核電廠安全課件-第七章 核電廠輻射防護(hù)與監(jiān)測(cè)

1、第七章第七章 核電廠輻射防護(hù)與監(jiān)測(cè)核電廠輻射防護(hù)與監(jiān)測(cè) 7.1 壓水堆核電廠的核輻射壓水堆核電廠的核輻射 7.2 核電廠核輻射的防護(hù)核電廠核輻射的防護(hù) 7.3 放射性輻射的監(jiān)測(cè)放射性輻射的監(jiān)測(cè) 壓水堆核電廠運(yùn)行過程中產(chǎn)生大量放射性壓水堆核電廠運(yùn)行過程中產(chǎn)生大量放射性 的廢氣、廢液和固體廢物。為防止放射性物的廢氣、廢液和固體廢物。為防止放射性物 質(zhì)不受控制地進(jìn)入環(huán)境，對(duì)人類造成危害，質(zhì)不受控制地進(jìn)入環(huán)境，對(duì)人類造成危害， 必須加強(qiáng)對(duì)各類核輻射的防護(hù)與屏蔽，對(duì)核必須加強(qiáng)對(duì)各類核輻射的防護(hù)與屏蔽，對(duì)核 電廠的放射性廢物采取有效的處理和處置，電廠的放射性廢物采取有效的處理和處置， 以控制對(duì)環(huán)境的影響。

2、以控制對(duì)環(huán)境的影響。 事故情況下放射性釋出物的輻射后果事故情況下放射性釋出物的輻射后果 1. 放射性物質(zhì)的釋放機(jī)理放射性物質(zhì)的釋放機(jī)理 （1）氣隙釋放）氣隙釋放 （2）熔化釋放）熔化釋放 （3）汽化釋放）汽化釋放 （4）蒸汽爆炸釋放）蒸汽爆炸釋放 放射性物質(zhì)向主回路系統(tǒng)的釋放放射性物質(zhì)向主回路系統(tǒng)的釋放 事故情況事故情況下放射形物質(zhì)下放射形物質(zhì)穿透穿透三道安三道安 全屏障向環(huán)境釋放的特性和規(guī)律全屏障向環(huán)境釋放的特性和規(guī)律 2.裂變產(chǎn)物特性裂變產(chǎn)物特性 I I 氣體氣體惰性氣體惰性氣體 XeXe，KrKr II II 易揮發(fā)核素易揮發(fā)核素 鹵素鹵素 I I，BrBr 堿金屬堿金屬 CsCs，Rb

3、Rb 碲碲 TeTe，SeSe，SbSb III III 難揮發(fā)核素難揮發(fā)核素 堿土金屬堿土金屬 BaBa，SrSr 貴金屬貴金屬 RuRu，RbRb，PdPd，MoMo，TeTe 稀土金屬稀土金屬 Y Y，LaLa，Ce,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Np,PuCe,Pr,Nd,Pm,Sm,Eu,Np,Pu 難熔氧化物難熔氧化物 ZrZr，NbNb 氣隙釋放氣隙釋放與與熔化釋放熔化釋放：主回路邊界完整，蒸汽把從：主回路邊界完整，蒸汽把從 包殼釋放出的裂變產(chǎn)物排入安全殼，裂變產(chǎn)物在主包殼釋放出的裂變產(chǎn)物排入安全殼，裂變產(chǎn)物在主 回路內(nèi)表面沉積。回路內(nèi)表面沉積。 汽化釋放汽化釋放與與蒸汽爆炸釋放

4、蒸汽爆炸釋放：主回路承壓邊界已不復(fù)：主回路承壓邊界已不復(fù) 存在，所有釋放出的裂變產(chǎn)物將直接全部進(jìn)入安全存在，所有釋放出的裂變產(chǎn)物將直接全部進(jìn)入安全 殼空間。殼空間。 3.3.放射性物質(zhì)在主系統(tǒng)內(nèi)的遷移放射性物質(zhì)在主系統(tǒng)內(nèi)的遷移 隨著反應(yīng)堆經(jīng)歷嚴(yán)重程度不同的事故時(shí)，可能發(fā)生隨著反應(yīng)堆經(jīng)歷嚴(yán)重程度不同的事故時(shí)，可能發(fā)生包殼破損包殼破損、 燃料熔化燃料熔化、與混凝土或金屬發(fā)生作用與混凝土或金屬發(fā)生作用及及蒸汽爆炸蒸汽爆炸等不同情況。等不同情況。 1. 氣溶膠的形成及特征氣溶膠的形成及特征 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； 堆芯裂變產(chǎn)物蒸汽的凝結(jié)；堆芯裂變產(chǎn)物蒸汽的凝結(jié)；

5、 特征：特征： 組成復(fù)雜；組成復(fù)雜； 可在氣流中懸浮相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間?？稍跉饬髦袘腋∠喈?dāng)長(zhǎng)時(shí)間。 放射性物質(zhì)向安全殼的釋放放射性物質(zhì)向安全殼的釋放 2. 放射性物質(zhì)在安全殼內(nèi)的遷移放射性物質(zhì)在安全殼內(nèi)的遷移 放射性物質(zhì)進(jìn)入安全殼后，一般以氣體或氣溶膠形態(tài)放射性物質(zhì)進(jìn)入安全殼后，一般以氣體或氣溶膠形態(tài) 存在于安全殼空間中，放射性物質(zhì)從安全殼向環(huán)境的存在于安全殼空間中，放射性物質(zhì)從安全殼向環(huán)境的 釋放率釋放率取決于安全殼的泄漏率和放射性物質(zhì)在安全殼取決于安全殼的泄漏率和放射性物質(zhì)在安全殼 中的中的濃度濃度。 去除機(jī)理去除機(jī)理 1.表面吸附表面吸附 2.粒子沉降粒子沉降 3.循環(huán)過濾循環(huán)過濾 4.噴淋噴淋

6、 7.1.1 7.1.1 安全殼內(nèi)的輻射源安全殼內(nèi)的輻射源 安全殼內(nèi)有三種主要的輻射源：安全殼內(nèi)有三種主要的輻射源： 1.由核裂變直接產(chǎn)生的裂變中子；由核裂變直接產(chǎn)生的裂變中子； 2.結(jié)構(gòu)材料活化后釋放的結(jié)構(gòu)材料活化后釋放的射線；射線； 3.冷卻劑中的放射性。冷卻劑中的放射性。 裂變產(chǎn)物：近裂變產(chǎn)物：近40種元素、約種元素、約200種核素（種核素（85-150）惰性氣惰性氣 體：氪、氙體：氪、氙氣載放射性外照射氣載放射性外照射 易揮發(fā)元素：碘、銫、碲易揮發(fā)元素：碘、銫、碲積累于器官內(nèi)照射積累于器官內(nèi)照射 錒系元素：如錒系元素：如238Pu，242Pu等等長(zhǎng)壽期長(zhǎng)壽期 活化產(chǎn)物：如活化產(chǎn)物：如1

7、3N，19O，59Fe，60Co，65Ni等等 7.1.2 7.1.2 安全殼外的輻射源安全殼外的輻射源 化容控制系統(tǒng)、硼回收系統(tǒng)、三廢處理系統(tǒng)化容控制系統(tǒng)、硼回收系統(tǒng)、三廢處理系統(tǒng) 等設(shè)備和管道，其中離子交換器及過濾器為等設(shè)備和管道，其中離子交換器及過濾器為 安全殼外最強(qiáng)輻射源。安全殼外最強(qiáng)輻射源。 主要為活化產(chǎn)物與裂變產(chǎn)物。主要為活化產(chǎn)物與裂變產(chǎn)物。 7.2.7.2.1 1 各類核輻射的不同效應(yīng)各類核輻射的不同效應(yīng) 中子中子不帶電，不會(huì)產(chǎn)生直接電離，但會(huì)和氫、不帶電，不會(huì)產(chǎn)生直接電離，但會(huì)和氫、 氧、炭和氮原子作彈性碰撞引起各種核反應(yīng)導(dǎo)致間氧、炭和氮原子作彈性碰撞引起各種核反應(yīng)導(dǎo)致間 接電

8、離。接電離。 中子、中子、 粒子等帶電粒子和粒子等帶電粒子和射線都有射線都有 很強(qiáng)的直接或間接引起電離的本領(lǐng)，產(chǎn)生強(qiáng)烈的電很強(qiáng)的直接或間接引起電離的本領(lǐng)，產(chǎn)生強(qiáng)烈的電 離，破壞細(xì)胞正常的化學(xué)物理狀態(tài)，引起生理上的離，破壞細(xì)胞正常的化學(xué)物理狀態(tài)，引起生理上的 變化。變化。 7.2 核電廠輻射的防護(hù)核電廠輻射的防護(hù) 具體表現(xiàn)具體表現(xiàn) 粒子的射程較短，電離本領(lǐng)很大，若進(jìn)入人粒子的射程較短，電離本領(lǐng)很大，若進(jìn)入人 體內(nèi)，機(jī)體會(huì)遭受損傷。體內(nèi)，機(jī)體會(huì)遭受損傷。 射線平均能量大約等于射線平均能量大約等于1.2MeV1.2MeV，射程也比較，射程也比較 長(zhǎng)，在外照射情況下長(zhǎng)，在外照射情況下輻射只有輕微的危害

9、，輻射只有輕微的危害， 對(duì)皮膚和眼結(jié)膜等造成嚴(yán)重傷害。對(duì)皮膚和眼結(jié)膜等造成嚴(yán)重傷害。 射線穿透能力比較強(qiáng)，可能發(fā)生光電效應(yīng)、射線穿透能力比較強(qiáng)，可能發(fā)生光電效應(yīng)、 電子偶效應(yīng)和康普頓效應(yīng)電子偶效應(yīng)和康普頓效應(yīng) 電離輻射所致生物效應(yīng)分類：電離輻射所致生物效應(yīng)分類： 依據(jù)效應(yīng)發(fā)生的個(gè)體依據(jù)效應(yīng)發(fā)生的個(gè)體 軀體效應(yīng)：軀體效應(yīng)：發(fā)生在受照者本人身上的效應(yīng)發(fā)生在受照者本人身上的效應(yīng) 遺傳效應(yīng)：遺傳效應(yīng)：發(fā)生在受照者后代身上的效應(yīng)發(fā)生在受照者后代身上的效應(yīng) 由生殖細(xì)胞的變異引起，至今沒有資料由生殖細(xì)胞的變異引起，至今沒有資料肯定肯定輻射輻射 所致遺傳效應(yīng)的發(fā)生。所致遺傳效應(yīng)的發(fā)生。 依據(jù)效應(yīng)發(fā)生的時(shí)期依據(jù)

10、效應(yīng)發(fā)生的時(shí)期 潛伏期：潛伏期： 從受到照射到臨床上特定效應(yīng)發(fā)生所需時(shí)間。從受到照射到臨床上特定效應(yīng)發(fā)生所需時(shí)間。 早期效應(yīng)（急性損傷）：早期效應(yīng)（急性損傷）： 受到照射后數(shù)周之內(nèi)發(fā)生的效應(yīng)受到照射后數(shù)周之內(nèi)發(fā)生的效應(yīng) 晚期效應(yīng)：晚期效應(yīng)： 受到照射后數(shù)月以后發(fā)生的效應(yīng)受到照射后數(shù)月以后發(fā)生的效應(yīng) 電離輻射所致生物效應(yīng)分類：電離輻射所致生物效應(yīng)分類： 依據(jù)效應(yīng)依據(jù)效應(yīng)- -劑量關(guān)系劑量關(guān)系 隨機(jī)性效應(yīng)（無規(guī)律效應(yīng)）隨機(jī)性效應(yīng)（無規(guī)律效應(yīng)） 劑量劑量 幾率幾率 隨機(jī)性效應(yīng)隨機(jī)性效應(yīng) 無劑量閾值無劑量閾值 發(fā)生幾率與劑量成正比發(fā)生幾率與劑量成正比 嚴(yán)重程度與劑量無關(guān)嚴(yán)重程度與劑量無關(guān) 電離輻射所致

11、生物效應(yīng)分類：電離輻射所致生物效應(yīng)分類： 依據(jù)效應(yīng)依據(jù)效應(yīng)-劑量關(guān)系劑量關(guān)系 確定性效應(yīng)（閾效應(yīng)）確定性效應(yīng)（閾效應(yīng)） 劑量劑量 嚴(yán)重程度嚴(yán)重程度 閾閾 值值 確定性效應(yīng)確定性效應(yīng) 有劑量閾值有劑量閾值 效應(yīng)的嚴(yán)重程度與劑量效應(yīng)的嚴(yán)重程度與劑量 成正比成正比 兩種效應(yīng)表現(xiàn)：閾效應(yīng)和無規(guī)律效應(yīng)兩種效應(yīng)表現(xiàn)：閾效應(yīng)和無規(guī)律效應(yīng): : F閾值指超過某個(gè)劑量值時(shí)，某些效應(yīng)將立即閾值指超過某個(gè)劑量值時(shí)，某些效應(yīng)將立即 不由自主地表現(xiàn)出來不由自主地表現(xiàn)出來 F無規(guī)律效應(yīng)：某些癥狀僅對(duì)大于無規(guī)律效應(yīng)：某些癥狀僅對(duì)大于100100rem的的 劑量才更明顯，也有可能在接受輻射后很長(zhǎng)劑量才更明顯，也有可能在接受輻

12、射后很長(zhǎng) 一段時(shí)間才表現(xiàn)出來。一段時(shí)間才表現(xiàn)出來。 1. 放射性活度放射性活度: 單位時(shí)間原子核衰變的數(shù)單位時(shí)間原子核衰變的數(shù) 目，單位：貝可（目，單位：貝可（Bq） 或居里（或居里（ Ci），）， 1Ci=3.7x1010Bq 2.照射量：照射量： 照射量照射量X=Q/m，光子在空氣中，光子在空氣中 產(chǎn)生電離能力的度量。產(chǎn)生電離能力的度量。 舊單位倫琴（舊單位倫琴（R），新單位庫倫），新單位庫倫 每千克每千克C/kg。1R=2.58x10-4C/kg。 原原 子子 核核 電電 子子 7.2.2 7.2.2 輻射防護(hù)基本概念和單位輻射防護(hù)基本概念和單位 3. 吸收劑量吸收劑量 單位質(zhì)量物質(zhì)所吸

13、收的輻射能量。和輻射場(chǎng)的性單位質(zhì)量物質(zhì)所吸收的輻射能量。和輻射場(chǎng)的性 質(zhì)及受照物質(zhì)性質(zhì)均有關(guān)。舊單位拉德（質(zhì)及受照物質(zhì)性質(zhì)均有關(guān)。舊單位拉德（rad），）， 新單位戈瑞（新單位戈瑞（Gy）。）。1Gy=1J/kg，1Gy=100rad。 4. 劑量當(dāng)量劑量當(dāng)量 組織某一點(diǎn)處的劑量當(dāng)量組織某一點(diǎn)處的劑量當(dāng)量=吸收劑量吸收劑量x輻射品質(zhì)因輻射品質(zhì)因 數(shù)數(shù)x修正因子。修正因子。 舊單位雷姆（舊單位雷姆（rem），新單位），新單位Sv，1Sv=100rem。 5. 有效劑量有效劑量 有效劑量有效劑量HE=WTHT， ，WT為組織或器官的權(quán)重因 為組織或器官的權(quán)重因 子，子，HT為組織或器官的劑量當(dāng)量。

14、單位為組織或器官的劑量當(dāng)量。單位Sv。 組織權(quán)重因子 組織名稱（組織名稱（T）權(quán)重因子（權(quán)重因子（WT）組織名稱（組織名稱（T）權(quán)重因子（權(quán)重因子（WT） 性腺0.25甲狀腺0.03 乳腺0.15骨表面0.03 紅骨髓0.12其余組織0.03 肺0.12 項(xiàng)目項(xiàng)目名稱名稱現(xiàn)行單位現(xiàn)行單位國際制專用單位國際制專用單位 放射性物放射性物 質(zhì)的量質(zhì)的量 放射性強(qiáng)度（放射性強(qiáng)度（A A） 居里（居里（CiCi）貝克勒爾（貝克勒爾（BqBq） 克雷當(dāng)量克雷當(dāng)量 劑劑 量量 吸收劑量（吸收劑量（D D）拉德（拉德（radrad）戈瑞（戈瑞（GyGy） 照射量（照射量（X X）倫琴（倫琴（R R）C/kgC

15、/kg 劑量當(dāng)量（劑量當(dāng)量（H H）雷姆（雷姆（remrem）希沃特（希沃特（SvSv） 輻射劑量的單位輻射劑量的單位 7.2.3 7.2.3 劑量劑量限值限值 根據(jù)對(duì)鐳所造成的生物傷害、對(duì)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)以根據(jù)對(duì)鐳所造成的生物傷害、對(duì)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)以 及從在人體內(nèi)和空氣及水中自然發(fā)生的輻射方面及從在人體內(nèi)和空氣及水中自然發(fā)生的輻射方面 所得到的資料制訂劑量限值。所得到的資料制訂劑量限值。目的是為了保護(hù)工目的是為了保護(hù)工 作人員的健康和居民的安全。作人員的健康和居民的安全。 劑量限值劑量限值定義：不允許接受的定義：不允許接受的劑量劑量范圍的下限。范圍的下限。 這里的劑量是指內(nèi)、外照射劑量的總和，不包括這里的

16、劑量是指內(nèi)、外照射劑量的總和，不包括 醫(yī)療照射和天然本底照射。醫(yī)療照射和天然本底照射。 年有限劑量當(dāng)量限值 器官或組織器官或組織 人員類別人員類別 職業(yè)工作人員職業(yè)工作人員16181618歲歲公眾公眾 全身全身50mSv50mSv6 6mSvmSv1 1mSvmSv 眼晶體眼晶體150mSv150mSv5 50 0mSvmSv5 5mSvmSv 其他器官或組其他器官或組 織織 500mSv500mSv150mSv150mSv5050mSvmSv 育齡女性：工作人員均勻受照控制原則，禁止妊娠育齡女性：工作人員均勻受照控制原則，禁止妊娠 期、哺乳期中的女性在控制區(qū)內(nèi)工作。期、哺乳期中的女性在控制區(qū)

17、內(nèi)工作。 5年的平均有效劑量為20mSv。 兩種異常情況兩種異常情況 事先計(jì)劃的特殊照射事先計(jì)劃的特殊照射：事先計(jì)劃的超劑量限值的：事先計(jì)劃的超劑量限值的 照射。照射。A A類工作人員獲得批準(zhǔn)方可類工作人員獲得批準(zhǔn)方可 應(yīng)急照射應(yīng)急照射：異常情況下，正當(dāng)超劑量限值的照射：異常情況下，正當(dāng)超劑量限值的照射 禁止育齡女性和年齡未滿18周 歲者接受此類應(yīng)急照射！ 7.2.47.2.4 輻射防護(hù)三原則輻射防護(hù)三原則 輻射防護(hù)目的： 防止有害的非隨機(jī)效應(yīng) 限制隨機(jī)效應(yīng)的發(fā)生概率 保證輻射照射的各種實(shí)踐活動(dòng)具有正當(dāng)?shù)睦碛?輻射事業(yè)的正當(dāng)化輻射事業(yè)的正當(dāng)化：進(jìn)行任何伴有輻射照射：進(jìn)行任何伴有輻射照射 的實(shí)踐

18、活動(dòng)時(shí)，所得利益必須大于所付出的的實(shí)踐活動(dòng)時(shí)，所得利益必須大于所付出的 代價(jià)（包括人員健康損害的代價(jià)）；代價(jià)（包括人員健康損害的代價(jià)）； 防護(hù)水平的合理最優(yōu)化防護(hù)水平的合理最優(yōu)化：任何事業(yè)中對(duì)人產(chǎn)：任何事業(yè)中對(duì)人產(chǎn) 生的輻射劑量必須保持在可以合理地做到的生的輻射劑量必須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“合理可行盡量低合理可行盡量低” （ALARAALARA）的原則。）的原則。 輻射防護(hù)三原則 個(gè)人所受劑量當(dāng)量應(yīng)在規(guī)定的限量以下個(gè)人所受劑量當(dāng)量應(yīng)在規(guī)定的限量以下。確保。確保 對(duì)每一個(gè)人提供適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)。對(duì)每一個(gè)人提供適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)。 防護(hù)水平W V-P X+Y X Y W1W0

19、W2 代價(jià) V毛利 P生產(chǎn)成本（未計(jì)防護(hù)成本） X輻射防護(hù)成本 Y輻射危害相當(dāng)?shù)拇鷥r(jià) 正當(dāng)化要求： V-（P+X+Y） =（V-P）-（X+Y） 0 合理最優(yōu)化要求： 防護(hù)水平為W0 時(shí)，X +Y 最小， 凈利益最大。 7.3 放射性輻射的監(jiān)測(cè)放射性輻射的監(jiān)測(cè) 7.3.1 控制區(qū)的確定控制區(qū)的確定 控制區(qū)控制區(qū)：工作：工作2000 h，有效劑量當(dāng)量可能超過，有效劑量當(dāng)量可能超過 十分之三的年劑量限值，以及存在其它的照射十分之三的年劑量限值，以及存在其它的照射 與污染的潛在風(fēng)險(xiǎn)。與污染的潛在風(fēng)險(xiǎn)。 監(jiān)督區(qū)監(jiān)督區(qū)：連續(xù)工作人員一年內(nèi)受到的輻射照射：連續(xù)工作人員一年內(nèi)受到的輻射照射 一般不超過十分之三年限值，但可能超過十分一般不超過十分之三年限值，但可能超過十分 之一年限值的區(qū)域。之一年限值的區(qū)域。 非限值區(qū)非限值區(qū)：連續(xù)工作人員一年內(nèi)受到的輻射照：連續(xù)工作人員一年內(nèi)受到的輻射照 射一般不超過十分之一年限值的區(qū)域。射一般不超過十分之一年限值的區(qū)域。 子區(qū)名稱子區(qū)名稱區(qū)域內(nèi)的平均劑量率區(qū)域內(nèi)的平均劑量率 綠綠7.5 Sv/h 25 Sv/h 黃黃0.025 mSv/h2 mSv/h 橙橙2 mSv/h100 mSv/h 紅紅100 mSv/h 大亞灣核電廠控制區(qū)子區(qū)的劃分大亞灣核電廠控制區(qū)子區(qū)的劃分 大亞灣核電站以最大環(huán)境大亞灣核電站以最大環(huán)境劑量率為劃分標(biāo)準(zhǔn)，將劑量率為劃分標(biāo)準(zhǔn)，將