章昕欲 馬永福 劉弓冶 穆晨旸 胡晨劍 邵海江 趙順平 葉 俊#

(1.浙江省輻射環(huán)境安全監(jiān)測重點實驗室,浙江 杭州 310012;2.浙江省輻射環(huán)境監(jiān)測站(生態(tài)環(huán)境部輻射環(huán)境監(jiān)測技術(shù)中心),浙江 杭州 310012;3.浙江國輻環(huán)保科技有限公司,浙江 杭州 310012)

隨著社會經(jīng)濟發(fā)展,人類對能源的需求日趨加大,全球化石能源面臨嚴重供應(yīng)危機,核能作為目前可大規(guī)模替代化石燃料的能源,正在被廣泛應(yīng)用。我國核電自2010年起進入快速發(fā)展時期,截至2023年4月,我國大陸商用核電機組54臺,總裝機容量5 682萬kW,位居全球第三[1]?！?021年國務(wù)院政府工作報告》中提到了“優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)……大力發(fā)展新能源,在確保安全的前提下積極有序發(fā)展核電”。同時,2022年國家原子能機構(gòu)發(fā)布核技術(shù)領(lǐng)域十件大事,核技術(shù)作為當(dāng)代公認的高新技術(shù),在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、環(huán)境、安全等諸多領(lǐng)域得到應(yīng)用,助推產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級,作用不可小覷。在電磁領(lǐng)域,截至2022年底,第五代移動通信技術(shù)(5G)通信基站超231萬個,投運特高壓交流輸變電工程17項,特高壓直流輸電工程16項,累計線路長度4.83萬km,變電站(換流站)容量超過3.08億kW。伴隨上述新型產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展,政府和公眾對核與輻射環(huán)境安全的關(guān)注度越來越高,輻射環(huán)境安全監(jiān)測工作的重要性進一步凸顯。

重點實驗室是科技創(chuàng)新體系的重要組成部分,也是實施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略的重要載體。以重點實驗室建設(shè)為依托,可以提升基礎(chǔ)研究與應(yīng)用基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)的支撐能力[2]。目前,國內(nèi)輻射環(huán)境監(jiān)測能力滿足管理部門要求,同時監(jiān)測結(jié)果能較好說明現(xiàn)有輻射環(huán)境質(zhì)量狀況,但在監(jiān)測技術(shù)研究、預(yù)測預(yù)警、核心技術(shù)創(chuàng)新方面缺乏專門的平臺。浙江省輻射環(huán)境安全監(jiān)測重點實驗室(以下簡稱輻射監(jiān)測實驗室)依托浙江省輻射環(huán)境監(jiān)測站(生態(tài)環(huán)境部輻射環(huán)境監(jiān)測技術(shù)中心),2010年3月在浙江省科技廳的批準下建設(shè),2012年12月通過驗收。

1 建設(shè)思路和方法

輻射監(jiān)測實驗室是國內(nèi)首個輻射環(huán)境監(jiān)測類省級重點實驗室,在管理方向上,立足學(xué)科定位,瞄準研究方向,運用先進設(shè)備,做好人員培養(yǎng)。

1.1 學(xué)科定位和研究方向

針對浙江省為核電大省的特點,根據(jù)經(jīng)濟、科技及核能發(fā)展的現(xiàn)狀需求,以確保核安全、環(huán)境安全、公眾健康為目標,將“掌握核心和專利技術(shù),服務(wù)經(jīng)濟發(fā)展和核能利用;掌握國內(nèi)外科學(xué)技術(shù)發(fā)展動向,提升輻射環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域科研水平”作為輻射監(jiān)測實驗室建設(shè)總目標,致力于輻射環(huán)境安全監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)研究,確定主要研究體系。

抓住核與輻射突發(fā)事件的特點,研究核與輻射突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)警及響應(yīng),形成規(guī)范的核與輻射突發(fā)事件(含核與輻射恐怖事件)預(yù)警數(shù)據(jù)提取和共享技術(shù);跟蹤國內(nèi)外輻射環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的標準化動態(tài),研究電離輻射監(jiān)測及劑量評價技術(shù),規(guī)范現(xiàn)有非標準化的采樣、分析測試、數(shù)據(jù)處理技術(shù),制修訂相應(yīng)的國家輻射環(huán)境監(jiān)測標準;針對當(dāng)前電磁環(huán)境的發(fā)展和信息發(fā)射設(shè)施、電磁能利用設(shè)備、高壓輸變電設(shè)施和電牽引交通設(shè)施的廣泛應(yīng)用,研究電磁輻射監(jiān)測技術(shù),完善、補充、填補測量技術(shù)和電磁標準的空白,規(guī)范電磁設(shè)施的管理,創(chuàng)建安全的電磁環(huán)境。主要研究方向和內(nèi)容見表1。

表1 主要研究方向和內(nèi)容Table 1 Main research directions and content

1.2 硬 件

實驗場所儀器設(shè)備配置是確保研究順利進行的必要條件。輻射監(jiān)測實驗室建設(shè)和運行具有“無專項經(jīng)費撥款”這一特點,因此最大限度整合利用現(xiàn)有儲備和資源就成了輻射監(jiān)測實驗室硬件建設(shè)的必經(jīng)之路。按照研究方向,對輻射監(jiān)測實驗室依托單位原有的場地進行整修和重新規(guī)劃布局,創(chuàng)造性地設(shè)立了多個放射性核素監(jiān)測實驗室和電磁輻射環(huán)境監(jiān)測實驗室,其中低輻射本底γ能譜分析實驗室、應(yīng)急監(jiān)測實驗室、化學(xué)分析實驗室、電磁輻射環(huán)境自動監(jiān)測實驗室均為全國生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)首個建立。在此基礎(chǔ)上,通過配置獨特的儀器設(shè)備,從布局合理、儀器設(shè)備領(lǐng)先兩方面完成了輻射監(jiān)測實驗室的硬件建設(shè)。早在2012年,獨特的儀器設(shè)備就包括了全國生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)唯一的SAUNA和SPALAX惰性氣體監(jiān)測系統(tǒng)、全自動站采用設(shè)備,全國生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)首套物理監(jiān)測移動應(yīng)急實驗室、化學(xué)分析移動應(yīng)急實驗室和電磁輻射便攜式實時分析儀。具體可見表2。

表2 輻射監(jiān)測實驗室硬件配置Table 2 Hardware configuration of radiation monitoring laboratory

1.3 人員和管理

實驗室人員的專業(yè)知識水平高低、作用發(fā)揮的大小會直接影響實驗室技術(shù)研究能否順利進行[3]。輻射監(jiān)測實驗室依托單位原本以常規(guī)輻射監(jiān)測為主要工作,在確立輻射監(jiān)測實驗室的建設(shè)后,從“人”上下功夫,聘請了2022年至今國內(nèi)輻射防護與輻射監(jiān)測領(lǐng)域唯一的中國工程院院士潘自強作為名譽主任,指導(dǎo)輻射監(jiān)測實驗室發(fā)展;在輻射監(jiān)測實驗室領(lǐng)導(dǎo)的帶領(lǐng)下,以科研項目為牽引,整合現(xiàn)有研究力量,構(gòu)建了一支層次高、結(jié)構(gòu)合理的科技人才隊伍,其中高級工程師及以上占比67%,博士、碩士占比75%;同步打造青年人才,將中青年人才隊伍作為科研隊伍的中堅力量。截至2022年,生態(tài)環(huán)境部第二批生態(tài)環(huán)境監(jiān)測“三五”人才12名,其中“尖端人才”2名、“一流專家”3名、“技術(shù)骨干”7名。

實驗室建設(shè)和運行中,管理制度不乏項目、人員、設(shè)備這些方面,管理體制又是實驗室發(fā)展建設(shè)的重要環(huán)節(jié)[4]。結(jié)合依托單位實際情況和輻射監(jiān)測實驗室發(fā)展目標,輻射監(jiān)測實驗室從調(diào)動人員積極性入手,鼓勵創(chuàng)新,以多種類、多角度的制度來保障和促進科研發(fā)展,頒布了《科研項目管理規(guī)定》《技術(shù)委員會管理辦法》《科研經(jīng)費管理辦法》《論文版面費支付管理規(guī)定》《財政科研項目管理辦法》《科學(xué)技術(shù)獎勵辦法》等管理制度,同時為提升人員的專業(yè)技術(shù)水平和學(xué)術(shù)水平制定了《聯(lián)合培養(yǎng)研究生管理辦法》。

2 成 效

2.1 對標國際

核與輻射安全在世界范圍受到特殊關(guān)注是在二次世界大戰(zhàn)末期美國在廣島投下名為“小男孩”的原子彈之后,切爾諾貝利事件等幾次嚴重的核泄漏事故發(fā)生后更得到了重視。美國、歐盟、法國、日本等很早就開展輻射環(huán)境監(jiān)測工作,建立了全國范圍的輻射環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng),對輻射環(huán)境狀況實行連續(xù)在線監(jiān)測,為輻射環(huán)境質(zhì)量的評價和輻射應(yīng)急決策提供支持,保障核能發(fā)展。其中,知名的研究機構(gòu)主要有美國環(huán)境保護署輻射與室內(nèi)空氣辦公室(EPA-ORIA)、法國放射防護與核安全研究院(IRSN)、德國核安全協(xié)會(GRS)和日本化學(xué)分析中心(JCAC)。

輻射環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)方面,美國起步較早,自1951年開始就針對沉降灰開展監(jiān)測研究,1973年,多個輻射監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)合并成全美輻射監(jiān)測網(wǎng)(RadNet)[5]。法國是全球核電占比最高的國家之一,IRSN是法國核與輻射風(fēng)險相關(guān)方面的國家級技術(shù)機構(gòu),承擔(dān)輻射環(huán)境監(jiān)測工作,1959年起在質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)方面開始介入環(huán)境放射性監(jiān)測,1991年起建設(shè)環(huán)境γ輻射空氣吸收劑量率監(jiān)測網(wǎng)。GRS是德國最重要的核安全技術(shù)支持機構(gòu),承擔(dān)輻射環(huán)境監(jiān)測工作,1993年建立覆蓋全國的輻射環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)。1999年,日本規(guī)定監(jiān)視和測量由放射性物質(zhì)引起的環(huán)境變化,JCAC是環(huán)境放射性和輻射分析專業(yè)機構(gòu),承擔(dān)輻射環(huán)境監(jiān)測工作。各國監(jiān)測機構(gòu)開展的監(jiān)測項目見表3。

表3 部分國家監(jiān)測機構(gòu)開展的監(jiān)測項目Table 3 Monitoring projects of monitoring agencies in some countries

我國原國家環(huán)境保護總局在2006年開始規(guī)劃建設(shè)全國輻射環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)[6]。輻射監(jiān)測實驗室依托單位是該監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的牽頭單位,負責(zé)實現(xiàn)輻射環(huán)境全覆蓋全天候監(jiān)控。輻射監(jiān)測實驗室的電磁輻射、空氣、水、生物、土壤、其他電離輻射和噪聲七大類51項監(jiān)測能力通過了中國合格評定國家認可委員會認可和檢驗檢測機構(gòu)資質(zhì)認定。輻射監(jiān)測實驗室連續(xù)9年參加了國際原子能機構(gòu)組織的實驗室能力驗證。

電磁環(huán)境監(jiān)測方面,美國、德國、法國、日本等在20世紀80年代以來在電磁環(huán)境監(jiān)測兼容性標準與規(guī)范方面達到了較高水平[7],我國電磁輻射標準限值與世界其他國家或組織相比,控制水平較嚴格,對比結(jié)果見表4。

表4 部分組織的公眾照射限值1)Table 4 Public exposure limits of some organizations

目前,全球主流國家(加拿大、韓國、日本、澳大利亞、歐盟、葡萄牙、荷蘭、瑞典、英國、德國、法國、西班牙、希臘等)執(zhí)行ICNIRP制定的公眾照射限值標準,電磁監(jiān)測點位布設(shè)最多的希臘原子能委員會(EEAE)通過在希臘建設(shè)500個固定(包含寬帶和選頻)、13個移動(車載選頻)測量站來持續(xù)監(jiān)測來自各區(qū)域的電磁場水平[8]。

輻射監(jiān)測實驗室通過標準轉(zhuǎn)化,已完成了覆蓋全國范圍電磁輻射環(huán)境質(zhì)量、變電站、雷達、通信基站、廣播電視發(fā)射塔和高鐵線路的電磁輻射自動監(jiān)測系統(tǒng),實現(xiàn)了對特定區(qū)域電磁場水平的自動連續(xù)觀測,并在全國率先編制了省級地方標準《電磁輻射環(huán)境自動監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(DB33/T 2553-2022),驗證了GB 8702—2014的有效性。

從輻射環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)和電磁環(huán)境監(jiān)測兩方面來看,輻射監(jiān)測實驗室形成了完整的輻射監(jiān)測體系,監(jiān)測能力達到國際同等水平,電磁輻射標準限值控制水平嚴格于西方國家,從而確保了輻射監(jiān)測實驗室監(jiān)測數(shù)據(jù)的“真、準、全”,為監(jiān)測技術(shù)研究的開展奠定了良好的基礎(chǔ)。

2.2 技術(shù)特點

輻射監(jiān)測實驗室在日常工作基礎(chǔ)上不斷總結(jié)、歸納和提升,開創(chuàng)了監(jiān)測技術(shù)研究和標準制修訂工作。

2.2.1 監(jiān)測技術(shù)

作為輻射環(huán)境安全監(jiān)測重點實驗室,不僅注重輻射環(huán)境監(jiān)測,同時也注重輻射環(huán)境安全監(jiān)測,特別是核與輻射安全方面。預(yù)測預(yù)警與模擬仿真技術(shù)填補了我國生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)中該領(lǐng)域的空白,建立了秦山核電基地、北京奧運工程假想突發(fā)事故預(yù)測預(yù)警仿真系統(tǒng);惰性氣體的測量技術(shù)研究成果達到了國際同類水平,填補了國內(nèi)空白,在國內(nèi)首次實現(xiàn)了移動惰性氣體輻射監(jiān)測,并成功應(yīng)用于對日本福島核泄漏事故的環(huán)境監(jiān)測,最新引進的“移動快速部署型放射性惰性氣體自動采樣分析系統(tǒng)”首創(chuàng)在秦山核電基地外圍放射性氙連續(xù)監(jiān)測中開展,達到了良好的環(huán)境安全和社會效益[9-11];2012年,車載大體積NaI γ能譜分析儀首次在國內(nèi)輻射環(huán)境監(jiān)測中應(yīng)用[12-13];“全國環(huán)境天然放射性水平調(diào)查數(shù)據(jù)的開發(fā)利用”項目成果在“日本福島核電事故對我國環(huán)境影響”評價過程中得以應(yīng)用,據(jù)此編制的《日本福島核事故對中國大陸環(huán)境影響》被聯(lián)合國原子輻射效應(yīng)科學(xué)委員會(UNSCEAR)采用[14]。在日本福島核電站事故應(yīng)急監(jiān)測期間,利用質(zhì)譜分析儀對全日空航班外壁及渦輪發(fā)動機附著的粉塵樣品中放射性核素210Po含量進行了分析,這是該技術(shù)首次在我國生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的應(yīng)用[15]。

同時,輻射監(jiān)測實驗室在“基于環(huán)境保護的5G基站電磁輻射監(jiān)測技術(shù)標準研究及應(yīng)用”“新型氧化石墨烯膜的研制及高效處理放射性廢水的研究”“環(huán)境氚全自動連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)研制及應(yīng)用開發(fā)”技術(shù)方面做出了突破性嘗試。

2.2.2 標準體系

依托日常工作及其研究成果,輻射監(jiān)測實驗室建設(shè)了適合我國實際情況的輻射環(huán)境保護標準體系。截至2022年,輻射監(jiān)測實驗室先后完成25項國家標準和1項地方標準的制修訂(見圖1),在輻射環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域位居全國第一,成為區(qū)別與其他省級重點實驗室最顯著的特點之一。輻射監(jiān)測實驗室完成的GB 8702—2014和《直流輸電工程合成電場限值及其監(jiān)測方法》(GB 39220—2020)這兩項國家標準,覆蓋了0 Hz至300 GHz的全頻段電磁環(huán)境控制限制。隨著世界移動通信技術(shù)的發(fā)展,輻射監(jiān)測實驗室又完成了世界首個5G通信基站電磁輻射環(huán)境監(jiān)測方法。輻射監(jiān)測實驗室編制完成的《電離輻射監(jiān)測質(zhì)量保證通用要求》(GB 8999—2021)實現(xiàn)了對電離輻射監(jiān)測工作中質(zhì)量保證的全覆蓋。

圖1 輻射監(jiān)測實驗室制修訂的標準數(shù)量Fig.1 Number of standards developed and revised by radiation monitoring laboratory

3 問題與建議

作為輻射環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域首個省級重點實驗室,輻射監(jiān)測實驗室的監(jiān)測能力走在了國內(nèi)領(lǐng)先水平,現(xiàn)有監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)跑全國、比肩國際,在保持可持續(xù)發(fā)展中必然會面臨以下問題:(1)無實體化。依托單位沒有賦予輻射監(jiān)測實驗室相對獨立的人事權(quán)和財務(wù)權(quán),無專職科研人員和科研秘書,無法實現(xiàn)科研過程的組織化,對于科學(xué)研究只局限于目標導(dǎo)向性,而非以學(xué)科布局下的擇優(yōu)遴選制。(2)經(jīng)費制約。輻射監(jiān)測實驗室依托單位是公益二類事業(yè)單位,在運行過程中很難將許多國家、省部科研政策全效落地,科技成果轉(zhuǎn)化的實效性也較差,加上輻射監(jiān)測實驗室運營經(jīng)費均來源于自籌經(jīng)費,會造成科研經(jīng)費的相對不足,從長遠來看,大量科研項目的前期基礎(chǔ)發(fā)展會受到阻礙。

建議:(1)發(fā)揮聯(lián)合平臺效應(yīng)。以學(xué)科發(fā)展需求為基礎(chǔ),以多學(xué)科協(xié)同研究為橋梁,組建聯(lián)合輻射監(jiān)測實驗室或輻射監(jiān)測實驗室聯(lián)盟。設(shè)立輻射監(jiān)測實驗室的開放基金,進一步加強與國內(nèi)外高校、科研院所及輻射監(jiān)測單位的科研合作,匯聚優(yōu)秀科研人才在輻射監(jiān)測實驗室這個開放平臺上開展基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究[16]。(2)設(shè)立動態(tài)實體管理機構(gòu)。按需設(shè)崗、按崗聘用、合同管理、動態(tài)調(diào)整、能進能出,實行穩(wěn)定與流動結(jié)合[17-18],用靈活機制助推輻射監(jiān)測實驗室可持續(xù)化發(fā)展。建立靈活的輻射監(jiān)測實驗室引人用人制度,配備專兼職人員,利用低碳用人機制,有助于輻射監(jiān)測實驗室可持續(xù)特色化發(fā)展。(3)開展多元化的經(jīng)費籌措。①利用現(xiàn)有文件中關(guān)于科研激勵、成果轉(zhuǎn)化等規(guī)定,鼓勵輻射監(jiān)測實驗室人員開展橫向課題,牽頭承擔(dān)國家重大研發(fā)任務(wù)并落實成果轉(zhuǎn)化。②轉(zhuǎn)變觀念拓展思路,將“吃飯型”轉(zhuǎn)變?yōu)椤鞍l(fā)展型”,開辟多元化經(jīng)費籌措渠道。積極融入科技創(chuàng)新發(fā)展的蝶變中,通過“浙里好成果”等一體化平臺,將輻射監(jiān)測實驗室成果從“書架”走向“貨架”,通過展示發(fā)布、合作交流、路演對接、交易轉(zhuǎn)化[19]等形式引導(dǎo)企業(yè)和社會資本支持輻射監(jiān)測實驗室的發(fā)展和科學(xué)研究;可探索輻射監(jiān)測實驗室市場化運作的道路,依據(jù)特點打造輻射監(jiān)測實驗室品牌,做好上下溝通、左右聯(lián)絡(luò),開辟科技產(chǎn)業(yè)化、增強產(chǎn)學(xué)研合作,為輻射監(jiān)測實驗室提供可持續(xù)的資金來源。

4 結(jié) 語

面對核能產(chǎn)業(yè)的不斷擴大、核技術(shù)利用的逐漸深入、電磁環(huán)境的日益復(fù)雜,輻射監(jiān)測實驗室立足于輻射環(huán)境安全監(jiān)測工作需要,堅持把提升輻射環(huán)境監(jiān)測技術(shù)放在首位,通過搭建布局合理、儀器設(shè)備先進的科研平臺,致力于輻射環(huán)境安全監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)研究。多年來,輻射監(jiān)測實驗室建設(shè)成效顯著,輻射監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)先國內(nèi)、比肩國際,填補了國內(nèi)該領(lǐng)域省級重點實驗室的空白。希望輻射監(jiān)測實驗室建設(shè)思路和方法的分享,對我國后續(xù)輻射環(huán)境監(jiān)測類重點實驗室的建設(shè)具有一定的參考意義。