技术类《核电厂辐射防护》第4章 核电站控制辐射风险的技术方法

第四章控制辐射风险的技术方法(1)外照射：是指辐射源位于人体外对人体造成的辐射照射，包括均匀全身照射、局部受照。(2)内照射：存在于人体内的放射性核素对人体造成的辐射照射称为内照射。(3)放射性核素的体表沾染：是指放射性核素沾染于人体表面(皮肤或粘膜)。沾染的放射性核素对沾染局部构成外照射源，同时尚可经过体表吸收进入血液构成体内照射。

辐射作用人体的方式一、外照射危险的控制1.外照射的概念1.1体外照射a粒子b粒子X射线、γ射线中子密封源辐射源在人体外面，辐射由体外射入身体。

外照射是指放射源在人体之外对人体产生的照射，包括体表放射性污染引起的照射。根据电离辐射与物质的相互作用可知，可能对人体造成危害应该是穿透射线较强的如X、γ射线、中子束、高能电子束等。γ射线是核电厂主要的外照射方式，它能穿透人体深处，对人体的所有器官和组织都能造成电离辐射损伤。β射线在正常情况下被管道完全屏蔽，但是当打开回路进行检修或回路泄漏等原因，可能造成人体污染，高能量β粒子也可能对人体产生外照射。中子一般仅存在于机组运行时的反应堆厂房内，反应堆停堆以后，中子辐射可以忽略。1.2核电厂外照射的来源1.2.1γ外照射（1）U裂变时产生的γ射线。

U一次裂变大约平均放出8个γ光子。注意：只有堆运行时，才有裂变直接产生的γ射线。（2）裂变产物衰变放出的γ射线。

U的裂变产物有300多种，这些裂变产物多数都是不稳定的，衰变时会放出γ射线。注意：只有堆运行时才会产生裂变产物，但无论堆运行或堆停闭时都有裂变产物衰变放出的γ射线。表4-1主要的裂变产物及其特性类别核素半衰期辐射类型气体裂变产物36Kr85（氪）10．7年b-g54Xe133（氙）5．3天b-g非气体裂变产物

38Sr89（锶）50．5天b38Sr90（锶）29．0年b53I131（碘）8．0天b-g53I133（碘）20．8小时b-g55Cs134（铯）2．1年b-g55Cs137（铯）30．0年b56Ba140（钡）12．8天b-g（3）活化产物衰变时会放出的γ射线。反应堆在运行期间，堆内的结构材料（钢、锆、铝）、冷却剂本身以及冷却剂中携带的杂质和腐蚀产物由于受中子辐照，形成活化产物。活化产物主要包括冷却剂活化产物和活化腐蚀产物。注意：只有堆运行时才会产生活化产物，但无论堆运行或堆停闭时都有活化产物衰变放出的γ射线。表4-2主冷却剂活化产物序号放射性核素半衰期1N-167.13s2Ar-411.87h3Na-2415h4H-312.3y表4-3主冷却剂中腐蚀活化产物序号放射性核素半衰期1Fe-5945.1d2Co-5871.4d3Co-605.27y4Mn-54312d表4-4反应堆厂房空气活化产物序号放射性核素半衰期1Ar-411.87h从根本上讲，核电站的放射性来源于裂变和活化。裂变产物虽然是最大的来源，但它被包容在第一道屏障内，对工作人员的照射是有限的，仅占员工年集体剂量的5-10%左右。而活化产物会从一回路系统转移到其它的相关系统中去，它的大部分被化容控制系统（RCV）和废液处理系统（TEU）去除，其小部分仍将沉积或吸附在一些系统和设备的内表面(冷却剂泵、管道、热交换器），或者排入环境。活化产物对员工的照射剂量约占年集体剂量的90%左右。1.2.2中子外照射的来源核燃料U一次裂变大约平均放出2.5个快中子。对于一个900MW的压水堆，其瞬发裂变中子的强度约为2.0×1020

中子/秒。裂变中子是核电厂主要的中子来源，它有两个特点：----一是裂变中子只产生于堆运行时；----二是裂变中子的产生只限于反应堆堆芯内。1.2.3β外照射的来源

核电站在正常的情况下，放射性物质放出的β粒子完全被管道屏蔽，所以不存在β射线引起的外照射。只有在打开回路或回路泄漏时，β射线才有可能造成人体表面污染。

核电厂外照射来源小结反应堆状态堆运行堆停闭辐射源裂变中子裂变

裂变产物衰变活化产物衰变裂变产物衰变

活化产物衰变1.3核电站停堆检修期间辐射水平

（大亚湾核电站核岛厂房

某次检修停堆一周后主要设备辐射水平）

（1）一回路管道——充满水时：外表面接触剂量率约0.25mSv/h；距50cm处约0.15mSv/h。——空管时：较充水时相同位置增高约15%。

(2)稳压器——稳压器人孔（盖板未打开时）处剂量率约0.9mSv/h。——安全阀管线处剂量率约0.6mSv/h。

(3)蒸汽发生器（一次侧）——热侧水室内：环境剂量率约为30mSv/h；管板接触剂量率约为50mSv/h。

——冷侧水室内：环境剂量率约为50mSv/h；管板接触剂量率约为70mSv/h。——人孔处（中心轴线上）：

A点（与内壁齐平处）约为20mSv/h；B点（与外壁齐平处）约为10mSv/h；

C点（距外壁50cm处）约为4mSv/h；

D点（距外壁100cm处）约为2mSv/h。（4）蒸汽发生器（二次侧）——人孔：与外壳齐平处约5

Sv/h；进入人孔2.5m处约40

Sv/h。——手孔处（与外壁齐平）约2.5

Sv/h。——眼孔处（与外壁齐平）约2mSv/h。（5）化学和容积控制系统（RCV）：

RCV热交换器接触剂量率约为6mSv/h；

RCV水箱房间环境剂量率约为0.7mSv/h；

RCV一回路水过量下泄管线剂量率约为0.8mSv/h。（6）余热排出系统（RRA）：

RRA管道剂量率约为0.5mSv/h；

RRA泵接触剂量率约为0.8mSv/h；

RRA热交换器接触剂量率约为0.3mSv/h。（7）其它系统和设备——反应堆和乏燃料水池冷却和处理系统（PTR）：

PTR泵接触剂量率约为0.4mSv/h；

PTR水池边沿剂量率约10

Sv/h。——核取样系统（REN）：

手套箱内取样管嘴处剂量率约0.5

1mSv/h。——核岛排气和疏水系统（RPE）：

反应堆厂房管系及地坑剂量率约1.2mSv/h；

废水排水箱房间环境剂量率约0.8mSv/h。——硼回收系统（TEP）：

浓缩液排液管线上过滤器接触剂量率约5mSv/h。——废液处理系统（TEU）：

前置槽外部剂量率约0.2

1mSv/h；

蒸发器外部剂量率约0.2mSv/h。——固体废物处理系统（TES）：

废树脂槽房间门口剂量率约20mSv/h；

蒸残液槽外部剂量率约2mSv/h。1.4影响核电站辐射水平的因素反应堆功率水平反应堆功率急骤变化的次数和幅度一回路的化学控制状况核电站运行周期燃料包壳的完整性厂房核清洁水平及去污效果2外照射防护外照射防护根据外照射作用的特点，防护方法有时间防护法、距离防护法、屏蔽防护法和源项控制法。现场防护手段：系统冲洗、自然衰变、设备充水、屏蔽热点、控制时间、增加距离、穿铅衣等。外照射防护的方法时间防护距离防护屏蔽防护时间防护——

累积剂量与受照时间成正比措施：充分准备，减少受照时间做好准备工作（工作文件、工具、器材和防护用品）加强培训和操练剂量分担3.1时间防护距离防护

剂量率与距离的平方成反比（只适用于Y点状源）H’∝1/R2措施：远距离操作任何源不能直接用手操作；注意β射线防护

3.2距离防护例题１：距离一个ｒ点源3米处的剂量率为100

Sv/h，问距源１米处的剂量率有多大？

解：按公式H1’٠R12=H2’٠R22

因为100×32=H2’×12

所以H2’=100×32=900（

Sv/h）答：距源１米处的剂量率为900

Sv/h。例题2：Ａ点距ｒ点源1.5米，剂量率为200

Sv/h，如Ｂ点处剂量率为50

Sv/h，问Ｂ点距该点源多远？

解：按公式HA’٠RA2=HB’٠RB2

因为200×1.52=50×RB2所以RB=2×1.5=3（米）

答：B点距该ｒ点源3米远。非点状源的辐射场平方反比规律仅仅适用于点状源对于非点状源，当离源的距离为源的线度10倍以上时，可以将这辐射源近似地当成点源来对待。总之，从距离防护的观点出发，无论什么形状的辐射源，通常离源远一点，剂量率就会小一些。距离防护的应用在实际的生产活动中，可以利用长柄工具、机械手或远距离控制装置等以尽量增加人与辐射源之间的距离；或操作时应选择合适的工作位置，尽量远离“热点”等，以减小工作处的剂量率，从而减少受照剂量。图应用距离防护的一个例子3.3.1屏蔽材料的选择α辐射的屏蔽：α粒子具有很强的电离能力，在各种介质中会迅速地损失能量，因此用一层很薄的吸收材料就可以将其阻止。β辐射的屏蔽：首先选用低原子序数的物质，如有机玻璃、塑料等，外层再加较高原子序数的物质。γ辐射的屏蔽：可选用原子序数较高，密度较大的物质，如铁、铅、钢等；建筑材料可选用水泥、砖、砂石等并应有足够厚度。中子辐射的屏蔽：选择适当的慢化剂和吸收剂，通常选择水、石蜡、石墨等最为慢化剂；含锂或硼的物质作为吸收剂。3.3屏蔽防护射线类型作用形式材料选择原则常用屏蔽材料α电离、激发一般低Z材料β电离、激发、轫致辐射低Z材料+高Z材料铝、有机玻璃、混凝土、铅γ、χ光电、康普顿、电子对高Z材料、铅、铁、钨混凝土、砖中子弹性、非弹性、吸收含H低Z材料、含硼材料水、石蜡、含硼聚乙烯固定式和移动式固定式屏蔽物：墙壁、楼板、防护门、迷宫、充水的容器（管道、水箱等）和铅玻璃观察窗移动式屏蔽物：各种包装容器（铅罐、水泥桶等）、防护屏、铅砖、铅背心、铅围裙和铅玻璃防护眼镜3.3.2屏蔽物的形式屏蔽防护时间、距离、屏蔽等防护是外照射防护最基本的方法，三种方法可单独使用，也可两个、三个综合使用。三种方法主要与人在操作时的行为有关，把它们叫做与人相关的防护方法。在某些特殊的工作条件下，还可使用源项控制法。源项控制法——在工作前采取控制辐射源从而减小现场放射性水平的方法。工作场所辐射水平或污染程度严重，在工作准备时如条件许可，先采取放射性自然衰变或去除污染等措施，就相当于减小了工作现场的辐射源。对于在具有放射性的系统或设备上的某些工作，如果工作计划不要求大修一开始就实施，则应把它安排在后期。大修收尾阶段的剂量率会比大修开始时要低，冷却剂的净化以及放射性的自然衰变均会使得剂量率下降。3.4源项控制法在表面污染严重的设备或系统上作业，先进行去污可明显地降低环境剂量率。工作应尽可能地避开系统、管道、容器或其他设备的排空时段。即便系统的水是沾污的，也可以吸收和降低辐射。管道、阀门或泵表面的剂量率，在充水时几乎总是比排空时低得多。一般来说，若有可能，就应尽量保持系统在充水状态，并将工作安排在系统充水阶段实施。在核电机组大修之初，对一回路系统采取氧化、净化等措施，其目的在于降低一回路的放射性水平，从而降低反应堆厂房的辐射水平。严格控制一回路水的化学成份，从而减少活化产物的生成量和活化产物衰变时辐射的能量；在某些放射性系统上选用细筛的过滤器，尽可能多地去掉放射性物质。在可能的情况下采取控制辐射源的方法无疑是降低集体剂量最有效最根本的防护方法。这种方法直接与辐射源的大小有关，因此，把它叫做与源相关的防护方法。二、内照射危险的控制1、放射性物质进入人体的途径非密封源空浮微粒溶入飲水呼吸飲食辐射源污染体内，辐射由体内射入组织器官吸入途径放射性核素可以气态、气溶胶或微小粉尘的形式存在于空气中，气态放射性核素（氡、氙、氚）易经呼吸道粘膜或透过肺泡被吸收入血。粉尘或气溶胶态的放射性核素在呼吸道内的吸收决定于粒径大小及化合物性质。食入途径放射性核素吸收率最高的是碱族元素（钠、钾、铯）和某些非金属元素（碘、碲），可达90％以上；其次是碱土族元素（锶、钡）为10％～40％；镧系和锕系元素的吸收率最低，约为0.01％～0.1％。伤口途径某些放射性物质可以通过完好的皮肤进入体内，例如氧化氚或和碘的化合物。2、内照射的危害放射性核素一经进入体内，对机体就产生连续性照射，直至放射性核素完全衰变成稳定性核素或全部排出体外，对机体的照射才会停止。1）呈持续性照射A、均匀性分布某些放射性核素较均匀地分布于全身各组织、器官中，如14C、24Na、40K、3H等。

B、选择性分布某些放射性核素选择性地蓄积于某些组织、器官中：放射性碘大部分蓄积于甲状腺。碱土族元素89Sr、90Sr、45Ca等主要蓄积于骨骼。镧系元素140La、144Ce、147Pm等主要蓄积于肝脏。106Ru、129Te、106Rh等主要蓄积于肾脏中。2）呈选择性照射3）α粒子和低能的β粒子在体外无法构成对人体组织和器官的外照射，但是一旦进入人体后，就可将其全部能量损失在受照的组织或器官之中。4）许多放射性同位素，如磷、砷和重金属铅、汞等等，除有放射性危害外，还有化学毒害。内外照射的不同特点照射方式辐射源类型危害方式常见致电离粒子照射特点内照射外照射开放源密封源电离、化学毒性电离α、β高能β、γ、x、n持续间断5）放射性物质的排出进入体内的放射性物质除自然衰变之外，可通过胃肠道、呼吸道、泌尿道以及汗腺、唾液腺和乳腺等途径从体内排出。3内照射损伤救治内照射损伤的救治，主要采取综合措施，以防止或减少放射性核素在体内的沉积、减轻或防止内照射损伤

1）消除体表沾染

2）减少吸收

3）加速排出

4）综合对症治疗养成良好的工作习惯——防止放射性核素进入人体

对污染的防护——降低表面放射性污染水平以及空气中放射性核素的浓度加速体内放射性核素的排出——误入体内需速排出4内照射防护的一般措施设法阻止放射性物质进入人体内防护穿着防护衣，避免接触污染戴呼吸防护面具工作后，吃东西要洗手工作区禁止吸烟及饮食戴防护手套避免接触污染4.1养成良好的工作习惯

防止放射性核素进入人体4.1.1防止放射性物质从口腔进入人体内在控制区内或在放射性操作现场（如放射性废物运输途中）严格禁止进食、喝水和吸烟。在控制区工作时不用手触摸面部，特别不要触摸口、鼻和眼睛。平时养成良好的个人习惯，不吮指头，不咬笔头，出控制区后及时洗手。为保持食堂和宿舍卫生，不许穿着放射性工作场所的工作服进入食堂和宿舍。警惕食用水源的污染。4.1.2防止放射性物质从伤口进入人体内不准带裸露的伤口进入控制区，如确因工作需要，伤口较小，可用防水的敷料妥善包扎后再工作。如伤口较大，则必须暂时脱离放射性工作。按规定穿戴好个人防护用品，尽量减少皮肤裸露的面积。防止皮肤被剌伤、割破。如果皮肤受伤，无论伤口在何处，应立即停止工作，及时报告主控制室通知职业医疗人员处理。另外，为了防止某些放射性核素从完好的皮肤渗透入人体内，除穿戴必要的防护用品外，不要用有机溶剂（如香蕉水、丙酮、汽油等）清洗手和皮肤。4.1.3防止放射性物质从呼吸道进入人体内防止吸入放射性物质的方法，对辐射工作人员个人而言，就是在有空气污染的工作条件下，穿戴个人呼吸保护器。4.2表面污染及其防护4.2.1表面污染的概念所谓表面污染是指物体或人体表面沾有放射性微尘、粉尘或放射性液体。

4.2.2表面污染的来源

1）空气中放射性固体和液体小颗粒的沉降。

2）放射性物质包容系统的破坏。因生产的需要人为打开带有放射性的系统或设备，也包括设备故障或设备缺陷造成的放射性物质泄漏

3）对放射性物品进行机加工（如车、钳、磨、焊等工序），可能造成放射性污染。4.2.3表面污染类型—可分为松散污染和固定污染两种类型

1）松散污染是指该污染用擦拭、清洗等方法可以转移或去除的污染。一般而言，以机械吸附和物理吸附存在的污染多属松散污染。

2）固定污染就是经过多次去污仍然不能去除的污染。一般而言，以化学作用存在的表面污染多属固定污染。

4.2.4表面污染的相对危害性

1）无论固定污染还是松散污染，都会衰变发出的β辐射和γ辐射，对接近污染物体表面的人员造成外照射的危害。

2）松散污染可能会因为各种原因再悬浮到空气中，而被吸入人体内，也可能因为不正确的工作方式或不良好的个人习惯，由污染的手、体表，通过口、鼻或伤口转移到人体内而造成内照射的危害。4.2.5表面污染的防护4.2.5.1集体防护措施选用易于去污的材料防止设备、器具污染建立污染控制区采取去污措施防止表面污染选用易于去污的材料对于进行放射性操作可能造成表面污染的设备间、阀门间和实验室等地方，或者可能发生放射性物质泄漏的地方，其地面、墙面应尽量平整、光滑，并刷涂易于去污的油漆等涂料。对于在控制区内使用的设备、器材和工具等物品也应尽量选用表面光洁，易于去污的材料。对于需要重复使用的个人防护用品，也应选用洗涤去污效率高的材质制做。防止设备、器具污染

—对于检修可能泄漏放射性物质造成表面污染的设备（如阀门、管道、泵等）应事先在地面、相邻的设备表面铺设塑料布。

—对可能泄漏放射性液体的设备正下方地面还应铺设吸水纸，如管道设备中残留有放射性液体，应用专门的容器收集，然后与三废控制室联系，在他们的指导下将收集的废液倒入指定的放射性地坑中。

—在地面是栅格板的房间检修放射性设备，应注意既要防止放射性物质污染设备表面和地面，又要防止放射性物质穿过地面栅格板污染下一层空间的设备和地面。

—检修前应仔细检查隔离是否适当，特别是气动阀门既应隔离阀门管道，又应隔离压缩空气，以防高压气体吹溅残留的放射性液体。

—为了防止工器具污染，在控制区内使用的工具、设备上应套上塑料套管或包上塑料布。工作结束后，将塑料包装物取下作为废物处理。

—为了避免工器具频繁进出控制区，工作人员应尽量借用控制区内工具库的工器具，防止放射性污染扩散。进入污染控制区穿塑料鞋套出污染控制区请脱塑料鞋套表面污染门槛（正反面）

C)建立污染控制区对于可能发生污染和已经污染的区域应建立污染控制区。建立污染控制区是防止放射性污染扩散的有效措施。采取去污措施

—辐射防护人员对于人员经常出入的房间地面和经常通行的廊道地面应做定期检查，对于检修工作区域的设备、地面应做现场监测。工作场所的放射性表面污染控制水平Bq/cm24.2.5.2个人防护措施a)注意个人在控制区内的行为在控制区内应严格遵守辐射安全规定。养成良好的工作作风和个人习惯，避免污染和污染扩散。在控制区内，身体不要随意靠在墙上、设备上，不要随意坐在地上；手不要乱摸墙壁、扶手等，更不要摸自己的脸部，特别是嘴、眼、鼻等部位。坚持工作后进行表面污染监测和洗手的好习惯。b）根据工作条件正确穿戴和使用个人防护用品凡是进入控制区的人员都应穿戴基本防护用品。基本防护用包括：汗衫、连体工作服、纸帽、安全帽、工作袜、安全鞋和细纱手套等。凡是进入有放射性污染的区域工作，工作人员还应在基本防护服外加穿附加防护用品。离开污染区时，一定要脱除附加防护用品，以免污染扩散。

风险保护表面污染风险干污染风险湿污染风险必须穿戴的个人防护用品细纱手套＋塑料手套（或乳胶手套）、塑料鞋套布质附加连体服布头披纸质附加连体服或塑料工作服（上下装）在表面污染风险和空气污染风险兼而有之的情况下，最好的保护是穿戴气衣或气面罩＋其它防污染用品。表面污染条件下工作人员的防护

C）受到污染后：在污染部位进行覆盖，比如穿上一次性鞋套、戴上手套，这些用品在卫生出入口处都有准备；通知辐射防护科；原则上自己进行去污，防止污染扩散；如头部或伤口污染，严禁自行去污，必须立刻通知专职医生。4.3空气污染及其防护4.3.1空气污染的来源松散表面污染再悬浮于空气中。检修时打开带放射性的系统或来自此类系统的泄漏。机械加工具有放射性或受到放射性污染的部件。4.3.2空气污染的相对危害性放射性惰性气体：Kr85、Xe133、Xe135等，不在人体内滞留，较快排出体外。P32、S35、I125、I129、I131等以及氚水蒸气吸入人体后一部分被吸收，对人体产生内照射。放射性气溶胶可以在肺中滞留，可溶部分会进入血液，进而被带到其他部位，形成内照射。4.3.3空气污染防护措施4.3.3.1集体防护措施（1）空气净化通过空气过滤、除碘等方法，尽量降低厂房空气中放射性气溶胶的浓