核電站工作人員核輻射防護(hù)手冊(cè)

一、     核輻射防護(hù)相關(guān)知識(shí)

1.     輻射的概念

人類(lèi)一直受著天然電離輻射照射，包括宇宙射線、地球放射性核素產(chǎn)生的輻射等。人類(lèi)所受到的集體輻射劑量主要來(lái)自天然本底輻射和醫(yī)療。

目前，國(guó)際上普遍采用的輻射防護(hù)的三個(gè)原則：實(shí)踐的正當(dāng)性，防護(hù)水平的化和個(gè)人劑量限值。國(guó)家輻射安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定公眾受照射的個(gè)人劑量限值為每年1mSv(毫希沃特)，而受職業(yè)照射的個(gè)人劑量限值為每年20 mSv(毫希沃特)。希沃特是輻射劑量的一種單位，記作Sv。它代表了受到電離輻射照射的個(gè)人的劑量當(dāng)量，反映各種射線或粒子被吸收后引起的生物效應(yīng)強(qiáng)弱的輻射量。希沃特是個(gè)非常大的單位，因此通常使用毫希沃特（mSv），1mSv=0.001Sv。此外還有微希沃特（μSv），1μSv=0.001mSv。

2.     各種劑量核輻射對(duì)人體健康的危害

(1).   一次小于100 mSv(毫希沃特)的輻射，臨床上觀測(cè)不到任何變化，視為對(duì)人體無(wú)影響。

(2).   一次1000－2000 mSv(毫希沃特)，可能會(huì)引發(fā)輕度急性放射病。

(3).   日常生活中，我們坐10小時(shí)飛機(jī)，相當(dāng)于接受0.03 mSv(毫希沃特)輻射。

(4).   一天抽一包煙,一年下來(lái)受到的劑量在0.5-1 mSv(毫希沃特)。

(5).   規(guī)定職業(yè)人員的年劑量限值為20 mSv(毫希沃特),公眾的年劑量限值為1mSv(毫希沃特)。

(6).   一次性遭受4000 mSv(毫希沃特)可能會(huì)致死。

3.     核應(yīng)急響應(yīng)

核應(yīng)急是針對(duì)核設(shè)施可能發(fā)生的核事故，進(jìn)行控制、緩解、減輕核事故后果而采取的緊急行動(dòng)。中國(guó)是國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)成員國(guó)，同時(shí)也是“核應(yīng)急國(guó)際公約”及“核安全公約”的締約國(guó)，承擔(dān)著相應(yīng)的國(guó)際義務(wù)。

目前，我國(guó)為了應(yīng)付萬(wàn)一發(fā)生的核事故，限度地控制和減輕事故的危害，保護(hù)公眾，保護(hù)環(huán)境，國(guó)家在、省市區(qū)、核電廠建立應(yīng)急組織，制定核應(yīng)急計(jì)劃，并做好應(yīng)急準(zhǔn)備。核電站建成后，在核原料進(jìn)站之前，至少要進(jìn)行兩次應(yīng)急演習(xí)。一旦核危機(jī)來(lái)襲，各級(jí)核應(yīng)急中心都會(huì)有指令，政府會(huì)迅速通過(guò)媒體，進(jìn)行應(yīng)對(duì)部署。

專(zhuān)用的放射性/輻射檢測(cè)儀、輻射劑量測(cè)量?jī)x測(cè)量?jī)x

（圖中產(chǎn)品為德國(guó)Gamma-Scout 放射性線檢測(cè)儀、輻射劑量測(cè)量?jī)x）

專(zhuān)用的核輻射檢測(cè)儀、表面污染檢測(cè)儀

（圖中產(chǎn)品為美國(guó)Inspector EXP高精度數(shù)字式輻射檢測(cè)儀、αβ射線表面污染檢測(cè)儀）

專(zhuān)用的核輻射檢測(cè)儀、核素分析儀

（圖中產(chǎn)品為美國(guó)Ludlum 公司的放射性同位素（核素）分析儀、核輻射檢測(cè)儀）

4.     核電站事故后防輻射措施

(1).   遠(yuǎn)離放射源。遠(yuǎn)離放射源是防護(hù)辦法。公眾應(yīng)迅速采取必要的自我防護(hù)措施，例如可以選用就近的建筑物，關(guān)閉門(mén)窗，并根據(jù)地方政府的安排實(shí)施有序撤離。核事故發(fā)生時(shí)，切忌不能迎著風(fēng)跑，應(yīng)盡量往風(fēng)向的側(cè)面躲。

(2).   放射性的粉塵和水蒸氣在大氣中隨著氣流傳播，可以到達(dá)很遠(yuǎn)的地方，尤其是進(jìn)入平流層。當(dāng)年切爾諾貝利的放射性漂塵傳播到了瑞典，最遠(yuǎn)達(dá)到了2000公里。放射性粉塵和水蒸氣劑量會(huì)誘發(fā)癌癥，基因變異，生殖畸形等問(wèn)題。放射性粉塵和水蒸氣落到地面，通常是夾在雨水之中。所以，在下雨天，不要淋雨，盡量避免直接沾染雨水。并且要密切注意新聞，包括核污染方面的新聞及天氣預(yù)報(bào)。

(3).   盡量避免裸露的身體表面直接接觸放射性粉塵和水蒸氣，尤其是口腔。在放射性塵土和水蒸氣污染期間，多穿衣服出門(mén)，戴口罩、帽子、手套，盡量減少裸露身體表面。若懷疑身體表面有放射性污染，采用洗澡和更換衣服的方法減少放射性污染。

(4).   核輻射突發(fā)事件發(fā)生后，人有可能攝入放射性碘，碘會(huì)集中在甲狀腺內(nèi)，使器官受到較大劑量照射。服用穩(wěn)定性碘片，能阻斷90%放射性碘在甲狀腺內(nèi)沉積。但是，碘片的服用要根據(jù)政府的指示，只有政府在評(píng)估事故狀態(tài)以后才能決定是否需要服用碘片。不能僅憑個(gè)人主觀臆斷或恐懼而擅自服用。

(5).   食物與水，要確定無(wú)污染才能飲食。

(6).   出現(xiàn)核輻射事故時(shí)，要注意心態(tài)平穩(wěn)，千萬(wàn)不要惶恐不安。公眾必須盡可能獲取可信的突發(fā)事件信息，了解政府部門(mén)的決定、通知。應(yīng)通過(guò)各種手段保持與地方政府信息溝通，切不可輕信謠言與小道消息。 

(7).   污染期結(jié)束后，做一個(gè)放射性檢查。

二、     核電站事故

1.     核電站事件分級(jí)

l  1級(jí)━━異常，核電站運(yùn)行偏離規(guī)定的功能范圍。

l  2級(jí)━━事件，核電站運(yùn)行中發(fā)生具有潛在安全后果的事件。

l  3級(jí)━━嚴(yán)重事件，核電站縱深防御措施受到損害。廠內(nèi)污染嚴(yán)重，工作人員受到過(guò)度的輻照。向廠外環(huán)境釋放極少量放射性物質(zhì)，公眾受到的照射遠(yuǎn)低于規(guī)定限值。

l  4級(jí)━━主要在核設(shè)施內(nèi)的事故，核電站反應(yīng)堆堆芯部分損壞，對(duì)工作人員具有嚴(yán)重健康影響。向廠外環(huán)境釋放少量放射性物質(zhì)，公眾受到規(guī)定限值量級(jí)的照射。

l  5級(jí)━━具有廠外風(fēng)險(xiǎn)的事故，核電站反應(yīng)堆堆芯嚴(yán)重?fù)p壞。向廠外環(huán)境有限度地釋放放射性物質(zhì)，需要部分地實(shí)施當(dāng)?shù)貞?yīng)急計(jì)劃。

l  6級(jí)━━嚴(yán)重事故，核電站向廠外明顯釋放放射性物質(zhì)，需要全面地實(shí)施當(dāng)?shù)貞?yīng)急計(jì)劃。

l  7級(jí)━━極嚴(yán)重事故，核電站向廠外釋放放射性物質(zhì)，產(chǎn)生廣泛的健康和環(huán)境影響。

2.     核電站事故問(wèn)與答

(1). 核電站會(huì)像一樣爆炸嗎？

核反應(yīng)堆是不可能像那樣爆炸的。這個(gè)結(jié)論的原因很簡(jiǎn)單：核反應(yīng)堆的燃料鈾-235含量不高。雖然和核反應(yīng)堆都是以鈾為原料，但兩者對(duì)鈾-235的要求不同，天然鈾含99.28%的鈾-238，微量的鈾-234，0.71%的鈾-235，而只有鈾-235是能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的鈾。生產(chǎn)時(shí)，需要付出昂貴的代價(jià)去除鈾-238，要求鈾-235的濃度在90%以上，而反應(yīng)堆中核燃料一般只有要3%左右鈾-235，如烈度白酒可以點(diǎn)燃，啤酒卻不能點(diǎn)燃的道理一樣，反應(yīng)堆即使失控，也不會(huì)像那樣爆炸。

(2). 反應(yīng)堆已經(jīng)停止了，那么為什么還要降溫散熱？

我們通常意義上說(shuō)的可控裂變?cè)谝婚_(kāi)始停堆成功時(shí)就停止了，但是還有大量的余熱，同位素衰變還將產(chǎn)生熱量。地震使電網(wǎng)癱瘓，冷卻泵失效，熱量使反應(yīng)堆壓力容器里的水都蒸發(fā)了，沒(méi)有水冷卻，熱量最終熔化堆芯，造成燒穿反應(yīng)堆壓力容器的事故。一旦燒穿壓力容器，熔化堆芯在安全殼中，需用噴水的辦法包住放射物質(zhì)，繼續(xù)降溫。按設(shè)計(jì)這個(gè)時(shí)候堆芯會(huì)冷卻固化，預(yù)置在安全殼里的去氫劑會(huì)把氫和氧結(jié)合生成水，減低殼內(nèi)壓力，最終形成穩(wěn)定的狀態(tài)。

(3). 戴口罩吃碘鹽能防輻射嗎？

戴口罩可能阻止部分放射性微粒進(jìn)入體內(nèi)形成內(nèi)照射。碘鹽中碘含量很少，對(duì)碘-131輻射不起作用，碘防御輻射的原理是甲狀腺容易吸收碘，放射性塵埃中有碘-131，被吸收危害大，那么就提前服用碘片，一般是，用沒(méi)有放射性的碘先讓甲狀腺飽和，然后就不會(huì)吸收放射性的碘同位素了。

(4). 受到大劑量輻射會(huì)有什么后果？

短期內(nèi)接受約1000mSv劑量以上的輻射，人體會(huì)產(chǎn)生急性輻射病的癥狀。切爾諾貝利有134人被確認(rèn)受到了的嚴(yán)重輻射，并診斷為急性輻射病。后來(lái)有28人在3個(gè)月內(nèi)，有14人在10年內(nèi)。這是非常可怕的后果。

(5). 事故核電站所在國(guó)家農(nóng)作物和海鮮能否安全食用？

即使在自然環(huán)境中，也是有天然放射性物質(zhì)存在的。如果情況進(jìn)一步惡化下去，達(dá)到切爾諾貝利的輻射水平，會(huì)對(duì)生態(tài)造成較大的影響，但相應(yīng)的進(jìn)出口檢驗(yàn)環(huán)節(jié)也會(huì)建立，受輻射的作物和海產(chǎn)等不太可能出現(xiàn)在選購(gòu)和食用范圍內(nèi)。

(6). 空氣中的放射性物質(zhì)會(huì)存在多久？

自然界中也有天然的輻射，主要來(lái)自宇宙射線，氡氣。天然的輻射和核設(shè)施釋放的輻射沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別，只要?jiǎng)┝啃【蜔o(wú)危險(xiǎn)。但是如果反應(yīng)堆堆芯熔化破裂，裂變產(chǎn)物中，碘-131半衰期約為8天，銫-137半衰期約為30年，這兩樣都是危害較大的放射性元素。

(7). 為什么有些地方輻射本底偏高？

人生活在地球上，不在接受輻射的照射，宇宙射線、宇生放射性核素、原生放射性核素等等天然輻射對(duì)人類(lèi)每一年的平均的年有效劑量是2.4mSv/年，主要以吸入建筑物內(nèi)常見(jiàn)的放射性氣體氡-222為主（1.6 mSv/年），這個(gè)數(shù)值是UNSCEAR統(tǒng)計(jì)出來(lái)的平均數(shù)值。生活在高原、花崗巖、鈾礦化度高地區(qū)，天然放射性本地偏高。

三、     核電站相關(guān)基本知識(shí)

1.     核反應(yīng)堆

核反應(yīng)堆是一種綜合的技術(shù)裝置，用來(lái)實(shí)現(xiàn)重金屬的可控自持鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)。核反應(yīng)堆由堆芯、冷卻劑系統(tǒng)、控制與保護(hù)系統(tǒng)、屏蔽系統(tǒng)、輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等組成。核反應(yīng)堆堆芯是核燃料存放的區(qū)域，是核電站的心臟，核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)就在其中進(jìn)行。鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)釋放出來(lái)的能量，大部分首先在燃料元件內(nèi)轉(zhuǎn)化為熱能，然后通過(guò)熱傳導(dǎo)、對(duì)流傳熱和熱輻射等方式傳遞給燃料原件周?chē)睦鋮s劑，再由冷卻劑帶載到堆芯外，通過(guò)熱力系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為所需的動(dòng)力。

核反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)示意

2.     核反應(yīng)堆類(lèi)型

(1).   壓水堆：使用加壓輕水（即普通水）作冷卻劑和慢化劑，且水在堆內(nèi)不沸騰的核反應(yīng)堆。燃料為加濃鈾。20世紀(jì)80年代，被為是技術(shù)，運(yùn)行安全、經(jīng)濟(jì)實(shí)用的堆型。其裝機(jī)總?cè)萘考s占所有核電站各類(lèi)反應(yīng)堆總和的60％以上。用作核潛艇的反應(yīng)堆。壓水堆由壓力容器、堆芯、堆內(nèi)構(gòu)件及控制棒組件等構(gòu)成。壓力容器的壽命期為40年。堆芯裝核燃料組件。

壓水堆核電站結(jié)構(gòu)示意圖

(2).   沸水堆：沸水堆為壓水堆的‘孿生姐妹’，沸水堆核電站工作流程是：冷卻劑（水）從堆芯下部流進(jìn)，在沿堆芯上升的過(guò)程中，從燃料棒那里得到了熱量，使冷卻劑變成了蒸汽和水的混合物，經(jīng)過(guò)汽水分離器和蒸汽干燥器，將分離出的蒸汽來(lái)推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。

沸水堆是由壓力容器及其中間的燃料元件、十字形控制棒和汽水分離器等組成。汽水分離器在堆芯的上部，它的作用是把蒸汽和水滴分開(kāi)、防止水進(jìn)入汽輪機(jī)，造成汽輪機(jī)葉片損壞。沸水堆所用的燃料和燃料組件與壓水堆相同。沸騰水既作慢化劑又作冷卻劑。

沸水堆核電站結(jié)構(gòu)示意圖

(3).   重水堆：重水堆是以重水作慢化劑和冷卻劑的反應(yīng)堆，可以直接利用天然鈾作為核燃料。

重水堆核電站結(jié)構(gòu)示意圖

(4).   高溫氣冷堆：用氦氣作冷卻劑，出口溫度高的核反應(yīng)堆。高溫氣冷堆采用涂敷顆粒燃料，以石墨作慢化劑。堆芯出口溫度為850~1000℃，甚至更高。核燃料一般采用高濃二氧化鈾。

高溫氣冷堆核電站結(jié)構(gòu)示意圖

(5).   快中子堆：全稱為快中子核反應(yīng)堆，是由快中子引起原子核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，并可實(shí)現(xiàn)核燃料增殖的核反應(yīng)堆，能夠使鈾資源得到充分利用，還能處理熱堆核電站生產(chǎn)的長(zhǎng)壽命放射性廢棄物。

快中子堆核電站結(jié)構(gòu)示意圖

3.     核電站代級(jí)發(fā)展歷程

代（GEN-I）核電站是早期的原型堆電站，即1950年至1960年前期開(kāi)發(fā)的輕水堆核電站，如美國(guó)的希平港壓水堆、德累斯頓沸水堆以及英國(guó)的鎂諾克斯石墨氣冷堆等。

第二代（GEN-Ⅱ）核電站是1960年后期到1990年前期在代核電站基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)建設(shè)的大型商用核電站，如LWR（PWR，BWR）、加拿大坎度堆（CANDU）、蘇聯(lián)的壓水堆VVER/RBMK等。目前世界上的大多數(shù)核電站都屬于第二代核電站。

第三代（GEN-Ⅲ）是指的輕水堆核電站，即1990年后期到2010年開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的核電站。第三代核電站采用標(biāo)準(zhǔn)化、化設(shè)計(jì)和安全性更高的非能動(dòng)安全系統(tǒng)，如的沸水堆、非能動(dòng)壓水堆AP1000等。

第四代（GEN-Ⅳ）是待開(kāi)發(fā)的核電站，其目標(biāo)是到2030年達(dá)到實(shí)用化的程度，主要特征是經(jīng)濟(jì)性高（與天燃?xì)饣鹆Πl(fā)電站相當(dāng)）、安全性好、廢物產(chǎn)生量小，并能防止核擴(kuò)散。

4.     世界核電發(fā)展格局

核能的和平利用已經(jīng)經(jīng)歷了50多年的發(fā)展，截至2009年7月底統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，世界上已有運(yùn)行核電機(jī)組441座、在建核電機(jī)組52座，核發(fā)電占世界總發(fā)電的16%。世界核電機(jī)組數(shù)和分布如圖1和圖2所示。由圖可知世界核電主要分布在北美、歐洲、日本、韓國(guó)。

世界各國(guó)目前已運(yùn)行的核電站情況

目前世界上正常運(yùn)營(yíng)的核電站分布圖

5.     中國(guó)核電現(xiàn)狀

(1). 已建成的核電站

中國(guó)目前已建成核電站有6個(gè)，共13個(gè)機(jī)組，分別為浙江秦山一期、二期、三期核電站、廣東大亞灣核電站、廣東嶺澳一期、二期核電站、江蘇連云港田灣一期核電站。

(2). 在建核電站

我國(guó)建設(shè)中的核電站有24臺(tái)機(jī)組，分別為廣東嶺澳二期核電站、遼寧紅沿河一期核電站、福建寧德一期核電站、福建福清核電站、廣東陽(yáng)江核電站、浙江秦山一期擴(kuò)建—方家山核電站、浙江三門(mén)核電站、廣東臺(tái)山核電站、山東海陽(yáng)核電站、海南昌江核電站、廣西防城港核電站。

(3). 籌建中的核電站

我國(guó)目前籌建中的核電站約有幾十個(gè)，包括湖南桃花江核電站、江西彭澤核電站、湖北咸寧大畈核電站等。

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