費(fèi) 淼 楊笑千 嚴(yán) 靜 肖 波 鄭 炯 張明星 唐 華 曾 波

（中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院，四川 成都 610213）

核輻射是原子核從一種結(jié)構(gòu)或一種能量狀態(tài)轉(zhuǎn)變成另一種結(jié)構(gòu)或另一種能量狀態(tài)過(guò)程中所釋放出來(lái)的微觀粒子流[1]，核反應(yīng)堆在運(yùn)行過(guò)程中主要產(chǎn)生5 類(lèi)輻射：α 射線、β 射線、χ射線、γ 射線、中子，對(duì)人體的外部照射損傷主要由χ 、γ 射線和中子輻射引起，處在該環(huán)境下的工作人員會(huì)受到不同程度的輻射，大劑量短時(shí)間急性輻射會(huì)導(dǎo)致人體皮膚出現(xiàn)放射性燒傷，也會(huì)引起人體全身疾病乃至死亡[2]。因此個(gè)人輻射劑量的大小應(yīng)實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的監(jiān)控。

個(gè)人所受輻射量的多少稱(chēng)為個(gè)人劑量，單位為mSv（毫希沃特），根據(jù)GB 18871-2002《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》，放射性職業(yè)工作者一年累積全身受職業(yè)照射不得超過(guò)20mSv。影響個(gè)人劑量與所處輻射環(huán)境、個(gè)人防護(hù)措施、受輻射時(shí)間長(zhǎng)短等因素相關(guān)外，還可能與個(gè)人性別、年齡、所屬部門(mén)相關(guān)。

近年來(lái)隨著大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)的興起，數(shù)據(jù)挖掘分析在各行各業(yè)有了較大的發(fā)展，相關(guān)性分析一般是對(duì)存在關(guān)聯(lián)關(guān)系的變量之間進(jìn)行分析，進(jìn)而用量化的方式判斷變量的相關(guān)性程度的分析方法，相關(guān)性分析主要是用于從數(shù)據(jù)中挖掘出那些不易為人所知的關(guān)系，相關(guān)關(guān)系的研究在各個(gè)領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用，如王小燕[3]提出利用皮爾遜相關(guān)值研究花生發(fā)芽率與粗蛋白含量、水分含量的相關(guān)關(guān)系，張怡文[4]用皮爾遜相關(guān)值研究PM 值大小與CO、NO2的關(guān)系；曾愛(ài)平[5]使用方差分析方法研究土壤、施肥和它們的交互作用對(duì)農(nóng)作物苗高生長(zhǎng)的影響，張峰[6]利用方差分析方法比較不同批次的飛機(jī)剩余使用壽命是否存在顯著性不同，并選擇壽命最長(zhǎng)的批次。但在個(gè)人核輻射劑量的相關(guān)性研究中，國(guó)內(nèi)外鮮有資料可循。

本文針對(duì)反應(yīng)堆從業(yè)者年所受劑量的大小與個(gè)人性別、年齡、所處部門(mén)的相關(guān)關(guān)系進(jìn)行探究。

1 研究方法與原理

為研究個(gè)人所受劑量值與其年齡、性別和所在部門(mén)之間是否存在相關(guān)關(guān)系，本文采用皮爾遜相關(guān)值和方差分析對(duì)其進(jìn)行研究。

1.1 皮爾遜相關(guān)值

相關(guān)性分析是用來(lái)研究?jī)蓚€(gè)或多個(gè)變量間的關(guān)聯(lián)緊密程度的一種方法，為了探求年個(gè)人輻射劑量大小與哪些因素相關(guān)，故采用相關(guān)性分析算法，皮爾遜相關(guān)值可以很好的表示兩個(gè)變量之間的相關(guān)性。實(shí)驗(yàn)中的部分指標(biāo)存在線性相關(guān)關(guān)系，現(xiàn)選擇使用皮爾遜相關(guān)值計(jì)算個(gè)人劑量影響因素的相關(guān)程度，皮爾遜相關(guān)值表達(dá)方式如公式（1）所示：

1.2 方差分析

方差分析是一種重要的數(shù)理相關(guān)統(tǒng)計(jì)方法，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和商業(yè)等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。在實(shí)際中，大多需要考慮不同條件對(duì)結(jié)果的影響。方差分析是檢驗(yàn)多個(gè)總體均值是否相等的一種統(tǒng)計(jì)分析方法。最終根據(jù)試驗(yàn)處理平均數(shù)的方差與試驗(yàn)誤差的方差之間的比值（F 值）的大小來(lái)判斷該因素對(duì)試驗(yàn)結(jié)果有無(wú)顯著的影響。在實(shí)驗(yàn)中要考察的結(jié)果稱(chēng)為指標(biāo)，而在實(shí)驗(yàn)中變化的因素稱(chēng)為因子，因子在實(shí)驗(yàn)中的不同狀態(tài)稱(chēng)為水平。方差分析分為單因素模型和多因素模型，如果一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，僅有1 個(gè)因素發(fā)生變化，其他因素保持不變，則稱(chēng)這種試驗(yàn)為單因子方差分析，本文只探究個(gè)人劑量大小與所在部門(mén)的相關(guān)性，故采用單因素方差模型，單因素方差模型實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下：

2 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采集與處理

2.1 數(shù)據(jù)采集

采集目標(biāo)：從事放射性工作的人員主要從事反應(yīng)堆運(yùn)行與檢修、核設(shè)施退役、三廢處理、輻照效應(yīng)研究、輻射監(jiān)測(cè)、核技術(shù)應(yīng)用及核燃料元件研制等工作。輻射場(chǎng)主要來(lái)源于反應(yīng)堆及反應(yīng)堆運(yùn)行產(chǎn)生的裂變產(chǎn)物和活化產(chǎn)物，從事放射性工作的人員主要受照類(lèi)型為γ /X 外照射，主要輻射源包括反應(yīng)堆一回路系統(tǒng)、核設(shè)施運(yùn)行廢物、輻照物項(xiàng)、熱室、核燃料、放射源等。

采集方法：外照射個(gè)人監(jiān)測(cè)采用熱釋光個(gè)人劑量計(jì)進(jìn)行，內(nèi)照射采用體外之間測(cè)量。

采集數(shù)據(jù)：實(shí)驗(yàn)選取2015 年至2020 年共6 年的數(shù)據(jù)，共有4242 條數(shù)據(jù)，其中男性有3145 人，占比74.1%，女性有1097 人，占比25.9%，數(shù)據(jù)中的個(gè)人年度劑量值為內(nèi)外照射和，最終采集結(jié)果匯總形成相應(yīng)文件。

2.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

數(shù)據(jù)預(yù)處理是數(shù)據(jù)分析挖掘重要的一步，對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有著決定性的影響。本次實(shí)驗(yàn)的預(yù)處理包括：

數(shù)據(jù)清洗：對(duì)采集來(lái)的數(shù)據(jù)中含有未測(cè)量、不完整、不相關(guān)、錯(cuò)誤的進(jìn)行清洗和去除。

數(shù)據(jù)規(guī)約：降低數(shù)據(jù)量，避免臟數(shù)據(jù)，提取核心數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)初步統(tǒng)計(jì)：按照年份、部門(mén)等字段將數(shù)據(jù)集成，將每條數(shù)據(jù)打上所屬員工的年齡、性別標(biāo)簽，為了對(duì)數(shù)據(jù)有初步的了解，對(duì)按照部門(mén)間對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行人數(shù)統(tǒng)計(jì)、性別統(tǒng)計(jì)、年齡統(tǒng)計(jì)、平均值計(jì)算和方差計(jì)算。

3 個(gè)人劑量大小與性別、年齡的相關(guān)性研究

為探究個(gè)人所受劑量對(duì)個(gè)人性別、年齡的相關(guān)性，故選用皮爾遜相關(guān)值進(jìn)行分析。在數(shù)據(jù)分析平臺(tái)建立個(gè)人劑量皮爾遜相關(guān)值分析模型，相關(guān)系數(shù)的取值為：年度劑量值；員工性別（“0”代表“女性”，“1”代表“男性”）；員工年齡，列出皮爾遜相關(guān)系數(shù)矩陣如表1 所示。

表1 員工劑量值與性別年齡統(tǒng)計(jì)

根據(jù)公式(1)得，個(gè)人年度劑量與個(gè)人性別、年齡的相關(guān)系數(shù)值分別為0.1845 和0.0126，對(duì)結(jié)果分析可知，員工所受年度劑量值的大小，與員工的性別存在較弱的相關(guān)性，即男性總體受到的劑量值大小要多于女性，員工所受輻射劑量值的大小與年齡無(wú)關(guān)。

4 個(gè)人劑量大小與部門(mén)的相關(guān)性研究

由于部門(mén)不是量化的單位，并且只考慮部門(mén)變化這單一因素，故探究個(gè)人所受劑量大小與部門(mén)的關(guān)系時(shí)，采用單因子方差分析方法。

在數(shù)據(jù)分析平臺(tái)建立個(gè)人劑量單因素方差分析模型，實(shí)現(xiàn)步驟如下：

4.1 建立方差分析表如表2 所示。

表2 員工部門(mén)與劑量值統(tǒng)計(jì)

4.2 檢驗(yàn)假設(shè)H0:μ1=μ2=μ3=…=μn;即各組間的平均值不存在顯著差異；

檢驗(yàn)假設(shè)H1:μ1,μ2,μ3,μ4,… ,μn不完全相等，即各組件的平均值至少有兩處存在顯著差異。

4.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)r=13，n=4242 等代入公式（2）（3）（4）（5）（6）后，計(jì)算并形成最終方差分析的結(jié)果如表3 所示。

表3 員工劑量值與部門(mén)關(guān)系方差分析結(jié)果

5 結(jié)論

本文采用皮爾遜相關(guān)值法和方差分析法分別對(duì)個(gè)人性別、年齡和所在部門(mén)進(jìn)行了相關(guān)性分析，最后得出結(jié)論，個(gè)人所受劑量大小與其年齡無(wú)關(guān)，與員工性別存在較弱的相關(guān)性，即男性受到的劑量值要多于女性，與個(gè)人所在部門(mén)存在顯著相關(guān)，建議受輻射劑量大部門(mén)員工注意采取安全措施，及時(shí)調(diào)崗或休息。本文確定了個(gè)人劑量相關(guān)性研究路線，驗(yàn)證了相關(guān)性方法的可行性，下一步可對(duì)工作場(chǎng)景、工作時(shí)間、工作內(nèi)容等因素進(jìn)行研究，確定影響個(gè)人劑量的關(guān)鍵因素，根據(jù)關(guān)鍵因素的權(quán)重大小，可以將權(quán)重較大因素作為趨勢(shì)預(yù)測(cè)的重要因素，然后建立關(guān)鍵因素與個(gè)人劑量的回歸方程，進(jìn)行個(gè)人劑量下階段的趨勢(shì)預(yù)測(cè)。