核電廠流出物排放氚的化學類別及監測方法

李文政

（遼寧省生態環境監測中心，遼寧 沈陽 110000）

氚是氫的同位素之一，同時也是經過裂變動力之后排放出來的關鍵放射性氣體，是熱核聚變實驗堆中的關鍵原材料。在對氚進行監測時，始終將氚作為輻射防護以及環境監測方面的關鍵內容，而在對氚進行研究時，也需要不斷優化國內與之相關的監測技術及設備，從而達到環保的目的[1]。

一般情況下，在對排放氚進行監測時，應該提前了解待監測流出物的具體資料與監測重點，清楚待測實體的基本狀況，并合理有效地收集相關的地質數據、原始設計信息、平時的監測記錄、原始測試數據及資料等，不斷優化健康監測的形式和內容。通過采用合理的監測技術，結合相應的監測標準，采用科學合理的方法以及利用相應的監測和檢測儀器，進一步開展監測工作，同時還要對最終結果進行評價，總結核電站污水的基本情況，并做出分析報告。

1 監測排放氚的意義及存在的問題

在對核電廠流出物項目進行監測時，如果相關監測設備不足或設計不恰當、不合理等都會給施工項目的監測結果造成消極影響，因此需要重點關注對核電廠流出物的質量監測。由于氚監測技術不同于其他監測實施領域，不可能通過單獨監測每個結構來確定質量是否受到影響，所以需要利用非破壞性的監測手段。當了解了排放氚所含有的成分后，就能更好地維護核電廠的環境質量。所以，提高核電廠流出物監測技術具有非常重要的意義，并且需要對其展開廣泛地宣傳與應用[2]。

在對核電廠流出物進行監測時，需要合理確定現場操作設備是否可以直接應用到監測工作中，并對監測結果進行評價。但是，當前階段，監測核電廠流出物的試驗還存在著大量問題，比如用于檢測的樣品與實際工程的試件材料的質量存在差異，要想準確呈現試驗結果并對核電廠流出物發揮指導作用是存在一定的困難的；同時，如果沒有對核電廠項目的現場施工開展詳細的監理工作，就無法體現監理的實際作用；另外，如果所抽查的樣品不能及時送檢，且在未得到檢測結果前就開始施工，就無法使核電廠流出物的檢驗發揮作用。

2 核電廠流出物排放氚的監測現狀

由于我國在監測核電廠排放氚流出物方面起步較晚，所出臺的針對核電站設施流出物以及環境監測的規章制度也不夠健全，部分核電廠的流出物監測工作還需要在以下幾方面進一步優化完善；（1）監測水平和監管標準不相符；（2）一些監測項目并不具備完善的參考條件，特別是沒有將國際新標準中有關排放氚的氣態流出物轉化成與我國核電廠相關的標準；（3）審核單位和委托機構也未對核電廠的排放氚流出物進行充分的監測監督，所以應該進一步提高對監測報告的審核標準[3]。

3 核電廠排放氚流出物的化學類別

3.1 環境大氣中的氚

存在于大氣中的氚的化學形態包括氚化水蒸氣、氫氣和有機氚，其中氚的濃度會隨著時間有所改變。國家環保局為對大氣中的氚進行取樣監測，研發出了HC系列的空氣中氚取樣裝置，該裝置是由硬件結構組成的，包括粒子過濾裝置、氣體累積流量計、取樣介質、抽氣泵以及時間繼電裝置等。取樣裝置中的HC-I型介質為高溫玻璃吸附瓶，能夠對特定條件下的空氣進行全面收集，并保證在最后階段可以從早已吸濕完的干燥劑吸附瓶中分解出一定量的液體，供液閃計數器對HTO的活度進行測定。

3.2 工作場地空氣中的氚

存在于工作場地空氣中的氚來源于核反應堆廠房、生產車間以及研究裝置等。相關監測對象主要包括工作過程中廠房空氣中的氚，以及后期通過煙囪或排風裝置排出的氚。現階段，根據《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》，工作人員將輻射源安全基本標準的有效劑量限值降低到20 mSv（2 rem）內，從而使工作場地的環境得到了一定的改善。

3.3 工藝管線內的高濃度氚

對工藝管線內的高濃度氚，可通過電離室測量。測氚電離室的構造相對簡單，相關設備也具有較高的靈敏度，在早期是用來制造提取及回收氚的。由于被測氚具有較高的濃度，該種電離室能夠對幾毫升至幾十毫升的氚進行測量，并將其直接安裝在工藝管線中。電離室結構包括法蘭盤型、交叉型、真空型等。在設計與應用電離室期間，需要重點考慮氣體的成分和壓力，在濃度較高時進行復合，以減少表面的污染現象，同時防止低電場部分出現離子[4]。

4 核電廠放射性流出物監管體系

4.1 核電廠運營管理者的職責

在監測放射性流出物時，核電廠相關工作人員的職責重點包括兩點：（1）在工作期間，需要加強對放射性流出物的監管，從而合理創建相應的監測計劃以保證核電廠的順利運營，并在應急等環節中采用較好的監測技術；（2）制定更健全的流出物規范劑量，在對最后監測結果進行評估之前，定時查驗流出物劑量。

4.2 主要監測審管部門的職責

在監測核電廠流出物時，相關的審查管理單位應承擔起核電廠流出物的監測責任，包括：（1）建立關于流出物監測的針對性技術標準，包括應急處理措施和質量監督體系；（2）加強對核電廠流出物監測數據的審核力度，在一定條件下應該單獨對氚實施監測；（3）對相關的重點文件進行管理，以更好地管控核電廠放射性流出物的具體情況，并且以多個廠址中排放氚的相關資料為基礎，強化對其劑量的評估，同時有關監管單位還應該對流出物的具體監測工作進行合理安排[5]。

4.3 政府或審管部門所委托機構的職責

在對核電廠流出物進行監測時，政府相關部門可以將監測任務交由特定的監測機構負責，這些機構的重點責任包括：（1）對實施監測的裝置進行審查、調試和校準；（2）提高對設備監測質量標準的審查力度；（3）針對流出物創建相應的監管機制，同時定時對其進行充分地驗證，以更好地管理流出物的監測數據；（4）提高流出物數據的準確性，并為相關部門提供更好的評估標準，使核電廠的流出物劑量始終在國家規定的標準范圍內；（5）采取更全面的應急措施，并委托相關機構對國際機構、政府部門及核電廠運營者所采集的監測數據進行整理，嚴格管控流出物的監測標準。此外，相關監測管理單位與委托機構需要對流出物實施單獨的監測與控制。

5 排放氚流出物的實際監測方案

5.1 確定流出物排放濃度限值

核電廠排放氚中的流出物一般具有兩種排放限值，即單獨排放限值與短期排放限值。核電廠在取得有關審核單位的同意后，通過監測通常可以得到與流出物排放濃度限值相近的數值。如果得到的數值相對較高，就需要采取防護優化措施以獲得更低的排放率與排放量，并將其作為核電廠合理運行的主要前提。核電廠并未限制排放氚流出物的濃度，因此在核電廠運營管理期間，還需要根據流出物相應的特征進行統籌規劃，再對流出物的具體排放量做出分析。同時監測機構還應結合具體情況把年限值的一半當作季度限值水平，而將年限值的四分之一當做月限值水平，年限值的五分之一當做周限值水平。

5.2 合理選擇流出物監測技術

在具體工作期間，核電廠需要結合各種監測技術的標準規范。核電廠流出物的監測技術主要包括在線監測和離線監測兩類，一般是通過在線監測的形式得到流出物排放點的劑量率、活度、濃度等相關數據。若流出物的排放形式簡單，則可以通過在線測量的方式進行測量，但是在線監測存在由于設備裝置不夠靈敏而導致無法獲取更精準數據的情況，需通過采樣與實驗室分析相結合的形式確保數據具有更高的精準度。按照對實際流出物的監測，可將其劃分成氣態流出物、液態流出物與直接輻射等種類的排放氚流出物監測[6]。

5.3 合理避免對測定結果造成影響的因素

5.3.1 靜置時間對測定結果的影響

由于部分取樣物品氚的活度較高，在制樣結束后，應該先將樣品放置在陰涼區域靜置一段時間，然后再進行測定，從而保證樣品中的化學成分更加均勻、淬滅更加純粹。通過試驗研究可以得知靜置時間的長短可以對低活度氚的測定造成一定的影響。而測定低活度氚樣品時，受靜置時間的影響較小，可以在制樣結束后直接進行分析。

5.3.2 濁度對氚測定的影響

用于提供冷源的設備冷卻水中含有鐵離子成分，導致水質出現紅棕色。通過液閃法對氚活度進行分析時，樣品中的紅色與黃色物質對熒光具有很強的吸收作用，進而出現計數率偏低的現象。由于鐵離子影響了致濁程度，也對氚活度的測定造成了影響。從結果得知，在溶液濁度不斷升高時，樣品測定的計數率會降低。

6 核電廠排放氚流出物監測系統的發展趨勢

6.1 可以長期進行待機工作

我國核電廠的供電狀態比較穩定，然而偶爾也會出現非常特殊的現象，比如由于設備進水導致斷電的情況。而監測系統的長期待機功能可以保證監測系統在斷電時繼續運行，確保數據不會丟失，避免斷電對監測技術的實施造成干擾[7]。

6.2 監測系統信號傳輸能夠避免電磁干擾

現階段，由于監測系統會被電磁干擾，使測量后獲得的數據不合理，極大地影響了對流出物排放氚的監測結果。所以監測系統在后期的技術發展中，抗電磁干擾就成為了主要的研究方向，從而使得到的數據更加穩定可靠。

6.3 實現排放氚監測系統與電子設備間數據的直接傳輸

現階段，需要對排放氚的監測系統實施集中管控，然而核電廠所獲取的數據只是存在于相應的監測系統當中，如果能夠把數據完全上傳到電子設備里并做備份，那么即使系統發生故障，也能及時有效地展開數據監測，從而更好地處理問題，達到精準監測流出物的目的。

6.4 加強對流出物排放氚監測產品的研發

我國目前核電站的建設還處于發展階段，核電廠流出物排放氚的監測設備尚未得到全面普及，一些組件也需要通過進口。所以我國核電企業需要加強對相應系統的開發分析，不斷更新監測技術，并且通過創新優化的方式，不斷完善流出物排放氚監測系統，使監測設備具有多樣化的功能，并抓住核電領域的發展機遇。

7 加強流出物排放氚監測的措施

核電廠流出物排放到水體河流與湖泊中，會對環境造成一定的污染，更嚴重的還會危害到公眾日常的飲用水安全，所以核電廠需對液態流出物進行排放管理、信息公開以及公布等，這些都會對核電廠放射性流出物的監測提出挑戰。

7.1 國家應加強對排放氚的管控

現階段，在監測核電廠流出物排放氚時，國家應加強對該種污染物的管控，按照當前的監管機制與規范標準，創建放射性流出物濃度的排放標準，清晰地了解流出物的整個排放量并將其細化，從而加強對流出物排放氚濃度的管控。

7.2 生態環境部門應明確監管職責

各級生態環境部門需強化對核電廠流出物氚的監管工作，這是十分關鍵的。國家應該盡快建立并健全相關的法律規范，在對核電廠流出物氚進行監測時，要明確各個生態環境部門所承擔的責任。

7.3 相關部門應具備指導作用

相關部門應為核電廠放射性流出物氚的監測工作建立更具操作性的監測指導方法，強化監測任務與關鍵內容，確保監督管理工作更具可行性和代表性。此外，監管單位還應合理有效地對放射性流出物排放氚進行監管，強化對輻射環境的監測，進一步了解和掌握輻射污染物的排放情況，從而為核電廠及時應用合理有效的措施提供指導。

7.4 核電廠應加強對放射性流出物氚的監測和分析

核電廠所在區域應創建相應的放射性流出物分析實驗室，并且配備專業化的監測設備和人員，以增強實驗室的分析能力，促進內部質控與核電廠環境監測工作，從而能夠科學地開展核電廠放射性流出物的監測工作，從技術方面為核污染監督與環境管理提供保障。核電廠應建立放射性流出物在線監測系統，使生態環境部門能有效監測核電廠的放射性流出物。在已建、待建與規劃中的核電廠排放口周邊設置海水自動監測站，持續做好海水中γ核素、氚濃度與溫度等相關參數的采樣測量，嚴格管控核電廠放射性流出物排放的異常情況，并做好前期準備論證工作。

8 結語

隨著時代的進步，我國核電產業也取得了快速發展，對內陸核電廠的建設也是未來發展的趨勢。而在監測核電廠流出物時，需通過合理的監測技術，并結合核電廠流出物的實際狀況進行健康評估，不斷優化處理措施，從而有效控制氚的排放。