輻射監測自動站空氣吸收劑量率天然本底波動分析
——以福建省為例

文_江春 福建省輻射環境監督站

2016年福建省新增10個省控輻射環境自動監測站，因此截至目前福建省共建立了35個站點，初步建成“重點監測核電廠、全面覆蓋地級市”的輻射環境自動監測網絡，實現了輻射自動站實時監測省內輻射環境質量，為全省核與輻射監管提供基礎性數據和環境決策的科學依據。

1 環境空氣吸收劑量率連續監測

自動站空氣吸收劑量率連續監測是一種可直接、快速、連續反映環境輻射水平的測量，可用于輻射環境質量的評價，是核電廠常規監測和監督性監測的主要內容。監測子站配備了RSS-131高氣壓電離室和NaI能譜儀，每天24h連續正常工作，每5s或10s一次向前沿站和省數據中心發送實時監測數據，實時監測數據圖形化用于實時監查數據的變化情況。子站采用有線與無線兩路數據傳輸方式，確保數據在運營商網絡中的傳輸安全。數據存儲在前沿站和省數據中心的數據存儲服務器上，供調用、分析和判斷。子站同時配備了氣象儀、溫濕度儀、氣壓計、雨量器等設備、其監測數據也被傳輸并存儲在前沿站和省數據中心用于輔助判斷劑量率的變化。子站現場各參數可分別設置報警上下限，具備數據超閾值自動報警功能，并能夠保存3個月以上的報警信息，同時將報警信息及時上傳至數據中心。

自運行以來，福建省各自動站空氣吸收劑量率水平均在天然本底正常漲落范圍內，貢獻主要為地表中天然放射性核素和宇宙射線。其波動主要受降雨、土壤中水分含量、潮汐變動和地表表面積水等因素以及大氣中氡子體濃度的影響。

2 環境空氣吸收劑量率波動分析

2.1 降雨可致翻倍漲幅

降雨期間，雨水把地表上空的氡子體沖刷到地面，引起地表γ輻射劑量率的短時間上升，形成1個或多個雨峰響應，雨峰上升的幅度與降雨量、降雨強度、大氣穩定度和區域排水情況有關。降雨結束，由于沖刷下來的氡子體的衰變以及雨水的覆蓋對γ輻射起屏蔽作用，地表γ輻射劑量率不斷下降，短時間內低于降雨前，然后隨著地表面水分的蒸發及進一步下滲，含水量減少，地表γ輻射劑量率再次緩慢上升回歸至降雨前水平，這個過程長短和降雨持續時間有關。

圖1是國控點連江站一次典型降雨期間劑量率變化圖，降雨前2h劑量率均值為98.3nGy/h，降雨過程最高上升至222.4 nGy/h，上升幅度為126.1%，之后下降，約2h后受雨水覆蓋屏蔽作用期間劑量率接著降低至谷底后由于水分蒸發γ輻射劑量率再次緩慢上升至降雨前水平，持續約8h，該期間均值為95.0nGy/h。

福建省屬于亞熱帶氣候，全年雨量集中在6～7月份，尤其是大暴雨，雨峰響應十分明顯。圖2是寧德核電廠外圍10個自動監測站的γ輻射劑量率雨峰響應，在煙羽應急計劃區范圍內的9個自動監測站雨峰響應時間比較一致，計劃區外的福鼎由于距離較遠，相對其他9個自動監測站在某些時刻不一致。

2.2 潮汐可致周期性波動

潮汐引起γ劑量率波動的機制是隨著潮汐漲落，潮間帶周期性的露出或被海水淹沒，潮間帶環境介質中天然放射性核素發出的γ射線周期性的被探測到或基本被海水屏蔽。福建省輻射自動監測網中有7個自動監測站位于海邊，包括了寧德核電廠外圍輻射環境監督性監測系統的小筼筜、牛郎崗和崳山島3個站點以及福清核電廠外圍輻射環境監督性監測系統的赤礁、西山、下宅和小麥嶼4個站點。

經分析，由于牛郎崗自動監測站設置位置相較于其他站點不同，在海岸的一座自然巖山上，高壓電離室在巖山頭頂，對站址混凝土平臺的架設高度僅1m左右，并布置在遠離海的一側，潮間帶基本被平臺遮擋。而赤礁站點儀器與高潮線的距離和高差符合限制要求。除了牛郎崗和赤礁外，其余5個站點均受潮汐影響，數據呈周期性（周期約為12h）波動，漲落幅度在5nGy/h左右。

2.3 短時間內高溫突變并未影響，持續高溫天可致小幅上升

福建省位于中國東南沿海，全省各地的夏季溫度普遍較高。福州是有名的火爐城市，有時白天的溫度在3～4h內的變化會高達7～8oC。就多個自動站點的高壓電離室的劑量率在一天內的變化情況來看，在一天內當溫度變化突然升高的天氣，高氣壓電離室的5min平均劑量率和小時平均劑量率并未有顯著變化。在同一天內，當夜晚溫度較低時，在排除掉其他原因的影響下，溫度對高氣壓電離室的影響也不是特別明顯。但在較長一段時間的高溫后，情況稍有變化。

圖3為國控點福飛北路站2017年7月1日～8月8日期間5min劑量率曲線圖，由圖可知劑量率自7月3日后持續小幅上升至7月31日降雨后回歸均值水平，其中上升最大值比近三年均值高16 nGy/h，上升期間均值高出約7nGy/h。主要是由于持續高溫天氣下，土壤中水分蒸發，致使土壤中天然放射性核素的活度濃度相對增加，待降雨后由于雨水的滲透，恢復表層土壤的濕度，監測值水平恢復。

2.4 地面積水可致明顯下降

由于排水不暢，產生的地面積水會一定程度屏蔽地表γ輻射，可使γ輻射劑量率明顯下降。

寧德核電廠外圍筼筜站和國控點連江站兩站點在積水期間的γ輻射劑量率均有明顯下降，下降幅度分別為25%和36%。不同在于，筼筜自動監測站的γ輻射劑量率直接下降，而連江站則是先上升再下降。究其原因是，筼筜站為海邊站，且為臺風天，空氣中氡子體濃度低，降雨時沉降下來的氡子體產生的γ射線貢獻比雨水屏蔽掉的陸地γ射線少，從而造成直接下降的趨勢；而連江站為陸地站，且起始雨量相對小，空氣中的氡子體沉降下來使得γ輻射劑量率小幅上升，之后大暴雨，降下來的雨水未及時排掉，造成站點積水，γ輻射劑量率再明顯下降。

3 結語

本文總結了福建省輻射環境自動監測網35個自動站自運行以來，環境空氣吸收輻射劑量率波動的幾種影響因素，分析發現環境空氣吸收輻射劑量率波動受降雨影響幅度最大，積水次之，土壤中水分、潮汐等因素影響范圍有限。