環(huán)境輻射監(jiān)測改

環(huán)境輻射監(jiān)測改第1頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月主要內(nèi)容放射性核素在大氣中擴(kuò)散的原因放射性核素在大氣中遷移規(guī)律空氣中的放射性劑量意義及要求核電廠常規(guī)監(jiān)測意義及要求核事故放射性后果評價第2頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月一、環(huán)境放射性

1、環(huán)境放射性定義2、天然本底3、輻射劑量基礎(chǔ)4、事故核素和劑量5、核素遷移第3頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)境放射性及其來源人類環(huán)境中存在的放射性是由天然本底輻射和各種人工輻射源造成的。所謂環(huán)境放射性污染指的是存在于環(huán)境中放射性物質(zhì)的量超過其天然存在水平。

氣載放射性核素擴(kuò)散的輻射源有：核武器空爆產(chǎn)生的放射性落下灰各種核事故向環(huán)境釋放或散落的放射性物質(zhì)第4頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)境天然本底環(huán)境本底外照射來源離地面1米處的劑量率（10-2μGyH-1）地層放射性物質(zhì)40K238U系232TH系1.6(0.4-3.0)1.1(0.4-2.1)1.7(0.5-3.3)在空氣中的222Rn8.7宇宙射線電離成份中子成份3.24×10-2第5頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月國內(nèi)環(huán)境天然本底2011年3月15日15:00-16日9:00北京市：77.3nGy/h（60.2-119.9）長春市：82.4（70.8-147.4）上海市：90.3（54.9-108.2）秦山鎮(zhèn)：100.1（70.4

-123.8）安全限值：1mSv/人年=114nGy/h第6頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月常見放射源的劑量Gy（戈瑞）是吸收劑量，Sv（西弗）是劑量當(dāng)量，二者可以認(rèn)為數(shù)值相等。第7頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月劑量限值劑量限值應(yīng)用職業(yè)人員公眾有效劑量20

mSv·a-1連續(xù)5年內(nèi)平均1mSv·a-150

mSv·a-1在任一年年當(dāng)量劑量眼睛150mSv15mSv皮膚500mSv50mSv四肢500mSv第8頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月國際核事件分級國際核能事件分級（InternationalNuclearEventScale,INES）是根據(jù)核電廠事故對安全的影響作為分類。INES由國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）和經(jīng)濟(jì)合作發(fā)展組織（OECD）的核能機(jī)構(gòu)（NEA）設(shè)計，IAEA監(jiān)察。

分類分級等級著名事件事故7特大切爾諾貝利事故，福島事故6重大5具有場外風(fēng)險三哩島事故4場外無顯著風(fēng)險事件3嚴(yán)重2注意1異常偏差現(xiàn)象0無安全顧慮第9頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月事故等級

切爾諾貝利核事故福島核事故三里島核事故第10頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月核事故的輻射主要來源核武器和燃燒放出的核素，碘-131，銫-137（鈾-235通過(n,f)反應(yīng)產(chǎn)生）是人工放射性核素，如果遠(yuǎn)距離監(jiān)測這些核素，可以確定有核爆炸或核事故產(chǎn)生的其他核素也會到達(dá)核事故會造成電廠周邊會有射性核素氮-16（氧-16通過(n,p)反應(yīng)產(chǎn)生，半衰期7.35s，有極強(qiáng)的γ輻射）第11頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月核事故的放射性放射性氣溶膠：放射性物質(zhì)的微小固體或液體粒子懸浮與空氣中成為放射性氣溶膠，其粒度范圍為10-3~103μm

外照射中子射線，γ射線內(nèi)照射放射性氣體：235U裂變后以氣體狀態(tài)出現(xiàn)的產(chǎn)物，主要是131I，135I*，85Kr，133Xe，135Xe等放射性氣體和氣溶膠會通過呼吸、飲食進(jìn)入人體其中以I-131和Cs-137危害最大，二者極易被吸收，I沉積于甲狀腺，Cs會積聚在肌肉組織中放射性微粒主要是14C，51Cr，56Mn，60Co和59Fe等第12頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月碘-131碘-131是β衰變核素，其化學(xué)性質(zhì)與碘相同。半衰期為8.02天發(fā)射β和γ射線,β射線最大能量為0.6065MeV，主要γ射線能量為0.364MeV。碘-131屬高毒性核素，緊要器官是甲狀腺，對人體的有效半減期為7.6天,在人體內(nèi)的最大容許積存量為1.8×106Bq。碘-131在放射性工作場所空氣中和露天水源中的最大容許濃度分別為0.33和22貝克/升。第13頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月銫-137銫-137的半衰期30年，人體的有效半減期70天銫-137在自然界中是不存在的，是核彈試驗和核反應(yīng)堆內(nèi)核裂變產(chǎn)生的，它會釋放γ射線。銫-137會放出0.51163MeV（94.0％），1.176MeV(6.0％)的β-粒子和能量為0.662MeV的γ射線銫-137進(jìn)入人體會積聚在肌肉組織中，會對體內(nèi)形成長期照射，增加患癌癥的風(fēng)險。第14頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月放射性核素擴(kuò)散的途徑放射性核素在大氣中的擴(kuò)散大致分為兩個途徑，一個是在對流層，也就是地表（厚度10公里左右），受到風(fēng)向和大陸表面的影響，變化較為劇烈另一個途徑是更高層的10公里以上的平流層擴(kuò)散，受到穩(wěn)定的西風(fēng)影響，加入全球大氣循環(huán)，這個影響是長遠(yuǎn)的，也是微量的第15頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月放射性核素擴(kuò)散的途徑放射性核素在水中的擴(kuò)散主要有兩條途徑，一個是海水，一個是地下水放射性物質(zhì)進(jìn)入海洋之后，影響較強(qiáng)的是洋流走向，海水稀釋作用很強(qiáng)，這也是核電站建在海邊的原因如果附近發(fā)生降雨放射性則會進(jìn)入地下水第16頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月1、常規(guī)監(jiān)測目的2、常規(guī)監(jiān)測的實施3、連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)4、常規(guī)監(jiān)測的二、常規(guī)監(jiān)測

第17頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)境放射性監(jiān)測的目的環(huán)境放射性監(jiān)測：是為評價核設(shè)施附近環(huán)境輻射水平和估算公眾接受劑量提供資料而進(jìn)行的測量。環(huán)境監(jiān)測的主要目的是：評價核電站控制放射性物質(zhì)向環(huán)境中釋放的設(shè)施的效能；檢驗環(huán)境輻射是否符合環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)規(guī)定的有關(guān)限值，探測環(huán)境介質(zhì)中放射性物質(zhì)濃度的短期變化，評估其長期變化趨勢；估算公眾受到的實際照射劑量或潛在照射劑量，或估算其可能的上限第18頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月核電廠運(yùn)行前本底調(diào)查測定核電廠周圍地區(qū)天然本底和其它放射性來源（如沉降灰）的輻射水平及其變化規(guī)律鑒別可能的“三關(guān)鍵”（關(guān)鍵核素、關(guān)鍵途徑和關(guān)鍵人群組），為運(yùn)行時環(huán)境監(jiān)測計劃的設(shè)計作準(zhǔn)備評價作為運(yùn)行監(jiān)測使用的程序、設(shè)備和技術(shù)第19頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月運(yùn)行時的常規(guī)監(jiān)測運(yùn)行時的常規(guī)監(jiān)測分運(yùn)行初期和運(yùn)行期間兩個階段運(yùn)行初期監(jiān)測的目的為了實現(xiàn)從本底調(diào)查到運(yùn)行期間監(jiān)測的過渡；將監(jiān)測結(jié)果與本底作比較，計算重要途徑對居民的劑量；驗證方案設(shè)計時的假設(shè)運(yùn)行期間監(jiān)測的目的為了重新評價監(jiān)測計劃并作可能的修改；確定關(guān)鍵途徑對居民的劑量；評價核電廠造成的輻射環(huán)境變化，及時發(fā)現(xiàn)異常情況，以便采取安全措施，保證環(huán)境安全第20頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月事故狀況下的應(yīng)急監(jiān)測事故狀況下應(yīng)急監(jiān)測的目的為了及時、迅速收集有關(guān)事故放射性污染的程度和范圍的信息，估計吸入和外照射劑量迅速確定食物和水源的可能污染的程度，為實施應(yīng)急輻射防護(hù)行動提供依據(jù)第21頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)境放射性監(jiān)測特點外來放射性（包括本底放射性和干擾放射性）對監(jiān)測方法的探測限和準(zhǔn)確度影響很大；為了使待測樣品的放射性含量大于儀器的探測限，需要較大的樣品量在分析測量過程中，樣品被沾污的可能性較大（樣品中性質(zhì)相近的核素，加入的試劑和工作環(huán)境都可能使待測樣品被沾污，為此，要求從事分析測量人員工作必須十分嚴(yán)謹(jǐn)）放射性測量的統(tǒng)計誤差對分析結(jié)果的影響較大，為了達(dá)到一定的測量精確度，常常要求測量較長的時間，為此，對測量儀器的穩(wěn)定性要求較高第22頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)境放射性本底調(diào)查樣品的采集

樣品采集點應(yīng)選擇在能代表周圍環(huán)境平均水平的地方采樣時間的確定：生物樣品收獲取樣；水樣按豐水期、枯水期每年取兩次；其他樣品的取樣時間；氣溶膠月取樣、沉降物和輻射每季取樣和測量樣品用量的確定：根據(jù)樣品中的放射性水平和測量儀器的探測限，最小樣品量可按下式估計第23頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月V為最小采樣量（1或kg）；LLD為儀器最低探測限（CCPM）；Y為監(jiān)測方式對該核素的化學(xué)回收率（%）；E為儀器的探測效率；A為樣品中待測核素的含量Bq/l或Bq/kg第24頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月常規(guī)環(huán)境監(jiān)測計劃環(huán)境放射性監(jiān)測：運(yùn)行期間的環(huán)境監(jiān)測和運(yùn)行前的本底調(diào)查。本底調(diào)查的范圍和測量頻度要稍大于常規(guī)運(yùn)行時的環(huán)境監(jiān)測計劃。電站運(yùn)行一段時間后，采樣點的密度和監(jiān)測頻度可逐漸減少第25頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月常規(guī)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)秦山核電廠從1991年7月就在外圍建立了第一代環(huán)境γ輻射連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)2003年元旦其第二代監(jiān)測系統(tǒng)建成第26頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月廣東大亞灣核電站環(huán)境輻射連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)于1993年電站裝料前投入運(yùn)行。1996年對γ輻射監(jiān)測站探測器的測量幾何條件和系統(tǒng)的避雷保護(hù)作了改進(jìn)。1998年由中山大學(xué)大氣科學(xué)系和大亞灣核電站環(huán)境實驗室合作,對KRS系統(tǒng)中央處理機(jī)的軟、硬件進(jìn)行了改造,建立了系統(tǒng)計算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)第27頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月常規(guī)監(jiān)測的站點模型第28頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月輻射監(jiān)測站的系統(tǒng)部件γ探測器環(huán)境γ探測器分為電離室型、半導(dǎo)體型、G-M計數(shù)管型等。該探測器是一種能夠在核設(shè)施周圍實現(xiàn)無人值守環(huán)境γ輻射自動探測器。該探測器既要能夠進(jìn)行本底劑量率的測量，也能進(jìn)行高劑量率的測量，量程跨多個數(shù)量級。多采用電離室探頭第29頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月根據(jù)《環(huán)境地表γ輻射劑量率測定規(guī)范》，環(huán)境γ輻射儀的量程規(guī)定為第30頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月輻射監(jiān)測站的系統(tǒng)部件參考秦山地區(qū)氣象站的參數(shù)，六要素氣象站包含以下部件：參數(shù)規(guī)格靈敏度不確定度計數(shù)頻率氣溫-40～40℃0.1℃±0.3%1次/min相對濕度0～100%1%±5%1次/min風(fēng)向0～360度3度±10%1次/min風(fēng)速0～60m/s0，1m/s±3%1次/min氣壓600～1060hPa0.2hPa±0.5hPa1次/min雨量0～4mm/min0.1mm/min±3%1次/min第31頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月面臨的問題雷擊損壞從秦山和大亞灣監(jiān)測系統(tǒng)的故障率統(tǒng)計可以看出：雷擊是系統(tǒng)的最大敵人浙江站監(jiān)測系統(tǒng)的故障主要由雷擊引起,涉及系統(tǒng)的各個組成部分。廣東站監(jiān)測系統(tǒng)直接雷擊損壞達(dá)6.7%,而Modem、通訊線路故障不明原因故障相加達(dá)40%以上,這也可以歸結(jié)為雷電干擾引起的,可見系統(tǒng)防雷的重要性第32頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月1991～1994年浙江省環(huán)保γ監(jiān)測系統(tǒng)歷次故障情況第33頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月選擇監(jiān)測點考慮的原則代表性：通過優(yōu)化算法在多點中選取有代表性的點，例如特征分析法、BP法等特殊性：需要注意對環(huán)境要求高、人口密集以及可能出現(xiàn)大放射量的地點全面性：要注意不同方向、不同距離的點，考慮到輻射傳播的方向性氣候特征：放射性的傳播與氣候關(guān)系緊密，要充分考慮，例如，輻射傳播與風(fēng)向的關(guān)系，輻射傳播與雨量的關(guān)系第34頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月環(huán)境放射性監(jiān)測三關(guān)鍵綜合以上要素，在環(huán)境放射性監(jiān)測中，應(yīng)當(dāng)密切注意“三關(guān)鍵”，加強(qiáng)對“三關(guān)鍵”的監(jiān)測。關(guān)鍵核素、關(guān)鍵途徑和關(guān)鍵居民組稱之為“三關(guān)鍵”。第35頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月三、應(yīng)急環(huán)境監(jiān)測

1、應(yīng)急環(huán)境監(jiān)測的定義2、應(yīng)急系統(tǒng)3、福島核事故分析4、事故分析方法第36頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)急環(huán)境監(jiān)測事故環(huán)境監(jiān)測的目的及時、迅速收集有關(guān)事故放射性污染的程度和范圍的信息，估算吸入和外照射劑量迅速確定食物和水源的可能污染的程度，為實施應(yīng)急輻射防護(hù)行動提供依據(jù)第37頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月核電廠源項核電廠源項（Sourcetermfromnuclearpowerplant）：核電廠在正常運(yùn)行期間或發(fā)生事故時，釋入環(huán)境的放射性物質(zhì)的形態(tài)、數(shù)量、組分以及釋放隨時間變化的其他釋放特征。通?？煞譃槌Ｒ?guī)源項和事故源項兩類第38頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月核事故應(yīng)急事故初期的應(yīng)急行動依賴于核應(yīng)急決策支持系統(tǒng)，準(zhǔn)確的說是核素在大氣中擴(kuò)散產(chǎn)生的劑量場歐洲RODOS(Real-timeOnlineDecisiOnSupport)日本W(wǎng)SPEEDI美國ARAC國內(nèi)秦山大亞灣等核電站的評價系統(tǒng)第39頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月核事故應(yīng)急事故應(yīng)急系統(tǒng)應(yīng)包括：1）中尺度氣象模式5）集成進(jìn)入決策支撐系統(tǒng)2)地表冠層信息6）地面生物和人為排放3）降尺度/升尺度顯式模式耦合7）土地資料同化系統(tǒng)4）遙感/現(xiàn)場資料（城市地形地貌數(shù)據(jù)8）氣象資料及同化系統(tǒng)

·城市土地利用遙感資料第40頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月三哩島事故1979年3月28日,美國賓州三哩島(TMI)壓水堆核電站發(fā)生了堆芯熔毀的嚴(yán)重事故。運(yùn)行人員的錯誤操作和機(jī)械故障是主要的原因。由于安全殼的作用，對周圍人員和環(huán)境影響很小，但事故對核電發(fā)展造成很大負(fù)面影響。第41頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月三哩島事故第76任賓州州長迪克·松伯（DickThornburgh）出于安全考慮于3月30日疏散了核電站5英里范圍內(nèi)的學(xué)齡前兒童和孕婦，并下令對事故堆芯進(jìn)行檢查。檢查中才發(fā)現(xiàn)堆芯嚴(yán)重?fù)p壞，約20噸二氧化鈾堆積在反應(yīng)爐壓力槽底部，大量放射性物質(zhì)堆積在核反應(yīng)堆安全殼內(nèi)，少部分放射性物質(zhì)泄漏到周圍環(huán)境中。第42頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月三哩島事故事故后，核管會(NuclearRegulatoryCommission)對周圍居民進(jìn)行了連續(xù)追蹤研究，研究結(jié)果顯示在以三哩島核電站為圓心的50英里范圍內(nèi)的220萬居民中無人發(fā)生急性輻射反應(yīng)周圍居民所受到的輻射相當(dāng)于進(jìn)行了一次胸部X光照射的輻射劑量（50微西弗）三哩島核泄漏事故對于周圍居民的癌癥發(fā)生率沒有顯著性影響三哩島附近未發(fā)現(xiàn)動植物異?，F(xiàn)象當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物產(chǎn)量未發(fā)生異常變化第43頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月切爾諾貝利事故1986年4月26日，前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電廠發(fā)生嚴(yán)重泄漏及爆炸事故；事故由設(shè)計缺陷導(dǎo)致的過剩反應(yīng)性引入造成，但管理混亂、嚴(yán)重違章是事故發(fā)生的主要原因；事故導(dǎo)致31人當(dāng)場死亡，上萬人由于放射性物質(zhì)遠(yuǎn)期影響而致命或重病，外泄的輻射塵對東、北歐造成嚴(yán)重污染；事故導(dǎo)致公眾對核電的恐慌，對核電發(fā)展產(chǎn)生嚴(yán)重影響。第44頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月切爾諾貝利事故切爾諾貝利核事故（烏克蘭語：Чорнобильськакатастрофа）是一起發(fā)生在蘇聯(lián)烏克蘭切爾諾貝利核電站的核子反應(yīng)堆事故在1986年4月26日的凌晨1點23分（UTC+3），烏克蘭普里皮亞季鄰近的切爾諾貝利電廠，第四號反應(yīng)堆發(fā)生了爆炸。后續(xù)的爆炸引發(fā)了大火并散發(fā)出大量高輻射物質(zhì)到大氣層中，涵蓋了大面積區(qū)域。第45頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月切爾諾貝利事故核輻射塵污染過的云層飄往眾多地區(qū)，包括原蘇聯(lián)西部的部分地區(qū)、西歐、東歐、斯堪地那維亞半島、不列顛群島和北美東部部分地區(qū)。此外，烏克蘭、白俄羅斯及俄羅斯境內(nèi)均遭受到嚴(yán)重的核污染，超過336,000名的居民被迫撤離。依據(jù)前蘇聯(lián)的官方報告，約60%受到輻射塵污染的地區(qū)皆位于白俄羅斯境內(nèi)。第46頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月切爾諾貝利事故1986年4月25日，4號反應(yīng)器預(yù)定關(guān)閉以進(jìn)行定期維修，并決定在這個時候測試反應(yīng)堆的渦輪發(fā)電機(jī)能力，由于操作員的違反規(guī)程引發(fā)了該事故。反應(yīng)堆以單一保護(hù)層方式興建。這令放射性污染物在反應(yīng)堆壓力槽發(fā)生蒸汽爆炸而破裂之后進(jìn)入了大氣。在一部分的屋頂炸毀了之后，氧氣流入—與極端高溫的反應(yīng)堆燃料和石墨慢化劑結(jié)合—引起了石墨火。這火災(zāi)令放射性物質(zhì)擴(kuò)散和污染的區(qū)域更廣。第47頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月切爾諾貝利事故陸續(xù)趕來搶險的消防隊員、軍人、直升機(jī)飛行員、核電專家與工人輪番上陣，努力控制反應(yīng)堆殘骸中熊熊燃燒的原本作為中子減速劑的石墨。事后估計爆炸瞬間約有50噸核燃料化作煙塵進(jìn)入大氣層，另有70噸核燃料和900噸石墨崩濺到反應(yīng)堆周圍，引起30余場火災(zāi)。核反應(yīng)堆中剩余的800噸石墨引起的大火，用了10天才撲滅。直升機(jī)直接飛進(jìn)放射性煙塵，從空中向暴露的反應(yīng)堆殘骸傾倒了近2000噸碳化硼和沙子后，才終于停止了反應(yīng)堆內(nèi)的核裂變反應(yīng)。最終直升機(jī)的總空投量達(dá)5000噸。火災(zāi)撲滅后，蘇聯(lián)政府派出大批軍人、工人，給炸毀的四號反應(yīng)堆修建了鋼筋混凝土的石棺，把其徹底封閉起來。第48頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月切爾諾貝利事故第49頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月切爾諾貝利事故據(jù)聯(lián)合國報告和美國核管理委員會說，切爾諾貝利核泄漏事故導(dǎo)致事發(fā)當(dāng)天早上在現(xiàn)場的600名工人中有134人患上急性放射性疾病，他們接觸的最高輻射劑量到達(dá)0.8西弗到16西弗（放射性職業(yè)工作者一年累積全身劑量是50mSv，連續(xù)五年平均每年不超過20mSv）。這些人中，有28人在3個月內(nèi)死亡。另有兩人死于燒傷和接觸放射物。據(jù)世界衛(wèi)生組織，最終可能有4000人因接觸切爾諾貝利核電站釋放的放射物死亡。從公共衛(wèi)生方面來看，切爾諾貝利核泄漏事故產(chǎn)生的最大影響，是導(dǎo)致甲狀腺癌在兒童和青少年間流行起來，到目前為止已經(jīng)有超過6000人罹患該病，這與飲用被污染的牛奶有關(guān)。第50頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月日本福島核事故 2011年3月11日14:25，發(fā)生7.9級地震后日本宮城縣核電廠停止工作。由于海嘯的影響，備用柴油機(jī)無法工作，使堆芯逐漸喪失冷卻。福島核事故發(fā)生。第51頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月福島第一核電站（日語：福島第一原子力発電所），座落在福島縣雙葉郡大熊町及雙葉町。為東京電力公司的第一座核能發(fā)電廠，簡稱1F。共有6個機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)中，總發(fā)電量為4.7GW，是全世界二十五個發(fā)電量最大的發(fā)電廠之一。機(jī)組反應(yīng)堆類型開始運(yùn)轉(zhuǎn)日期總裝機(jī)容量1號機(jī)沸水反應(yīng)堆1971年3月26日46.0萬千瓦2號機(jī)沸水反應(yīng)堆1974年7月18日78.4萬千瓦3號機(jī)沸水反應(yīng)堆1976年3月27日78.4萬千瓦4號機(jī)沸水反應(yīng)堆1978年10月12日78.4萬千瓦5號機(jī)沸水反應(yīng)堆1978年4月18日78.4萬千瓦6號機(jī)沸水反應(yīng)堆1979年10月24日110萬千瓦第52頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月日本應(yīng)對措施

核電站周邊檢測到放射性劑量超標(biāo)十公里內(nèi)居民緊急避難釋放原子爐內(nèi)水蒸氣冷卻水溫超過沸點，失去冷卻能力通過水龍與冷卻水管連接，輸送冷卻水1號機(jī)組發(fā)生氫氣爆炸避難半徑擴(kuò)大到20公里注入海水進(jìn)行冷卻對被輻射污染市民進(jìn)行清除輻射作用，向市民發(fā)放碘片，請求美國和IAEA幫助解決核電站問題第53頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月日本應(yīng)對措施2號機(jī)組發(fā)生氫氣爆炸，產(chǎn)生核泄漏，周圍劑量嚴(yán)重超標(biāo)避難范圍擴(kuò)大到30公里，除50人留守，其他工作人員撤離4號機(jī)組爆炸，乏燃料廠房起火電站周圍30公里為禁飛區(qū)，防核部隊派抵福島核電站4號機(jī)組再度起火向4號反應(yīng)堆噴硼酸輻射量急升16日操作人員撤離第54頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月福島核事故圖解第55頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月反應(yīng)堆當(dāng)時情況一號:冷卻系統(tǒng)失靈，核芯部分融毀，冒出蒸氣，氫爆炸導(dǎo)致建筑物受損，海水注入進(jìn)行中；二號:冷卻系統(tǒng)失靈，海水注入進(jìn)行中，燃料棒曾短時完全暴露出水面，冒出蒸氣，受3號反應(yīng)堆周一爆炸影響建筑物受損，安全殼受損，有可能發(fā)生融毀；三號:冷卻系統(tǒng)失靈，可能發(fā)生部分核芯融毀，冒出蒸氣，海水注入進(jìn)行中，氫爆炸造成建筑物受損，冒出煙霧，安全殼可能受損；四號:地震發(fā)生時處于維修狀態(tài)，可能是由乏燃料儲水池氫爆炸，反應(yīng)堆建筑物發(fā)生火情，進(jìn)行注水降溫作業(yè)；五號六號，地震發(fā)生時處于維修狀態(tài)，乏燃料儲水池溫度輕微上升第56頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月日本各地16日中午劑量率監(jiān)測結(jié)果本底50nGy/h茨城，福島正南180km2000nGy/h新瀉，福島西邊180km60nGy/h栃木，福島西南邊200km200nGy/h宇都宮市，福島西南200km

120nGy/h那須町，福島西南150km

1400nGy/h可以看出，輻射向南方擴(kuò)散，最近受到西風(fēng)的影響吹向太平洋第57頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月防護(hù)措施當(dāng)你暴露于核輻射環(huán)境下，劑量達(dá)到0.5Sv以上，可能會得輻射病。幾小時內(nèi)會感到惡心嘔吐，隨后會出現(xiàn)腹瀉、頭痛或發(fā)燒等癥狀。在最初的癥狀過去之后，可能會出現(xiàn)一個短暫的無癥狀期，但數(shù)周后就會出現(xiàn)新的、更嚴(yán)重的癥狀。一些常用的防輻射措施，比如喝綠茶、吃木耳、戴口罩、穿孕婦防輻射服，根本起不了作用。受到輻射污染，最好的方法是緊閉家里的門窗、勤洗手洗澡。碘鹽里所含的碘是極其微量的，吃碘藥也必須在受到污染危害之后，一天一次，每次一顆碘化鉀。自行購買提前吃，反而會對自己身體造成危害。第58頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月防護(hù)措施減少外照射1.盡可能縮短受照射的時間2.盡可能遠(yuǎn)離放射源3.利用屏蔽材料降低輻射強(qiáng)度減少內(nèi)照射1.避免食入，減少在污染區(qū)的逗留。放射性物質(zhì)在大氣中擴(kuò)散時，減少外出，關(guān)閉門窗和通風(fēng)系統(tǒng)2.受到照射后，在醫(yī)生的指導(dǎo)下服用藥物，碘片，成年人100毫克，兒童嬰幼兒減少。同時注意禁忌第59頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月事故監(jiān)測的實施在事故早期側(cè)重于對煙羽的監(jiān)測中期側(cè)重于對食物和水源污染程度的監(jiān)測晚期則加大頻率和密度進(jìn)行就地測量與取樣，并在實驗室更為精確的分析測量最后恢復(fù)至常規(guī)的環(huán)境監(jiān)測第60頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月四、放射性后果評價1、大氣擴(kuò)散基礎(chǔ)2、大氣擴(kuò)散模型3、示蹤實驗4、源項估計第61頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月大氣擴(kuò)散基礎(chǔ)大氣擴(kuò)散(atmosphericdispersion)：將一定量的含有有害物質(zhì)的氣體排入高空，借大氣湍流和分子運(yùn)動，向大氣中低濃度區(qū)域遷移，有害物質(zhì)遷移和擴(kuò)散的過程。相關(guān)概念：擴(kuò)散[狹義]：由于分子熱運(yùn)動導(dǎo)致的物質(zhì)由高濃度向低濃度擴(kuò)散的過程彌散：定義同廣義的大氣擴(kuò)散，包含擴(kuò)散和遷移兩個過程第62頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月大氣擴(kuò)散基礎(chǔ)《核電廠環(huán)境輻射防護(hù)規(guī)定》

(GB6249)每座壓水堆核電廠氣態(tài)放射性流出物年排放量一般應(yīng)低于2.5×1015Bq；第63頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月大氣擴(kuò)散基礎(chǔ)放射性核素在大氣中的擴(kuò)散與遷移

1.湍流風(fēng)場2.氣象條件3.排放源參數(shù)4.沉積作用5.下墊面第64頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月大氣擴(kuò)散基礎(chǔ)影響污染物擴(kuò)散的大氣流場物理模型數(shù)值模擬計算區(qū)域大氣分層結(jié)構(gòu)特性煙囪：高75m冷卻塔參數(shù)：高215m冷卻塔煙囪第65頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月大氣擴(kuò)散基礎(chǔ)大氣穩(wěn)定度分類1961年P(guān)asquill根據(jù)氣溫的垂直分布提出利用地面氣象觀測資料估計大氣穩(wěn)定度的方法。他把穩(wěn)定度分為強(qiáng)不穩(wěn)定，不穩(wěn)定，弱不穩(wěn)定，中性，弱穩(wěn)定，穩(wěn)定六類用A,B,C,D,E,F,G表示具體劃分參見（GB/T13201-91)定義：以大氣的氣溫垂直加速度運(yùn)動來判定。大氣中某一高度的一團(tuán)空氣，如受到某種外力的作用，產(chǎn)生向上或向下運(yùn)動時，可以出現(xiàn)三種情況：

1．穩(wěn)定狀態(tài)。移動后逐漸減速，并有返回原來高度的趨勢。

2．不穩(wěn)定狀態(tài)。移動后，加速向上向下運(yùn)動。

3．中性平衡狀態(tài)。如將它推到某一高度后，既不加速，也不減速而停下來，大氣穩(wěn)定度，對于形成云和降水有重要作用。有時也稱大氣垂直穩(wěn)定度。

第66頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月大氣擴(kuò)散基礎(chǔ)

1.有風(fēng)時（u>1.5m/s)

根據(jù)國標(biāo)《GB/T13201-91》σ

，а，?依大氣穩(wěn)定度而定X為下風(fēng)距離（風(fēng)的方向上遠(yuǎn)離源項的距離）。T為時間2小風(fēng)靜風(fēng)時根據(jù)國標(biāo)《GB/T13201-91》第67頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月大氣擴(kuò)散模型第68頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月大氣擴(kuò)散模型大氣擴(kuò)散模型的研究方法經(jīng)驗統(tǒng)計

使用條件和范圍受到簡化和假定等條件的限制在應(yīng)用范圍內(nèi)精度高如高斯煙羽模型、煙團(tuán)模型等數(shù)值模擬近似解、需實驗驗證可重復(fù)性、運(yùn)算周期段、花費(fèi)代價小邊界條件和大氣湍流的模擬還不成熟花費(fèi)時間長，難以用于事故應(yīng)急如隨機(jī)游走模型、CFD方法等第69頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月高斯煙羽模型假設(shè)條件排放物在y,z軸上的濃度分布為正態(tài)分布。風(fēng)只在一個方向做穩(wěn)定的水平運(yùn)動，在x方向上平流輸運(yùn)遠(yuǎn)大于擴(kuò)散作用，濃度分布不隨時間改變，地面足夠平坦

c-----污染物濃度mg/m3S----源強(qiáng)mg/sh-----煙云有效高度u----為風(fēng)速

第70頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月拉格朗日煙團(tuán)模型煙團(tuán)模型Ci(x,y,z)為(x,y,z)處i煙團(tuán)濃度(????/??^3)；Q(i)為i煙團(tuán)的泄漏速度(kg/s)；σx、σy、σz為i煙團(tuán)在x、y、z方向擴(kuò)散參數(shù)(m)；xc(i)、yc(i)、zc(i)為i煙團(tuán)中心的坐標(biāo)；適用于：在不穩(wěn)定流動；遠(yuǎn)場；復(fù)雜地形一個個離散的煙團(tuán)第71頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月拉格朗日煙團(tuán)模型在上式中：為煙團(tuán)中心坐標(biāo),煙團(tuán)中心隨風(fēng)的運(yùn)動而改變，并且

x,y,z為空間任一點坐標(biāo)，x方向即為風(fēng)向拉格朗日模型可以分為輸運(yùn)和擴(kuò)散兩個過程第72頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月拉格朗日煙團(tuán)模型煙團(tuán)移動煙團(tuán)的平移依賴于大氣風(fēng)場的風(fēng)速風(fēng)向擴(kuò)散系數(shù)可以反映煙團(tuán)的濃度分布可以反映煙團(tuán)的垂直運(yùn)動RIMPUFF模型采用改進(jìn)的Karlsruhe-J?lish計算公式X為下風(fēng)向距離第73頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月拉格朗日煙團(tuán)模型煙羽抬升A~D類：E~F類：Fm——動量通量參數(shù)；S——穩(wěn)定度參數(shù)，E類天氣S取8.7×10-4，F(xiàn)類天氣S取1.75×10-3。第74頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月拉格朗日煙團(tuán)模型煙團(tuán)分裂煙羽遇到山體的阻擋時會出現(xiàn)左右繞流的現(xiàn)象。當(dāng)一個原始小煙團(tuán)擴(kuò)展到與風(fēng)場模型中的網(wǎng)格間隙大小相當(dāng)時，且它們涉及的幾個相鄰網(wǎng)格的風(fēng)向又不一致時，即擬采用煙團(tuán)分裂方案第75頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月拉格朗日煙團(tuán)模型干沉積第76頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月拉格朗日煙團(tuán)模型濕沉積第77頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月拉格朗日煙團(tuán)模型輸出每種核素的累計濃度場第78頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月隨機(jī)游走模型隨機(jī)游走模型：粒子隨機(jī)游走方法以假想示蹤粒子代表污染物質(zhì)，通過追蹤大量粒子在大氣中的運(yùn)行和分布而定量計算污染物的濃度。第79頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月隨機(jī)游走模型缺點需釋放大量粒子才能獲得污染物擴(kuò)散的穩(wěn)定的統(tǒng)計結(jié)果，計算量大；在所代表的煙云的邊緣，粒子分布總是變得稀疏，故而算得的濃度會有較大的漲落。隨機(jī)游走粒子-煙團(tuán)模型第80頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月隨機(jī)游走粒子-煙團(tuán)模型

對隨機(jī)游走的粒子引入核函數(shù)或煙團(tuán)的概念，則可對上述問題有較大的改善，即用較少數(shù)量的示蹤粒子和較小的計算量獲得統(tǒng)計上較穩(wěn)定的濃度結(jié)果。這種隨機(jī)游走粒子-煙團(tuán)模式兼具前述粒子擴(kuò)散模式的所有優(yōu)點，對實際大氣擴(kuò)散問題有更好的應(yīng)用效果。C為濃度，ri和mi為第i個粒子的空間位置和質(zhì)量，K為核函數(shù)。l

為核函數(shù)或煙團(tuán)的特征尺度，原則上由粒子的空間分布密度決定。第81頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月三種大氣擴(kuò)散模型的比較優(yōu)點缺點高斯煙羽模型在穩(wěn)定流動及平坦地形的情況下計算較準(zhǔn)確不穩(wěn)定流動和復(fù)雜地形不適用拉格朗日煙團(tuán)模型不穩(wěn)定流動及復(fù)雜地形可使用計算精度較小隨機(jī)游走模型可反映真實風(fēng)場，適合流場負(fù)責(zé)情況，精度高計算量大，需要大型計算機(jī)運(yùn)算較長時間第82頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月實驗驗證第83頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月驗證工具

MVK(ModelValidationKit)簡介荷蘭國家公共健康與環(huán)境研究院開發(fā)模型驗證對比工具KincaidIndianapolisCopenhagenLillestrom實驗觀測值模型預(yù)測值定量統(tǒng)計分析定性圖形分析對比評價模型的準(zhǔn)確性、適用性揭示模型的錯誤和數(shù)據(jù)的壞點第84頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月MVK模型驗證公式第85頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月研究方法Kincaid數(shù)據(jù)集美國伊利諾斯州Kincaid電站(西經(jīng)89.49°，北緯39.59°，海拔180米）示蹤氣體實驗350小時(1980-1981年)，采用SF6釋放點：高187米，直徑9米的電廠煙囪監(jiān)測器分布：距源0.5-50km范圍內(nèi)的12條圓弧上輸出數(shù)據(jù)：每條圓弧上的最大濃度值第86頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月大氣擴(kuò)散實驗第87頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月秦山SF6實驗2005年中美合作SF6擴(kuò)散實驗，在30km范圍內(nèi)設(shè)置了5條弧線，在秦山鐵塔上進(jìn)行SF6的釋放，通過一小時的采樣分析，確定各個采樣點的濃度，采樣頻率為10分鐘第88頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月秦山SF6實驗釋放日期釋放時間釋放時穩(wěn)定度分類天氣狀況風(fēng)向105.07.0712:20-13:2046.5111°~133°5.0CD晴1.29205.07.0716:20-17:2022.097°~110°3.4DE晴0.61第89頁，課件共100頁，創(chuàng)作于2023年2月大氣擴(kuò)散實驗的流程根據(jù)觀測的核素濃度數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù)和源項釋放數(shù)據(jù)，可以用最小二乘法擬合得到合適于當(dāng)時當(dāng)?shù)氐囊惶讛U(kuò)散系數(shù)。第90頁，課件共100頁，創(chuàng)作于