)各年齡組的個(gè)人平均受照射劑量，使用各子區(qū)各年齡組的個(gè)人平均有效劑量分別乘以各子區(qū)相應(yīng)的人口數(shù)，得到各子區(qū)各年齡組的集體有效劑量，最后相加得到80 km范圍總的集體劑量。對(duì)于20 km范圍內(nèi)的居民組，計(jì)算時(shí)假設(shè)食入的海產(chǎn)品全部來(lái)自近區(qū)海域，居民海上游泳和劃船都在近區(qū)海域；對(duì)于20～80 km范圍內(nèi)的居民，假設(shè)食入的海產(chǎn)品全部來(lái)自遠(yuǎn)區(qū)海域，此范圍內(nèi)居民的海上游泳、劃船時(shí)間假設(shè)為零。這種處理方式在一定程度上導(dǎo)致了80 km范圍內(nèi)公眾集體劑量多數(shù)情況下主要來(lái)自于氣態(tài)途徑，而關(guān)鍵人群組的關(guān)鍵照射途徑多數(shù)情況下主要來(lái)自于液態(tài)途徑。

表3 液態(tài)流出物核素稀釋因子[4]Tab.3 Radioactive liquid effluent dilution factor

3、4號(hào)機(jī)組環(huán)境影響報(bào)告書(運(yùn)行階段)采用了中國(guó)水利水電科學(xué)研究院于2014年6月完成的《連云港海濱大道跨海大橋和徐圩港區(qū)防波堤工程與田灣核電站相容性研究—溫排水、低放廢水?dāng)?shù)值模擬計(jì)算報(bào)告》給出的水體稀釋因子，即廠址排放口5 km范圍內(nèi)海域放射性核素的稀釋因子為0.340，5～10 km海域放射性核素的稀釋因子為0.112，10～20 km海域放射性核素的稀釋因子為0.045，20～80 km海域放射性核素的稀釋因子為0.024。與目前劑量評(píng)價(jià)軟件所用的稀釋因子(表3)有一定差異。

3.2 一期工程兩臺(tái)機(jī)組各年份液態(tài)流出物排放量及其所致公眾劑量

液態(tài)流出物在水體中稀釋模式根據(jù)田灣核電站建設(shè)時(shí)期開(kāi)展的廢水排放物理模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬計(jì)算成果以及相關(guān)導(dǎo)則推薦參數(shù)，按照近區(qū)和遠(yuǎn)區(qū)取不同的稀釋因子的方法，估算海域海水中的放射性核素濃度和岸邊沉積量，從岸邊沉積外照射、海上活動(dòng)外照射、食入海產(chǎn)品內(nèi)照射三個(gè)照射途徑評(píng)價(jià)液態(tài)流出物對(duì)公眾造成的輻射劑量。

液態(tài)流出物的源項(xiàng)計(jì)算方法如下：實(shí)驗(yàn)室γ譜儀測(cè)量Mn-54、Co-58、Fe-59、Co-60、Sb-124、I-131、Cs-134、Cs-137等主要核素的活度濃度，以各核素活度濃度與排放體積計(jì)算排放量，如測(cè)量結(jié)果小于探測(cè)下限，以探測(cè)下限的1/2參與計(jì)算(2)2009年及以前是以探測(cè)下限參與統(tǒng)計(jì)。。歷年液態(tài)流出物歸一化排放量列于表4。

根據(jù)液態(tài)流出物各核素排放量，利用田灣核電站放射性釋放輻射環(huán)境評(píng)價(jià)系統(tǒng)計(jì)算的液態(tài)各途徑對(duì)關(guān)鍵居民組劑量列于表5。

表4 各年度液態(tài)流出物中各核素歸一化排放量(GBq/GWa)(3)2010年及以前未開(kāi)展液態(tài)途徑碳-14排放量統(tǒng)計(jì)。Tab.4 Normalized releases of radionuclidesin liquid radioactive effluent(2007—2016)

表5 各年度液態(tài)流出物各途徑對(duì)關(guān)鍵居民組的有效劑量(Sv/a)Tab.5 Effective dose to critical groups caused by liquid radioactive effluent through various channels(Sv/a)

4 流出物排放所致關(guān)鍵人群組的個(gè)人年有效劑量與80 km范圍內(nèi)集體劑量

根據(jù)各年度流出物的排放量、氣象數(shù)據(jù)以及其他相關(guān)參數(shù)，經(jīng)評(píng)價(jià)計(jì)算，得出的最大個(gè)人有效劑量與關(guān)鍵人群組、關(guān)鍵照射途徑、關(guān)鍵核素(以下簡(jiǎn)稱“三關(guān)鍵”)列于表6，各年度公眾集體有效劑量列于表7。

表6 關(guān)鍵人群組的個(gè)人年有效劑量與“三關(guān)鍵”[6]
Tab.6 Individual annual effective dose of critical group, critical group, critical exposure pathway and critical nuclide

年份關(guān)鍵人群組的個(gè)人年有效劑量(Sv/a)關(guān)鍵人群組關(guān)鍵照射途徑關(guān)鍵核素2016年1.17×10-7NNE1～2km 柳河村漁民食入陸生食品C-142015年6.22×10-8NNE1～2km 柳河村漁民食入海產(chǎn)品C-142014年1.17×10-7NNE1～2km 柳河村漁民食入海產(chǎn)品C-142013年1.29×10-7NNW1～2km 東崖屋成人食入海產(chǎn)品C-142012年1.12×10-7NNE1～2km 柳河村漁民食入海產(chǎn)品C-142011年2.58×10-7NNE1～2km 柳河村漁民空氣浸沒(méi)Co-602010年2.19×10-7NNE1～2km 柳河村漁民食入陸生產(chǎn)品C-142009年2.05×10-7NNE1～2km 柳河村漁民岸邊活動(dòng)Co-602008年2.93×10-7NNE1～2km 柳河村漁民空氣浸沒(méi)Co-602007年2.38×10-7NE2～3km 高公島鄉(xiāng)漁民岸邊活動(dòng)C-14

表7 公眾集體有效劑量及組成(人·Sv/a)[6]Tab.7 Public collective effective dose(man·Sv/a)

與田灣核電一期工程裝料階段環(huán)境影響報(bào)告書中的“三關(guān)鍵”(關(guān)鍵居民組為柳河村漁民，關(guān)鍵途徑為空氣浸沒(méi)外照射，關(guān)鍵核素為Kr-88)相比，2007年、2013年關(guān)鍵居民組有所變化，其中高公島村與柳河村相鄰。關(guān)鍵居民組的評(píng)價(jià)結(jié)果主要受風(fēng)向影響，以2013年為例，2012年100 m高度主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)镋NE(9.44%)，次導(dǎo)風(fēng)向?yàn)镋；2013年100 m高度主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)镾W(11.65%)，次導(dǎo)風(fēng)向?yàn)閃SW，與2012年相比主導(dǎo)風(fēng)向、風(fēng)頻和次主導(dǎo)風(fēng)向變化比較明顯。經(jīng)分析，由于氣象參數(shù)的變化導(dǎo)致關(guān)鍵居民組發(fā)生變化是合理可信的。2007—2016年關(guān)鍵照射途徑、關(guān)鍵核素的變化則主要是由于各年度排放的源項(xiàng)與裝料階段使用的設(shè)計(jì)源項(xiàng)有較大差別，各年度各核素排放量也有較大的不同，并且各年度氣象參數(shù)(主導(dǎo)風(fēng)向、降雨量等)也不同所致。一期工程裝料階段關(guān)鍵核素Kr-88源項(xiàng)為2.10×1013Bq，而2007—2016年Kr-88排放量均為1.0×1011Bq量級(jí)，約為裝料階段的1%。以2009年為例，2009年關(guān)鍵居民組的個(gè)人年有效劑量明顯小于2008年的數(shù)據(jù)，主要是由于氣態(tài)源項(xiàng)中對(duì)關(guān)鍵居民組所致劑量占重要比例的Kr-88、Ar-41和Co-60均有較大程度的減少，也是導(dǎo)致液態(tài)途徑成為關(guān)鍵照射途徑的主要原因。

5 流出物歸一化排放量與國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及UNSCEAR 2008年報(bào)告的比較

田灣核電站放射性流出物歸一化排放量滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《核燃料循環(huán)放射性流出物歸一化排放量管理限值》[8]要求。各年度液態(tài)流出物中氚、其余核素歸一化排放量均小于UNSCEAR 2008年報(bào)告[9]給出的數(shù)據(jù)；除2011年氣溶膠歸一化排放量外，氣載流出物各類核素歸一化排放量均小于UNSCEAR 2008年報(bào)告給出的數(shù)據(jù)。各年度氣載、液態(tài)流出物歸一化排放量列于表8。

表8 各年度氣載、液態(tài)流出物歸一化排放量(GBq/GWa)Tab.8 Normalized emissions of gaseous and liquid effluent (2007—2016)

注：1)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 13695—92中沒(méi)有氣載、液態(tài)途徑碳-14排放的管理限值，UNSCEAR 2008年報(bào)告中1998—2002年間壓水堆的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)未給出液態(tài)碳-14的歸一化數(shù)據(jù)；2)其他處“—”表示未開(kāi)展碳-14監(jiān)測(cè)。

6 結(jié)果討論

(1)田灣核電站一期工程環(huán)境影響報(bào)告書(首次裝料階段)[10]給出的周圍公眾最大個(gè)人劑量為2.27×10-6Sv/a，公眾集體有效劑量為1.35×10-1人·Sv/a，電站運(yùn)行后(2007—2016年)周圍公眾受到的最大個(gè)人劑量與公眾集體有效劑量均小于一期工程環(huán)境影響報(bào)告書(首次裝料階段)給出的數(shù)值。

(2)電站投入運(yùn)行后，氣載、液態(tài)流出物的釋放對(duì)周圍公眾造成的年最大個(gè)人有效劑量遠(yuǎn)小于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 6249—2011給出的劑量約束值0.25 mSv/a。

(3)世界范圍內(nèi)天然本底輻射對(duì)成人造成的平均有效劑量為2.4 mSv/a[11]，電站各年度流出物排放對(duì)周圍公眾造成的最大個(gè)人有效劑量比此數(shù)值低3～4個(gè)數(shù)量級(jí)。

(4)各年度流出物歸一化排放量均小于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 13695—1992給出的排放管理限值。

通過(guò)以上對(duì)比與分析，田灣核電站在安全穩(wěn)定運(yùn)行的同時(shí)，各年度流出物排放對(duì)周圍公眾造成的影響很小。