1、第七章第七章 核电厂辐射防护与监测核电厂辐射防护与监测7.1 压水堆核电厂的核辐射压水堆核电厂的核辐射7.2 核电厂核辐射的防护核电厂核辐射的防护7.3 放射性辐射的监测放射性辐射的监测 压水堆核电厂运行过程中产生大量放射性压水堆核电厂运行过程中产生大量放射性的废气、废液和固体废物。为防止放射性物的废气、废液和固体废物。为防止放射性物质不受控制地进入环境，对人类造成危害，质不受控制地进入环境，对人类造成危害，必须加强对各类核辐射的防护与屏蔽，对核必须加强对各类核辐射的防护与屏蔽，对核电厂的放射性废物采取有效的处理和处置，电厂的放射性废物采取有效的处理和处置，以控制对环境的影响。以控制对环境的影
2、响。 事故情况下放射性释出物的辐射后果事故情况下放射性释出物的辐射后果1. 放射性物质的释放机理放射性物质的释放机理（1）气隙释放）气隙释放（2）熔化释放）熔化释放（3）汽化释放）汽化释放（4）蒸汽爆炸释放）蒸汽爆炸释放放射性物质向主回路系统的释放放射性物质向主回路系统的释放事故情况事故情况下放射形物质下放射形物质穿透穿透三道安三道安全屏障向环境释放的特性和规律全屏障向环境释放的特性和规律2.裂变产物特性裂变产物特性 I I 气体气体惰性气体惰性气体XeXe，KrKrII II 易挥发核素易挥发核素卤素卤素I I，BrBr碱金属碱金属CsCs，RbRb碲碲TeTe，SeSe，SbSbIII I
3、II 难挥发核素难挥发核素碱土金属碱土金属BaBa，SrSr贵金属贵金属RuRu，RbRb，PdPd，MoMo，TeTe稀土金属稀土金属Y Y，LaLa，Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Np,PuCe,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Np,Pu难熔氧化物难熔氧化物ZrZr，NbNb气隙释放气隙释放与与熔化释放熔化释放：主回路边界完整，蒸汽把从：主回路边界完整，蒸汽把从包壳释放出的裂变产物排入安全壳，裂变产物在主包壳释放出的裂变产物排入安全壳，裂变产物在主回路内表面沉积。回路内表面沉积。汽化释放汽化释放与与蒸汽爆炸释放蒸汽爆炸释放：主回路承压边界已不复：主回路承压边界已不复存在，所有释放出的裂
4、变产物将直接全部进入安全存在，所有释放出的裂变产物将直接全部进入安全壳空间。壳空间。3.3.放射性物质在主系统内的迁移放射性物质在主系统内的迁移 随着反应堆经历严重程度不同的事故时，可能发生随着反应堆经历严重程度不同的事故时，可能发生包壳破损包壳破损、燃料熔化燃料熔化、与混凝土或金属发生作用与混凝土或金属发生作用及及蒸汽爆炸蒸汽爆炸等不同情况。等不同情况。1. 气溶胶的形成及特征气溶胶的形成及特征形成：形成： 堆芯碎片材料的物理破碎；堆芯碎片材料的物理破碎； 堆芯裂变产物蒸汽的凝结；堆芯裂变产物蒸汽的凝结；特征：特征： 组成复杂；组成复杂； 可在气流中悬浮相当长时间。可在气流中悬浮相当长时间。
5、放射性物质向安全壳的释放放射性物质向安全壳的释放2. 放射性物质在安全壳内的迁移放射性物质在安全壳内的迁移放射性物质进入安全壳后，一般以气体或气溶胶形态放射性物质进入安全壳后，一般以气体或气溶胶形态存在于安全壳空间中，放射性物质从安全壳向环境的存在于安全壳空间中，放射性物质从安全壳向环境的释放率释放率取决于安全壳的泄漏率和放射性物质在安全壳取决于安全壳的泄漏率和放射性物质在安全壳中的中的浓度浓度。去除机理去除机理1.表面吸附表面吸附2.粒子沉降粒子沉降3.循环过滤循环过滤4.喷淋喷淋7.1.1 7.1.1 安全壳内的辐射源安全壳内的辐射源安全壳内有三种主要的辐射源：安全壳内有三种主要的辐射源：
6、1.由核裂变直接产生的裂变中子；由核裂变直接产生的裂变中子；2.结构材料活化后释放的结构材料活化后释放的射线；射线；3.冷却剂中的放射性。冷却剂中的放射性。裂变产物：近裂变产物：近40种元素、约种元素、约200种核素（种核素（85-150）惰性气惰性气体：氪、氙体：氪、氙气载放射性外照射气载放射性外照射 易挥发元素：碘、铯、碲易挥发元素：碘、铯、碲积累于器官内照射积累于器官内照射锕系元素：如锕系元素：如238Pu，242Pu等等长寿期长寿期活化产物：如活化产物：如13N，19O，59Fe，60Co，65Ni等等7.1.2 7.1.2 安全壳外的辐射源安全壳外的辐射源 化容控制系统、硼回收系统、
7、三废处理系统化容控制系统、硼回收系统、三废处理系统等设备和管道，其中离子交换器及过滤器为等设备和管道，其中离子交换器及过滤器为安全壳外最强辐射源。安全壳外最强辐射源。 主要为活化产物与裂变产物。主要为活化产物与裂变产物。7.2.7.2.1 1 各类核辐射的不同效应各类核辐射的不同效应 中子中子不带电，不会产生直接电离，但会和氢、不带电，不会产生直接电离，但会和氢、氧、炭和氮原子作弹性碰撞引起各种核反应导致间氧、炭和氮原子作弹性碰撞引起各种核反应导致间接电离。接电离。 中子、中子、 粒子等带电粒子和粒子等带电粒子和射线都有射线都有很强的直接或间接引起电离的本领，产生强烈的电很强的直接或间接引起电
8、离的本领，产生强烈的电离，破坏细胞正常的化学物理状态，引起生理上的离，破坏细胞正常的化学物理状态，引起生理上的变化。变化。 7.2 核电厂辐射的防护核电厂辐射的防护具体表现具体表现 粒子的射程较短，电离本领很大，若进入人粒子的射程较短，电离本领很大，若进入人体内，机体会遭受损伤。体内，机体会遭受损伤。 射线平均能量大约等于射线平均能量大约等于1.2MeV1.2MeV，射程也比较，射程也比较长，在外照射情况下长，在外照射情况下辐射只有轻微的危害，辐射只有轻微的危害，对皮肤和眼结膜等造成严重伤害。对皮肤和眼结膜等造成严重伤害。 射线穿透能力比较强，可能发生光电效应、射线穿透能力比较强，可能发生光电
9、效应、电子偶效应和康普顿效应电子偶效应和康普顿效应电离辐射所致生物效应分类：电离辐射所致生物效应分类：依据效应发生的个体依据效应发生的个体躯体效应：躯体效应：发生在受照者本人身上的效应发生在受照者本人身上的效应遗传效应：遗传效应：发生在受照者后代身上的效应发生在受照者后代身上的效应 由生殖细胞的变异引起，至今没有资料由生殖细胞的变异引起，至今没有资料肯定肯定辐射辐射所致遗传效应的发生。所致遗传效应的发生。依据效应发生的时期依据效应发生的时期潜伏期：潜伏期： 从受到照射到临床上特定效应发生所需时间。从受到照射到临床上特定效应发生所需时间。早期效应（急性损伤）：早期效应（急性损伤）： 受到照射后数
10、周之内发生的效应受到照射后数周之内发生的效应晚期效应：晚期效应： 受到照射后数月以后发生的效应受到照射后数月以后发生的效应电离辐射所致生物效应分类：电离辐射所致生物效应分类：依据效应依据效应- -剂量关系剂量关系随机性效应（无规律效应）随机性效应（无规律效应）剂量剂量几率几率随机性效应随机性效应无剂量阈值无剂量阈值发生几率与剂量成正比发生几率与剂量成正比严重程度与剂量无关严重程度与剂量无关电离辐射所致生物效应分类：电离辐射所致生物效应分类：依据效应依据效应-剂量关系剂量关系确定性效应（阈效应）确定性效应（阈效应）剂量剂量严重程度严重程度阈阈值值确定性效应确定性效应有剂量阈值有剂量阈值效应的严重
11、程度与剂量效应的严重程度与剂量成正比成正比两种效应表现：阈效应和无规律效应两种效应表现：阈效应和无规律效应: :F阈值指超过某个剂量值时，某些效应将立即阈值指超过某个剂量值时，某些效应将立即不由自主地表现出来不由自主地表现出来F无规律效应：某些症状仅对大于无规律效应：某些症状仅对大于100100rem的的剂量才更明显，也有可能在接受辐射后很长剂量才更明显，也有可能在接受辐射后很长一段时间才表现出来。一段时间才表现出来。1. 放射性活度放射性活度: 单位时间原子核衰变的数单位时间原子核衰变的数目，单位：贝可（目，单位：贝可（Bq）或居里（或居里（ Ci），）， 1Ci=3.7x1010Bq2.照
12、射量：照射量：照射量照射量X=Q/m，光子在空气中，光子在空气中产生电离能力的度量。产生电离能力的度量。旧单位伦琴（旧单位伦琴（R），新单位库伦），新单位库伦每千克每千克C/kg。1R=2.58x10-4C/kg。原原子子核核电电子子7.2.2 7.2.2 辐射防护基本概念和单位辐射防护基本概念和单位3. 吸收剂量吸收剂量 单位质量物质所吸收的辐射能量。和辐射场的性单位质量物质所吸收的辐射能量。和辐射场的性质及受照物质性质均有关。旧单位拉德（质及受照物质性质均有关。旧单位拉德（rad），），新单位戈瑞（新单位戈瑞（Gy）。）。1Gy=1J/kg，1Gy=100rad。4. 剂量当量剂量当量 组
13、织某一点处的剂量当量组织某一点处的剂量当量=吸收剂量吸收剂量x辐射品质因辐射品质因数数x修正因子。修正因子。旧单位雷姆（旧单位雷姆（rem），新单位），新单位Sv，1Sv=100rem。5. 有效剂量有效剂量 有效剂量有效剂量HE=WTHT，WT为组织或器官的权重因为组织或器官的权重因子，子，HT为组织或器官的剂量当量。单位为组织或器官的剂量当量。单位Sv。组织权重因子组织名称（组织名称（T）权重因子（权重因子（WT）组织名称（组织名称（T）权重因子（权重因子（WT）性腺0.25甲状腺0.03乳腺0.15骨表面0.03红骨髓0.12其余组织0.03肺0.12项目项目名称名称现行单位现行单位国际
14、制专用单位国际制专用单位放射性物放射性物质的量质的量放射性强度（放射性强度（A A）居里（居里（CiCi）贝克勒尔（贝克勒尔（BqBq）克雷当量克雷当量剂剂量量吸收剂量（吸收剂量（D D）拉德（拉德（radrad）戈瑞（戈瑞（GyGy）照射量（照射量（X X）伦琴（伦琴（R R）C/kgC/kg剂量当量（剂量当量（H H）雷姆（雷姆（remrem）希沃特（希沃特（SvSv）辐射剂量的单位辐射剂量的单位7.2.3 7.2.3 剂量剂量限值限值 根据对镭所造成的生物伤害、对动物实验以根据对镭所造成的生物伤害、对动物实验以及从在人体内和空气及水中自然发生的辐射方面及从在人体内和空气及水中自然发生的辐
15、射方面所得到的资料制订剂量限值。所得到的资料制订剂量限值。目的是为了保护工目的是为了保护工作人员的健康和居民的安全。作人员的健康和居民的安全。 剂量限值剂量限值定义：不允许接受的定义：不允许接受的剂量剂量范围的下限。范围的下限。这里的剂量是指内、外照射剂量的总和，不包括这里的剂量是指内、外照射剂量的总和，不包括医疗照射和天然本底照射。医疗照射和天然本底照射。年有限剂量当量限值器官或组织器官或组织人员类别人员类别职业工作人员职业工作人员16181618岁岁公众公众全身全身50mSv50mSv6 6mSvmSv1 1mSvmSv眼晶体眼晶体150mSv150mSv5 50 0mSvmSv5 5mS
16、vmSv其他器官或组其他器官或组织织500mSv500mSv150mSv150mSv5050mSvmSv育龄女性：工作人员均匀受照控制原则，禁止妊娠育龄女性：工作人员均匀受照控制原则，禁止妊娠期、哺乳期中的女性在控制区内工作。期、哺乳期中的女性在控制区内工作。5年的平均有效剂量为20mSv。两种异常情况两种异常情况 事先计划的特殊照射事先计划的特殊照射：事先计划的超剂量限值的：事先计划的超剂量限值的照射。照射。A A类工作人员获得批准方可类工作人员获得批准方可 应急照射应急照射：异常情况下，正当超剂量限值的照射：异常情况下，正当超剂量限值的照射禁止育龄女性和年龄未满18周岁者接受此类应急照射！
17、7.2.47.2.4 辐射防护三原则辐射防护三原则辐射防护目的：防止有害的非随机效应限制随机效应的发生概率保证辐射照射的各种实践活动具有正当的理由辐射事业的正当化辐射事业的正当化：进行任何伴有辐射照射：进行任何伴有辐射照射的实践活动时，所得利益必须大于所付出的的实践活动时，所得利益必须大于所付出的代价（包括人员健康损害的代价）；代价（包括人员健康损害的代价）；防护水平的合理最优化防护水平的合理最优化：任何事业中对人产：任何事业中对人产生的辐射剂量必须保持在可以合理地做到的生的辐射剂量必须保持在可以合理地做到的最低水平。即遵守最低水平。即遵守“合理可行尽量低合理可行尽量低”（ALARAALARA
18、）的原则。）的原则。辐射防护三原则个人所受剂量当量应在规定的限量以下个人所受剂量当量应在规定的限量以下。确保。确保对每一个人提供适当的保护。对每一个人提供适当的保护。防护水平WV-PX+YXYW1W0W2代价V毛利P生产成本（未计防护成本）X辐射防护成本Y辐射危害相当的代价正当化要求：V-（P+X+Y）=（V-P）-（X+Y） 0合理最优化要求：防护水平为W0 时，X +Y 最小，净利益最大。7.3 放射性辐射的监测放射性辐射的监测7.3.1 控制区的确定控制区的确定 控制区控制区：工作：工作2000 h，有效剂量当量可能超过，有效剂量当量可能超过十分之三的年剂量限值，以及存在其它的照射十分之
19、三的年剂量限值，以及存在其它的照射与污染的潜在风险。与污染的潜在风险。 监督区监督区：连续工作人员一年内受到的辐射照射：连续工作人员一年内受到的辐射照射一般不超过十分之三年限值，但可能超过十分一般不超过十分之三年限值，但可能超过十分之一年限值的区域。之一年限值的区域。 非限值区非限值区：连续工作人员一年内受到的辐射照：连续工作人员一年内受到的辐射照射一般不超过十分之一年限值的区域。射一般不超过十分之一年限值的区域。子区名称子区名称区域内的平均剂量率区域内的平均剂量率绿绿7.5 Sv/h 25 Sv/h黄黄0.025 mSv/h2 mSv/h橙橙2 mSv/h100 mSv/h红红100 mSv
20、/h大亚湾核电厂控制区子区的划分大亚湾核电厂控制区子区的划分大亚湾核电站以最大环境大亚湾核电站以最大环境剂量率为划分标准，将剂量率为划分标准，将控制区细分为四类子控制区，一不同颜色区分（绿、控制区细分为四类子控制区，一不同颜色区分（绿、黄、橙、红）；黄、橙、红）；7.3.7.3.2 2 放射性辐射对人体辐照的途径放射性辐射对人体辐照的途径放射性烟云的外放射性烟云的外照射，照射，烟云地面沉积放烟云地面沉积放射性的外照射，射性的外照射，吸入空气中放射吸入空气中放射性的内照射，性的内照射，通过食物链造成通过食物链造成的内辐射。的内辐射。7.3.3 外照射的防护与监测外照射的防护与监测防护：防护： 控
21、制受照时间控制受照时间 增大与辐射源的距离增大与辐射源的距离 屏蔽屏蔽监测：监测：热释光剂量计热释光剂量计作为法定计量计作为法定计量计电子直读式剂量计电子直读式剂量计作为辅助剂量计（作为辅助剂量计（冗余冗余剂量计）剂量计）7.3.4 内照射的防护与监测内照射的防护与监测内照射的特征：在体内；内照射的特征：在体内；、粒子作用大；难以估计。粒子作用大；难以估计。控制区内照射的防护：控制区内照射的防护： （1）戴呼吸保护装置（面具、充气防护衣等）；）戴呼吸保护装置（面具、充气防护衣等）； （2）控制区不吃、不喝、不吸烟；）控制区不吃、不喝、不吸烟； （3）伤口没密封保护不进控制区；）伤口没密封保护不进控制区； （4）建立通风与负压系统，减少放射性气溶胶浓度）建立通风与负压系统，减少放射性气溶胶浓度用全身计数器（两台）进行内照射监测：全身快速检查、诊断用全身计数器（两台）进行内照射监测：全身快速检查、诊断检查。检查。THE END
