劉厚東，鄒樹(shù)梁*

（1.南華大學(xué) 資源環(huán)境與安全工程學(xué)院，湖南 衡陽(yáng)421001；2.核設(shè)施應(yīng)急安全作業(yè)技術(shù)與裝備湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 衡陽(yáng)421001）

1 研究背景

核能事業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展離不開(kāi)核安保?？偨Y(jié)國(guó)內(nèi)國(guó)外核電及核電安全技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，進(jìn)一步展望核安保事件發(fā)展的前沿動(dòng)態(tài)有利于我國(guó)把握核安保事件關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)重心，切實(shí)解決我國(guó)核安保事件技術(shù)重要需求和關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)難題。

1.1 國(guó)際核安保發(fā)展現(xiàn)狀概述

IAEA提出，全球核安保體系是由世界各國(guó)共同合作并增強(qiáng)戰(zhàn)略共識(shí)、建設(shè)共同平臺(tái)構(gòu)成的?，F(xiàn)階段，該體系由四個(gè)重要元素構(gòu)成，且IAEA列出了的核和輻射反恐、防恐核安保領(lǐng)域具有法律約束力與非約束力的國(guó)際立法手段有制止核恐怖主義行為國(guó)際公約（ICSANT）、核材料實(shí)物保護(hù)公約（CPPNM）；聯(lián)合國(guó)安理會(huì)決議1373（2001）與1540（2004）；核材料與核設(shè)施實(shí)物保護(hù)；行為準(zhǔn)則以及放射源進(jìn)出口增補(bǔ)導(dǎo)則等。

1.2 國(guó)內(nèi)核安保發(fā)展現(xiàn)狀概述

在我國(guó)，核安保從屬于公共安全體系。我國(guó)政府采取的強(qiáng)有力措施有：加強(qiáng)涉核設(shè)施的保護(hù)并且對(duì)放射性材料施以強(qiáng)有力的監(jiān)管措施。我們還建立了以防止核擴(kuò)散與實(shí)現(xiàn)核安保的管制進(jìn)出口機(jī)制，在管理層面，對(duì)相關(guān)執(zhí)法從業(yè)人員進(jìn)行知識(shí)培訓(xùn)，加強(qiáng)執(zhí)法力度。可以看到，核安保機(jī)制與管理措施正在我國(guó)逐步成型。

1989年，我國(guó)頒發(fā)了《放射性同位素和射線裝置放射防護(hù)條例》，而進(jìn)入21世紀(jì)后又相繼出臺(tái)了《中華人民共和國(guó)放射性污染防治法》《放射源編碼規(guī)則》《放射源進(jìn)出口許可證辦理要求》等文件與規(guī)章制度。這些制度的制定為我們加強(qiáng)放射源方面的管理提供了制度保障。同時(shí)，環(huán)保部也在相關(guān)問(wèn)題上進(jìn)行了全面的規(guī)劃；比如，將我國(guó)現(xiàn)有的25個(gè)城市放射廢物庫(kù)作為基礎(chǔ)，對(duì)全國(guó)范圍內(nèi)的廢物庫(kù)進(jìn)行了摸底排查，推進(jìn)了放射性源頭的統(tǒng)一管理。我國(guó)海關(guān)也開(kāi)始采用最新的探測(cè)技術(shù)與管理手法，以更大的力度對(duì)放射源的違規(guī)進(jìn)出口進(jìn)行執(zhí)法檢查。在此方面付出巨大努力的不止我們的執(zhí)法部門(mén)與政府機(jī)構(gòu)，我國(guó)的軍控智庫(kù)、各類研究所與企業(yè)，也在相關(guān)目標(biāo)上積極響應(yīng)國(guó)家精神，努力提升對(duì)相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)的開(kāi)發(fā)、管理的加強(qiáng)，特別是為了防止恐怖分子對(duì)放射源的覬覦，我國(guó)計(jì)劃用五年的時(shí)間，將境內(nèi)的放射源總體情況進(jìn)行摸排、梳理，努力建立健全的安保機(jī)制、對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。在與其他國(guó)家交流合作的基礎(chǔ)上，提升我國(guó)對(duì)于核安全監(jiān)管水平。

1.3 我國(guó)核安?，F(xiàn)狀概述

我國(guó)已建立了較為完善的核安保事件組織體系和法律體系，目前仍密切跟蹤國(guó)際最新安全要求完善體系建設(shè);核安保事件技術(shù)與裝備研究方面，我國(guó)仍處于起步階段，尚缺乏較為成熟的核安保事件技術(shù)和完備的裝備。核安保事件同其他災(zāi)害事故一樣，具有發(fā)生時(shí)間上的突然性，并且有影響范圍廣、涉及人數(shù)多、作用時(shí)間長(zhǎng)的特點(diǎn)，特別是核安保事件對(duì)社會(huì)和人們心理的影響極大。然而，目前我國(guó)對(duì)放射源的管理、運(yùn)輸、使用以及存儲(chǔ)仍舊存在諸多薄弱環(huán)節(jié)。截止到2018年，我國(guó)現(xiàn)有各類放射源數(shù)量達(dá)到8萬(wàn)枚，其中廢源數(shù)量達(dá)到2.4萬(wàn)枚，超過(guò)2000枚無(wú)有效監(jiān)管被稱為“孤兒源”。綜上，建立和完善核安保輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)十分必要。

2 輻射監(jiān)測(cè)方案設(shè)計(jì)

環(huán)境污染問(wèn)題一直是我國(guó)一個(gè)不可忽視的問(wèn)題，環(huán)境污染帶給我們的巨大后果是需要數(shù)十年甚至幾代人的時(shí)間才能完全消除。我們?cè)谡J(rèn)識(shí)到環(huán)境污染帶來(lái)的巨大危害后，要舉一反三地認(rèn)識(shí)到輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)是更為重要的檢測(cè)手段，放射性污染可能帶來(lái)的危害遠(yuǎn)比普通化學(xué)污染帶來(lái)的危害更為持久和致命。為了減少核事故帶來(lái)的公共財(cái)產(chǎn)損失和社會(huì)影響，必須將建設(shè)科學(xué)且完整的輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提上日程。輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是通過(guò)輻射探測(cè)器（如電離室、碘化鈉、半導(dǎo)體等為材質(zhì)制作成的探頭）將不同監(jiān)測(cè)對(duì)象（固、液、氣）的放射性粒子α、β、γ和X射線轉(zhuǎn)化為可測(cè)量的電信號(hào)，再將電信號(hào)轉(zhuǎn)化為直觀可視的數(shù)字信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)放射性物質(zhì)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)。

2.1 區(qū)域輻射監(jiān)測(cè)

區(qū)域輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由γ劑量率監(jiān)測(cè)、氣載放射性活度監(jiān)測(cè)、中子劑量當(dāng)量率監(jiān)測(cè)等監(jiān)測(cè)通道組成。各監(jiān)測(cè)通道由探測(cè)器、數(shù)據(jù)就地處理單元等主要設(shè)備組成，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，設(shè)備發(fā)出警報(bào)。

監(jiān)測(cè)站點(diǎn)具有防風(fēng)、防雨、防雷、保溫、隔熱等功能。滿足在核安保事件發(fā)生時(shí)，開(kāi)關(guān)電源、蓄電池和起動(dòng)設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行的條件和無(wú)人值守的要求，以應(yīng)對(duì)極端天氣和惡劣的戶外環(huán)境，空氣探測(cè)器在線檢測(cè)輻射信號(hào)，并發(fā)出不同的警戒級(jí)別，探測(cè)系統(tǒng)在檢測(cè)所屬安全區(qū)的過(guò)程中，大氣探頭一旦檢測(cè)到表面放射性污染超過(guò)閾值，就會(huì)立即報(bào)警或發(fā)出報(bào)警信號(hào)，便于相關(guān)部門(mén)及時(shí)采取措施應(yīng)對(duì)。監(jiān)測(cè)層次如圖1所示。

圖1 監(jiān)測(cè)層次示意圖

2.2 環(huán)境監(jiān)測(cè)站點(diǎn)信息化結(jié)構(gòu)

環(huán)境在線監(jiān)測(cè)站點(diǎn)設(shè)有碳監(jiān)測(cè)儀、氣體采樣器、氣溶膠采樣器、氚氣采樣器、高流量氣溶膠采樣器、溴化鑭伽馬能譜儀、氣象觀測(cè)儀器等。通過(guò)硬件升級(jí)、核儀器轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集平臺(tái)、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、實(shí)時(shí)信息采集、設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)采集和測(cè)量的數(shù)據(jù)記錄，實(shí)現(xiàn)輻射監(jiān)測(cè)儀器在無(wú)人值守情況下的連續(xù)在線監(jiān)測(cè)。同時(shí)監(jiān)控狀態(tài)信息、空調(diào)風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、供電裝置、光開(kāi)關(guān)、無(wú)線通信模塊狀態(tài)信息，通過(guò)通信或硬接線系統(tǒng)接入現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)行24小時(shí)實(shí)時(shí)監(jiān)控和智能控制調(diào)節(jié)，確保所有數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的穩(wěn)定和網(wǎng)絡(luò)安全。完整的環(huán)境監(jiān)測(cè)站信息系統(tǒng)由4個(gè)主要部分組成，如圖2所示。

圖2 監(jiān)測(cè)信息系統(tǒng)主要部分框圖

2.3 就地輻射處理單元

就地輻射處理單元（如圖3所示）作為通用二次儀表，其主要功能包括與粒子探測(cè)器的連接、探測(cè)電源和通過(guò)RS485總線的探測(cè)器數(shù)據(jù)、顯示輻射輸出測(cè)量和報(bào)警信息、存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)和異常事件以及外部模擬/數(shù)字輸入/輸出、RS485數(shù)據(jù)通信、網(wǎng)絡(luò)通信等。硬件電路主要基于核心微控制器、SDRAM、液晶顯示器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、存儲(chǔ)器、RS485通信接口、網(wǎng)絡(luò)接口、數(shù)字i/o電路、模擬i/o電路等外圍電路。如圖4所示。

圖3 就地輻射處理單元框圖

圖4 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)

就地輻射處理單元軟件，采用分層架構(gòu)模型，分為驅(qū)動(dòng)層、中間層、應(yīng)用層。通過(guò)分層架構(gòu)，將軟件功能與底層硬件接口進(jìn)行隔離，便于軟件更新、維護(hù)等。圖5為軟件架構(gòu)框圖。

3 結(jié)束語(yǔ)

及時(shí)發(fā)現(xiàn)核安保事件對(duì)減輕災(zāi)害性后果尤為重要，就地輻射處理單元在收集信息后立即自處理，一旦發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)超過(guò)設(shè)定閾值就會(huì)立即報(bào)警，極大地節(jié)約了信息處理時(shí)間。同時(shí)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)內(nèi)的其他系統(tǒng)也能為核電站的安保提供保障，本文在理論上提出了使用就地輻射處理單元優(yōu)化核電站安保的設(shè)計(jì)方案，但并未作出具體的布點(diǎn)設(shè)計(jì)。

圖5 軟件架構(gòu)框圖