核電廠環境監測方案優化分析

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摘要：為了吸取日本福島核事故的經驗和教訓，進一步提高核電廠的安全運行與管理水平，對廣東某核電項目核電廠環境監測設計方案進行了評價分析，梳理了設計方案存在的薄弱環節，根據核安全審評要求，制定了核電廠環境監測優化方案。通過加強實驗室應急監測后備能力，降低環境輻射水平及增加氣象連續監測站點的數量等，滿足了類似福島核事故情況的環境監測需求，可及時提供實時環境監測數據，為應急指揮部的及時決策提供了有力保障。

關鍵詞：環境監測；福島核事故；輻射

引言

在日本福島核事故發生之后，為了吸取日本福島核事故的經驗和教訓，進一步提高核電廠的安全運行與管理水平，國家核安全局在2012年6月12日編制并了《福島核事故后核電廠改進行動通用技術要求（試行）》（以下簡稱《通用技術要求》）。而此時廣東某核電項目（以下簡稱核電項目）環境監測方案設計早已完成，環境監測設備已基本到貨，正處于設備施工安裝階段，可改進優化的空間小、難度大。結合福島核事故的經驗反饋，核電項目對環境監測原設計方案進行了評估，梳理原設計方案的薄弱環節，依據核安全審評要求，形成了環境監測設施改進優化方案。氣象與輻射環境監測系統加強了實驗室應急監測后備能力，降低了環境輻射水平，增加了氣象連續監測站點（以下簡稱KRS站點）數量，改進了KRS站點失效替代方案、移動環境監測、備用KRS中央站布置等幾個方面，滿足了類似福島核事故情況的環境監測需求，及時提供實時環境監測數據，為應急指揮部的及時決策提供了有力保障。

1問題分析

《通用技術要求》規定核電廠應根據特定的外部事件，完善應急監測方案，并提出了功能、設備兩方面的安全要求。通過環境監測原設計方案與安全要求的對比，總結得出如下幾個方面的問題。

1.1環境實驗室布置問題

《通用技術要求》規定核電廠監測設施布置應具有合理性和代表性，滿足核電廠事故工況下輻射環境應急監測方案規定的設施功能。核電項目中環境實驗室的布置符合環境實驗室設置應避開主導風向的下風向的要求，但位于煙羽應急計劃區內，在發生應急事故時，仍可能被放射性煙羽污染導致實驗室不可用，缺少后備環境監測手段，難以保證有效實施應急監測。

1.2監測站點布置問題

《通用技術要求》規定核電廠監測站點應考慮與監督性監測站點互補的原則，保證核電廠周圍16個方位的陸域原則上都布設至少一個自動監測站房。核電項目在電廠周邊共設置7個監測站點，與《通用技術要求》相比，存在一定差距。需在煙羽計劃應急區范圍內，結合主導風向、居民密集區等因素增加布點。

1.3后備監測手段保障問題

《通用技術要求》規定，當極端外部事件導致環境監測設施不可用時，應具備適當的后備寬量程監測手段或及時恢復監測設施可用性的手段，確保為核電廠及其周邊環境質量評價提供現場監測數據。核電項目配置了環境監測車及儀器，但存在環境監測車出現故障的風險，同時KRS監測站點及傳輸設施也可能在地震等外部極端事件下產生損壞的風險，導致無法執行應急環境監測的功能。因此，后備監測手段仍需加強。

1.4數據傳輸功能保障問題

《通用技術要求》規定監測數據傳輸應具有備用通信方式，保證各監測站點的監測數據能夠實時傳送到自動監測中央站；在失去外部電源的情況下，自動監測中央站應能保證較長時間（≥72h）內的數據傳輸。環境實驗室與應急指揮中心分開布置，環境監測數據處理中央站（即KRS系統中央站）設置在環境實驗室內，存在地震情況下中央站不可用，不能向應急指揮部實時傳輸環境監測數據的風險。

2改進方案及措施

為解決上述問題，在環境監測原方案基礎上，結合福島核事故的經驗反饋，根據國務院對核設施安全檢查時對在建核電廠的安全評審要求，充分考慮核電項目實際情況可優化空間，制定了優化方案，主要從環境實驗室設置的合理性、監測站點布置的全面性、移動監測的靈活性以及數據傳輸的實時性幾個方面進行改進。

2.1環境實驗室設置的合理性改進

環境實驗室位于主導風向上風向約1.3km處，在發生應急事故時可能被放射性煙羽污染導致實驗室不可用，根據《通用技術要求》的規定，需增設后備監測手段。由于環境實驗室已經建設，無法重新選址建設，新建一個備用實驗室的方案則會帶來較大的建造和運營成本。因此，為確保應急情況下環境實驗室的可用性，結合廠址實際情況，核電項目與就近核電項目簽署制定應急環境監測互為備用響應流程，詳細規定了應急準備、應急響應通知和啟動、應急支援行動、應急支援結束等事項，實現了事故情況下的后備監測手段。環境實驗室原設計中配備2臺г譜儀，若備用電廠發生應急事故，需要核電項目環境實驗室承擔備用電廠應急情況下的環境監測任務。此時，2臺г譜儀就不能同時滿足兩個電廠的監測任務。為滿足備用電廠的應急監測需求，在原來設備配置的基礎上新增1臺г譜儀。

2.2KRS監測站點布置的全面性改進

根據核電項目原始設計，在電廠周邊10km范圍內設置7個監測點，其中廠內站3個，廠外站4個，經過詳細論證以及與監測系統的比對，結合廠址附近的環境敏感點因素，KRS站點布置改進如下：（1）廠區范圍內的環境監測，根據《核電廠環境輻射監測規定》（EJ/T1131—2001）等法規標準的要求，并結合具體廠址特征、氣象條件等因素及原有HSC環境監測站位的布設情況，同時參考法國及日本濱海核電廠環境監測站位設計原則，沿廠區邊界選擇增加2個代表性監測站位，使得廠內站點由原來的3個增加到5個。（2）原廠區外半徑10km范圍以內有4個廠外監測站點。通過對廠址10km范圍內的環境敏感點進行重新分析，并結合廠區范圍內的監測站位，綜合考慮方位均布性及包絡性的原則，在核電廠外增加1個監測站點，即位于NE方位4.7km處的某村委大樓樓頂。該村是廠址10km范圍內人口較多的千人以上居民點之一，是一個較為重要的環境敏感點。通過改進增加了2個廠內站點和1個廠外站點，使電廠KRS站點達到10個，結合監督性監測系統站點，滿足了《通用技術要求》的規定。

2.3移動監測的靈活性改進

2.3.1增配環境監測車及儀器環境監測系統原設計配備一臺環境監測車和一套車載便攜式輻射測量儀器，不能在事故應急早期盡早監測出放射性煙羽的擴散方向和范圍，且可能存在車輛故障風險，導致無法執行應急環境監測的功能。為避免上述風險，需新增一臺環境車和一套車載便攜式輻射測量儀器。在事故應急早期，兩臺環境監測車可同時迅速啟動兩條線路的巡測，盡早監測出放射性煙云的擴散方向及范圍。同時，兩臺環境監測車可互為備用，符合設備冗余配置原則，降低因設備臨時故障而無法執行應急環境監測功能的風險。

2.3.2KRS站點失效替代方案———新增移動式輻射監測設備原設計方案中所有KRS站點均未考慮抗震，在發生地震等外部事件導致站點不可用時，僅靠環境監測車的巡測無法完全滿足應急響應的要求。為確保盡快獲得有用的環境監測信息，為核電廠事故應急提供支持，需要快速恢復監測功能，考慮在KRS站點失效時的替代方案。10個KRS站點分布在廠內外各處，各站點的電源供應在設計上采取就近取電原則，監測數據通過有線（光纖）和無線兩種方式傳入KRS中央站，單純要求提高各站點電力供應和信息傳輸的安全級別不具備可操作性。因此，對于極端事故工況下可能出現的設備（包括監測設備以及電力供應、信號傳輸等輔助系統）損壞情況，需采用便攜式監測設備通過臨時組網進行替代。具體改進措施為：新增11套移動式輻射監測設備。利用移動式輻射監測設備替代KRS系統固定環境監測站點，并配備自動組網設備，迅速實現事故情況下的環境監測。移動式輻射監測設備包括г劑量率監測設備、風速風向儀、無線數據傳輸設備、應急電源等。

2.4數據傳輸保障的改進

為解決地震工況下環境實驗室KRS系統中央站無法確保向應急指揮中心實時傳輸監測數據的問題，需提高KRS系統中央站所在構筑物的抗震等級。由于環境實驗室已經建設，從經濟性和可行性方面分析，提高環境實驗室抗震等級的方案難以落實。同時，應急指揮中心作為核電廠應急響應的指揮、管理和協調中樞，已根據改進要求進行抗震優化設計和建造。經過綜合評價和分析，核電項目選擇在應急指揮中心新增一套應急KRS數據處理中心的方案，增加的應急KRS數據處理中心接收終端包含機柜、服務器、數據采集工作站和配套無線接收裝置。同時接受固定站點和移動式輻射監測設備的數據，并實現環境輻射連續監測數據的實時接收、存儲和處理功能，滿足了發生事故情況下的環境監測數據的可獲取性和實時性。

3對其他項目環境監測系統的建議

對于新建核電項目，環境監測系統在滿足系統基本功能的基礎上，需參考福島核事故經驗反饋，在設計和配置中關注如下幾個方面：（1）考慮事故時廠區環境實驗室不可用的情況，在煙羽應急計劃區外建立后備監測手段，最便利有效的措施是與就近核電項目簽訂合作協議，互為備用，聯動響應。（2）監測站點布置應保證核電廠周圍各方位布設的均布性及包絡性，同時重點考慮煙羽計劃應急區范圍內的環境敏感點（如居民密集區），適當增加布點，確保更加全面有效地監測。（3）配置充足的移動數據監測設施，包括移動監測車及移動監測設備，確保在固定監測站點不可用情況下的移動監測功能有效。（4）為確保環境監測系統KRS在地震工況下的可用性，可選用提高環境實驗室抗震等級、應急指揮中心增設備用應急KRS數據處理中心兩種措施，需根據項目特點，并通過技術經濟性分析進行選擇。

4結語

在福島核事故發生之后，核電項目對環境監測系統及設施開展了分析，提出并實施了與就近核電環境實驗室備用聯動、增加KRS監測站點、增加移動環境監測車及設備、增設備用應急KRS數據處理中心等多個方面的改進，從而提高了環境樣品的處理、監測能力，能迅速監測放射性煙羽的擴散方向，有效增強核電廠事故后環境監測體系的有效性，增強了環境監測設施抵抗自然災害的能力，降低了事故情況下環境監測設施失效導致不能提供技術支持的風險，提高了對事故放射性后果評價的及時性。

［參考文獻］

[1]國家核安全局.福島核事故后核電廠改進行動通用技術要求：國核安發〔2012〕98號[A].

作者：李心濤 韓繼偉 單位：臺山核電合營有限公司