核電廠熱釋光個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)環(huán)境本底扣除修正

周鐵男，王力，金田，徐明華，施訓(xùn)武，龔蕾，戴生遷

(福建福清核電有限公司，福建 福清，350318)

0 引言

天然本底劑量是放射工作人員個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)中必須考慮的因素，其不屬于職業(yè)照射，在計(jì)算放射工作人員個(gè)人劑量時(shí)必須予以扣除。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《職業(yè)性外照射個(gè)人監(jiān)測(cè)規(guī)范》[1]中規(guī)定：“監(jiān)測(cè)時(shí)應(yīng)使用能提供本底資料的對(duì)照熱釋光劑量計(jì)(TLD)，在進(jìn)行職業(yè)性外照射個(gè)人監(jiān)測(cè)中，為了獲得準(zhǔn)確的職業(yè)性外照射個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)結(jié)果，必須同時(shí)進(jìn)行本底監(jiān)測(cè)和本底劑量扣除。”

1 TLD本底劑量扣除方法

TLD本底劑量扣除方法通常根據(jù)TLD 的回收、統(tǒng)計(jì)結(jié)果、當(dāng)期以及往期本底劑量資料的情況選擇本底劑量扣除方法。常用的6種本底劑量扣除方法確定流程如圖1所示。不同本底劑量扣除方法的適用條件見(jiàn)表1所列。

核電廠TLD監(jiān)測(cè)周期一般為1個(gè)月或2個(gè)月，每監(jiān)測(cè)周期均布置一定數(shù)量的本底劑量計(jì)，本底劑量計(jì)布置和回收專人負(fù)責(zé)，數(shù)據(jù)獲取可靠。通常核電廠均采用方法1獲取本底劑量數(shù)據(jù)，計(jì)算出本底劑量計(jì)的劑量均值，當(dāng)期所有TLD測(cè)值扣減本底劑量均值得到職業(yè)外照射劑量值。

2 核電廠TLD監(jiān)測(cè)特點(diǎn)

2.1 監(jiān)測(cè)劑量計(jì)數(shù)量多

TLD作為個(gè)人劑量外照射監(jiān)測(cè)的法定方式，在核電廠得到廣泛使用。TLD主要用于日常運(yùn)行放射工作人員的劑量監(jiān)測(cè)和核應(yīng)急監(jiān)測(cè)準(zhǔn)備，由于監(jiān)測(cè)周期內(nèi)不可共用的特點(diǎn)，劑量計(jì)的配置數(shù)量很大，尤其對(duì)于多機(jī)組電廠，使用數(shù)量更大。我國(guó)部分運(yùn)行核電廠2018年每監(jiān)測(cè)周期TLD的使用數(shù)量參見(jiàn)表2。

由于核電廠個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)中TLD使用數(shù)量大，致使每周期的測(cè)讀和退火耗時(shí)較長(zhǎng)。以福清核電為例，每監(jiān)測(cè)周期1 500支劑量計(jì)連續(xù)退火和測(cè)讀各需一周，因?yàn)橥嘶鸷蜏y(cè)讀通常無(wú)序進(jìn)行，同一批劑量計(jì)退火和測(cè)讀操作最大可相差14 d。

2.2 核電廠人均個(gè)人劑量低

由于核電廠輻射防護(hù)最優(yōu)化嚴(yán)格管理和實(shí)施，核電廠近年常規(guī)監(jiān)測(cè)的個(gè)人劑量水平很低，據(jù)調(diào)查，核電廠輻射工作人員年均個(gè)人劑量約0.063～0.362 mSv，月均個(gè)人劑量約0.09～0.031 mSv，見(jiàn)表3[3]。

福清核電2014年1號(hào)機(jī)組投入商業(yè)運(yùn)行至2018年4臺(tái)機(jī)組同時(shí)運(yùn)行及檢修，各年度輻射工作人員個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表4所列。

表1 不同本底劑量扣除方法的適用條件[2]

表2 我國(guó)部分運(yùn)行核電廠TLD配置情況

表3 2017、2018年我國(guó)部分核電廠個(gè)人劑量水平[3]

由表4可見(jiàn)，福清核電2018年在4臺(tái)機(jī)組同時(shí)運(yùn)行和連續(xù)檢修的情況下，年均個(gè)人劑量為0.362 mSv，月均個(gè)人劑量為0.031 mSv。

表4 福清核電2014—2018年個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)結(jié)果[3]

3 本底扣除方法修正

核電廠個(gè)人劑量TLD監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)是：監(jiān)測(cè)人數(shù)多，使用劑量計(jì)數(shù)量大，測(cè)讀/退火耗時(shí)長(zhǎng)，且核電廠人均個(gè)人劑量水平普遍偏低。那么，在監(jiān)測(cè)中采用當(dāng)期統(tǒng)一本底扣除，而由于測(cè)讀/退火時(shí)間不確定帶來(lái)的誤差究竟有多大？是否會(huì)對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果有大的影響？

以福清核電2018年5月份監(jiān)測(cè)周期為例：劑量計(jì)退火工作于2018年4月10日開(kāi)始，4月17日結(jié)束；回收后測(cè)讀工作于6月10日開(kāi)始，6月17日結(jié)束。劑量計(jì)測(cè)讀和退火是無(wú)次序的，因此劑量計(jì)退火和測(cè)讀耗時(shí)將有可能引入14 d的環(huán)境本底偏差。這個(gè)時(shí)間偏差是否會(huì)對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果產(chǎn)生多較大影響？為了研究本底劑量扣除方法對(duì)核電廠TLD監(jiān)測(cè)結(jié)果的影響，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)。

3.1 儀器

采用的劑量計(jì)類型為GR-200 (美國(guó)Mirion公司)，元件材料采用天然LiF(Mg,Cu,P) 〔92.5%7Li，7.5%6Li〕，其中DP-1、DP-2的等效組織材料相同，實(shí)驗(yàn)中采用DP-1、DP-2測(cè)量結(jié)果的平均值。

讀出系統(tǒng)采用的是RADOS RE2000型熱釋光劑量計(jì)讀出器。該系統(tǒng)采用方程式控制預(yù)熱、測(cè)量、退火曲線，劑量讀出采用氮?dú)饧訜岱绞剑哂休^高的測(cè)量效率，可以進(jìn)行大批量劑量計(jì)的自動(dòng)讀出，并且自動(dòng)校正元件靈敏度。

輻照爐為RODOS IR2000型。輻照爐用于校準(zhǔn)劑量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、篩選劑量計(jì)使用。主要用于系統(tǒng)靈敏度校準(zhǔn)系統(tǒng)線性檢查，單個(gè)TLD原件靈敏度校準(zhǔn)，輻照爐由微機(jī)控制使用進(jìn)步馬達(dá)用于劑量元件輻照。輻照源90S/90Y，活度為1 mCi，劑量范圍100 μGy～100 mGy。

3.2 方法

(1) TLD篩選與退火

所有劑量計(jì)進(jìn)行深度退火后輻照5個(gè)單位的劑量(約2 mSv)，隨后進(jìn)行測(cè)讀、篩選，本次試驗(yàn)篩選出分散性小于5%的120片劑量計(jì)，篩選后的劑量重新退火(備注：測(cè)讀/退火操作在同一天內(nèi)完成)。

(2) TLD分組與標(biāo)識(shí)

120支TLD分成12組，每組10支，裝入劑量計(jì)殼內(nèi)，分別以年月標(biāo)注(2017年6月至2018年6月)。

(3) 劑量計(jì)投放

投放地點(diǎn)選擇核電廠生產(chǎn)檢修辦公樓(具有代表性，輻射工作人員TLD的主要存放場(chǎng)所)，投放位置據(jù)地高度1.2 m，平鋪，無(wú)疊置。

(4) 處理過(guò)程

每個(gè)月月初，選擇標(biāo)記當(dāng)月的TLD進(jìn)行測(cè)讀，記錄測(cè)讀時(shí)間和測(cè)讀結(jié)果，直至12組劑量計(jì)測(cè)量完畢，獲取了連續(xù)12個(gè)月的TLD環(huán)境本底監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

(5) 數(shù)據(jù)處理

對(duì)測(cè)讀結(jié)果采用Grubbs準(zhǔn)則對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行壞值判定。

(6) 監(jiān)測(cè)結(jié)果

連續(xù)12個(gè)月本底TLD監(jiān)測(cè)結(jié)果列于表5。

由表5可見(jiàn)，各監(jiān)測(cè)周期的TLD日本底平均值變化不大(0.003 mSv/d±10%)；

因測(cè)讀/退火時(shí)間差異帶來(lái)的偏差最大為：

14 d×0.003 mSv/d=0.042 mSv。

3.3 分析討論

由上節(jié)結(jié)果可知，核電廠每個(gè)監(jiān)測(cè)周期內(nèi)因?yàn)闇y(cè)量/退火時(shí)間差異可能帶來(lái)的最大本底誤差約0.042 mSv，而核電廠輻射工作人員的月劑量平均水平約為0.030 mSv，如果采用固定的本底扣除方法，本底劑量扣除帶來(lái)的偏差可能達(dá)120%。

表5 連續(xù)12個(gè)月本底TLD監(jiān)測(cè)結(jié)果

核電廠個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)中大批量TLD測(cè)量和退火時(shí)間差可能會(huì)達(dá)14 d，固定本底扣除將有可能引入大的監(jiān)測(cè)結(jié)果偏差。針對(duì)這一問(wèn)題，本文提出一種時(shí)間累積修正的本底計(jì)算方法，針對(duì)每個(gè)劑量計(jì)的測(cè)量和退火時(shí)間，進(jìn)行本底計(jì)算和扣除。計(jì)算公式為：

(1)

式中，Di,B為劑量計(jì)i的本底值，mSv；DB為跟隨本底劑量計(jì)測(cè)值，mSv；ti,測(cè)讀為劑量計(jì)i測(cè)讀日期；ti,退火劑量計(jì)i退火日期；tB,測(cè)讀為本底劑量計(jì)測(cè)讀日期；tB,退火為本底劑量計(jì)退火日期。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于職業(yè)照射個(gè)人劑量水平普遍較低的核電廠，個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)劑量計(jì)數(shù)量大，劑量計(jì)處理耗時(shí)長(zhǎng)，固定的環(huán)境本底扣除方法可能帶來(lái)較大的誤差。采用本文的時(shí)間累積本底扣除方法，不需要增加監(jiān)測(cè)設(shè)備，并且可以通過(guò)計(jì)算軟件(EXCEL)方便實(shí)現(xiàn)，方法可行。