核电厂体表污染防护响应与评价
摘要
关键词
核电厂；体表污染；评价；防护
正文
0 引言
体表污染是指人员表面沾有放射性微粒、粉尘或放射性液体，是核电厂常见的辐射风险之一，同时体表污染也是衡量核电厂辐射防护安全管理水平的重要参考指标。人体表面污染分为两类，一种是固体污染，是指放射性物质固定在表面上，污染粒子对皮肤进行持续外照射；第二种松散污染，松散污染容易传递，从而进入人体体内产生潜在的内照射风险。国内外核电厂在对于人员体表污染事件的定义和管理方面不尽一致，但准则限制一致，本文主要针对对标国外电厂程序建议体表污染处理流程和颈部以上污染WBC要求，通过标准源实验明确不同辐射监测设备（典型设备全身污染监测仪、全身计数器）的测量结果评价，根据评价结果结合工作实际提供响应行动建议。
1 国内外体表污染事件准则
1.1 EPRI体表污染事件准则
1999年，美国电力研究院（EPRI）发布了人员污染事件（Personnel ContaminationEvent, PCE）指南（TR-113039），为核电行业提供了针对人员遭受放射性污染时的标准化响应。
EPRI导则对体表污染事件分级准则和行动：
1）等级1：＞100ccpm，≤5000ccpm。响应行动：按照电厂程序进行去污；记录污染事件信息；去污不满足电厂标准时按照程序进行记录；如果是面部污染（尤其是嘴和鼻子附近时）应进一步评估潜在的放射性摄入。
技术依据：等级1的污染事件一般不需进行浅表剂量（Shallow Dose Equivalent (SDE)）评估。电厂可按照年度或大修对此类污染事件进行对比评价防护措施是否合理，通常需要考虑污染控制和程序的有效性。
2）等级2：＞5000ccpm，≤50000ccpm。响应行动：完成等级1的响应行动；统计为指标；进行剂量评估。
技术依据：等级2的上限值会导致浅表剂量达到年限值的1%，预期的剂量率水平为0.5mSv/h。
3）等级3：＞50000ccpm。响应行动：完成等级1和等级2的响应行动；进行彻底的原因调查。
技术依据：50000ccpm通常会超过仪表的探测限，需使用宽量程电离室或其他测量仪表。
EPRI建议，皮肤表面超过100ccpm应判定为体表污染事件；同时建议接触皮肤的衣服和小件物品（如眼镜等）污染超过100ccpm时也应判定为体表污染。
1.2 某电厂体表污染准则
某电厂体表污染准则遵循EPRI导致以满足法规和监管要求。在程序执行方面需要注意的是：体表污染事件以去污前的初始污染水平做为判定条件，并且将个人物品污染（如鞋子、衣服等）等同于皮肤污染处理。当一起事件导致多人污染超过标准值（＞100ccpm）时，判定为多起污染事件（PCEs）。
1.3 国内运行电厂体表污染事件准则
体表污染事件：工作人员身体表面（颈部以上）受到放射性物质的污染，其污染水平≥0.4Bq/cm2或颈部以下受到污染且需要职业卫生医生去污的事件。
体表污染异常：工作人员身体表面（颈部以下）受到放射性物质的污染，其污染水平≥0.4Bq/cm2且不需要职业卫生医生去污的事件。
国内运行电厂体表污染事件的定义不尽一致，但准则限值一致。体表污染事件的认定通常依据去污后的污染水平作为判定准则（非正式报告统计）。
2 体表污染响应流程
2.1 国外某电厂体表污染处理
国外某电厂体表污染的分级准则和响应行动与EPRI导则保持一致。另电厂程序具体规定了体表污染的去污要求。
1）去污在辐射防护人员指导下进行；
2）合适的时候，使用胶带对小件物品或皮肤进行快速去污；
3）皮肤去污可采取多种不同方法尝试完成去污。每次去污后测量一次，如果一种方法无去污效果时不能超过两次。注意皮肤损伤，在进行面部、头部或头发进行去污时注意避免放射性摄入或扩散至眼睛、鼻子和耳朵；面部污染去除后须进行WBC测量或其他内照射评估；
4）如果去污不净时不能通过C2门时，由保健物理经理批准解控。此时体表污染不能存在高放射性的松散粒子；
5）每天进行跟踪测量直至污染消除。
2.2 电厂体表污染处理程序要求
目前电厂明确体表污染监测仪报警时通过不同仪表或多次测量确认污染并记录信息，人员去污参照人体放射性表面污染去污执行，其中明确了人体去污流程和方法。此外规定在第三次去污不净时可用胶带或塑料布包裹，24小时后再次进行去污。相比国外电站缺少去污不净时的解控和仪表使用要求，增加了颈部以下肢体大面积污染的WBC测量要求。
对照国外电站程序，体表污染去除存在可能去污不净的情况，建议明确相应流程和要求，合理执行体表去污和风险评估。
3 全身计数器/全身污染监测仪模拟体表沾污试验
为合理评价全身计数器（WBC）/全身污染监测仪（C2）门对同一对象的测量结果差异，选取单核素面源、多核素混合面源模拟体表污染进行试验。标准源信息见表1。
表1 试验标准源活度
单核素 | 多核素混合源 | ||||||
Co-60 | AM-241（α） | Cd-109（ec） | Co-57（ec） | Ba-13（ec） | Cs-137（β-） | Mn-54（ec） | Co-60（β-） |
982Bq | 4190Bq | 4170Bq | 875Bq | 2420Bq | 972Bq | 928Bq | 1920Bq |
注：标准源活度已进行衰变修正 | |||||||
3.1 C2门标准源试验
1）单核素试验
放射源固定在人体前表面（胸腔与腹腔之间），经过C2门测量，测量5s，平行测量三次，测量总活如表2。
表2 单核素C2门试验
序号 | C0-60面源 | |
17号通道（Bq） | 21号通道（Bq） | |
1 | 1112 | 946 |
2 | 1034 | 968 |
3 | 1063 | 948 |
平均 | 1070 | 954 |
与理论偏差 | 9% | -3% |
2）混合核素试验
放射源固定在人体前表面（胸腔与腹腔之间），经过C2门测量，测量5s，平行测量三次，测量总活度如表3。
表3 混合源C2门试验
序号 | 混合滤纸源15475Bq | |
全通道Bq | 17号通道Bq | |
1 | 2151 | 2011 |
2 | 2300 | 2163 |
3 | 2222 | 2041 |
平均 | 2224 | 2071 |
与理论值偏差 | -86% | -87% |
注：混合源中除Cs-137、Co-60释放β射线外，其余核素为电子俘获或α衰变。 | ||
3.2 WBC标准源试验
1）单核素源试验
放射源放置在人体前表面，站立WBC中间位置，测量4min，测量结果：3276Bq。
2）混合核素试验
a）人体测量
放射源固定在人体前表面、后表面（胸腔与腹腔之间），分别测量，站立WBC中间位置，测量时间4min，测量1次，结果如表4。
表4 混合核素WBC人体试验
项目 | 核素 | 理论活度（Bq） | 测量活度（Bq） | 与理论值相对偏差% |
人体前表面 | Mn-54 | 928 | 2815 | 203.34 |
Co-60 | 1920 | 6818 | 255.10 | |
Cs-137 | 972 | 3982 | 309.67 | |
总计 | 3820 | 13615 | - | |
人体后表面 | Mn-54 | 928 | 148 | -84.05 |
Co-60 | 1920 | 748 | -61.04 | |
Cs-137 | 972 | 259 | -73.35 | |
总计 | 3820 | 1155 | - |
b）体模测量
放射源分别固定在体模前表面、WBC前壁（接触探头）、WBC后壁（体模后表面），高度相同，胸腔与腹腔之间，测量时间4min，平行测量3次，结果表5。
表5 混合核素体模WBC试验
项目 | 核素 | 理论（Bq） | 1 | 2 | 3 | 平均值（Bq） | 与理论值相对偏差% |
体模前表面 | Mn-54 | 928 | 1981 | 1977 | 1988 | 1982 | 113.58 |
Co-60 | 1920 | 4677 | 4681 | 4756 | 4705 | 145.03 | |
Cs-137 | 972 | 2959 | 2749 | 2591 | 2766 | 184.60 | |
总计 | 3820 | - | - | - | 9453 | - | |
WBC前壁贴近探头 | Mn-54 | 928 | 5644 | 5695 | 5669 | 5669 | 510.92 |
Co-60 | 1920 | 12310 | 12197 | 12030 | 12179 | 534.32 | |
Cs-137 | 972 | 7534 | 7844 | 7827 | 7735 | 695.78 | |
总计 | 3820 | - | - | - | 25583 | - | |
WBC后壁 （体模后表面） | Mn-54 | 928 | 448 | 420 | 444 | 437 | -52.87 |
Co-60 | 1920 | 1447 | 1504 | 1443 | 1465 | -23.72 | |
Cs-137 | 972 | 619 | 666 | 759 | 681 | -29.90 | |
总计 | 3820 | - | - | - | 2583 | - |
3.2 结果分析
体表污染情况下，C2门与WBC试验结果如下：
①正常人员体位测量（正面测量），单核素（Co-60）WBC测量结果约是C2门的3-4倍，是理论活度的3-4倍；多核素WBC测量结果约是C2门的6倍，约是理论活度的3.6倍；
②极限情况下（人员贴近前探头），多核素WBC测量结果约是C2门测量结果的12倍，中能核素偏差更大；
③沾污位置若在人体后表面，体模和人体试验结果表明WBC正面测量的结果比实际值低2倍。
4 WBC/C2门模拟体内摄入试验
为评价潜在体内摄入时对C2门测量影响，选取WBC体模源模拟体内摄入，分别在C2门/WBC进行试验。WBC体模源模拟4个体内位置：甲状腺、胸部、全身和腹部。体模源活度信息见表6。
表6 体模源活度
核素 | 半衰期 d | 出厂活度 （Bq） | 2021/6/16活度 （Bq） | 2021/7/18活度 （Bq） | 2022/3/10活度 （Bq） | |
Cd-109 | 88.0 | 461.4 | 1.362×105 | 2.711×104 | 2.584×104 | 18190 |
Co-57 | 122.1 | 271.7 | 3.079×103 | 1.940×102 | 1.786×102 | 97.89 |
Ce-139 | 165.9 | 137.6 | 4.621×103 | 2.004×101 | 1.704×101 | 5.22 |
Hg-203 | 279.2 | 46.59 | 9.836×103 | 1.030×10-3 | 6.377×10-4 | 0.001 |
Sn-113 | 391.7 | 115.1 | 8.022×103 | 1.198×101 | 9.863×100 | 2.40 |
Cs-137 | 661.7 | 10990 | 3.940×103 | 3.681×103 | 3.674×103 | 3620.1 |
Y-88 | 898.0 | 106.6 | 1.318×104 | 1.171×101 | 9.497×100 | 2.06 |
Y-88 | 1836.1 | 106.6 | 1.318×104 | 1.171×101 | 9.497×100 | 2.06 |
Co-60 | 1173.2 | 1925 | 6.149×103 | 4.167×103 | 4.119×103 | 3784.8 |
Co-60 | 1332.5 | 1925 | 6.149×103 | 4.167×103 | 4.119×103 | 3784.8 |
注：最后一列为试验时标准源活度。 | ||||||
4.1 C2门体模源试验
将体模源分别置于体模甲状腺、胸部、躯干和腹部时，C2门对体模源的试验结果见表7。
表7 体模源C2门试验
通道 | 本底cps | 甲状腺cps | 胸腔 | 腹部cps | 躯干cps |
1 | 4.17 | 4.31 | 4.3 | 4.2 | 4.32 |
2 | 4.68 | 4.73 | 4.6 | 4.95 | 4.88 |
3 | 3.94 | 3.86 | 4.18 | 4.11 | 3.96 |
4 | 3.53 | 3.66 | 3.69 | 3.82 | 3.61 |
5 | 3.81 | 4.02 | 4.11 | 4.08 | 4.02 |
6 | 3 | 2.9 | 3.07 | 2.94 | 2.89 |
7 | 3.45 | 3.4 | 3.14 | 3.17 | 3.02 |
8 | 3.69 | 3.52 | 3.64 | 3.9 | 3.81 |
9 | 3.13 | 3.21 | 3.52 | 3.43 | 3.54 |
10 | 3.08 | 3.29 | 3.42 | 3.46 | 3.24 |
11 | 3.81 | 3.63 | 3.46 | 3.79 | 4.18 |
12 | 3.24 | 3.21 | 3.54 | 4.15 | 4.39 |
13 | 3.51 | 3.35 | 3.63 | 3.93 | 4.28 |
14 | 3.76 | 3.67 | 3.89 | 4.09 | 4.68 |
15 | 3 | 3.08 | 3.22 | 3.16 | 3.18 |
16 | 2.9 | 3.13 | 3.47 | 4.22 | 4.62 |
17 | 2.58 | 2.85 | 3.5 | 3.79 | 3.81 |
18 | 3.71 | 3.67 | 4.12 | 4.81 | 4.92 |
19 | 2.66 | 2.98 | 3.28 | 3.2 | 3.19 |
20 | 2.93 | 3.2 | 3.98 | 4.19 | 3.92 |
21 | 3.04 | 11.49 | 2.89 | 3.35 | 3.38 |
22 | 3.75 | 4.04 | 4.67 | 4.59 | 4.5 |
23 | 3.67 | 3.55 | 4.05 | 4.43 | 4.24 |
24 | 3.22 | 4.26 | 4.32 | 3.75 | 3.73 |
25 | 3.58 | 8.16 | 3.86 | 3.99 | 3.64 |
26 | 4.13 | 4.81 | 5.02 | 4.74 | 4.62 |
27 | 4.04 | 4.18 | 3.97 | 3.88 | 3.78 |
28 | 3.55 | 3.44 | 4.1 | 3.96 | 3.83 |
29 | 4.05 | 4.19 | 4.36 | 4.39 | 4.24 |
30 | 4.52 | 4.51 | 4.54 | 4.37 | 4.36 |
31 | 3.17 | 3.34 | 3.89 | 3.96 | 3.76 |
32 | 3.24 | 3.29 | 3.34 | 3.04 | 3.14 |
33 | 2.92 | 2.87 | 2.86 | 3.01 | 3.44 |
34 | 2.83 | 2.91 | 3.05 | 3.13 | 3.08 |
35 | 3.83 | 3.49 | 3.44 | 3.76 | 3.82 |
注：计数在5cps以内为本底计数。 | |||||
4.2 WBC体模源试验
将体模源分别置于体模甲状腺、胸部、躯干和腹部时，WBC对体模源的试验结果见表8。每个位置测量3次，每次测量时间4min。
表8 WBC体模源试验
体模源位置 | 核素 | 活度（Bq） | 平均值（Bq） | ||
1 | 2 | 3 | |||
甲状腺 | Co-60 | 7246 | 7026 | 7105 | 7126 |
Cs-137 | 7626 | 7836 | 7901 | 7788 | |
胸部 | Co-60 | 4439 | 4270 | 4310 | 4340 |
Cs-137 | 4305 | 3945 | 3989 | 4080 | |
全身 | Co-60 | 3418 | 3417 | 3376 | 3404 |
Cs-137 | 2982 | 3134 | 2979 | 3032 | |
腹部 | Co-60 | 4702 | 4659 | 4703 | 4688 |
Cs-137 | 4180 | 4135 | 4213 | 4176 | |
4.3 结果分析
通过体模源模拟体内摄入试验，当有潜在体内摄入时且摄入量不超过14914Bq时，对C2门无影响不会导致C2门报警。实际上人体组织对放射性的衰减系数大于体模材料，预计潜在体内摄入量小于1%ALI时（体内污染事件，主要核素1%ALI活度为104Bq量级）对通过C2门无影响。
5 总结和建议
当前体表污染准则满足GB18871的要求，但其判定细则各家电厂不尽一致且无标准可以溯源。当前程序对于体表污染的响应和去污有比较具体的要求，但对于污染确认和去污不净的人员解控要求未做细致规定。结合工作实际执行建议：
1）持续跟进确认体表污染准则的溯源和合理性；
2）参考国外电站程序，明确污染确认细则、明确颈部以上污染去污后通过C2门时记录C2门各个通道计数（cps/Bq）及进行WBC测量要求；
3）明确WBC跟踪测量要求及WBC测量结果大于MDA时的响应行动。
通过标准源试验可以确定人员体表污染去污后满足RCA解控要求（＜0.4Bq/cm2）但仍可能在WBC测量时产生较大计数（Bq），主要原因为WBC使用体模进行校正，测量体表污染时会导致其计数相对增加、引用相对较小探测效率（有体模时）后会使得其放射性活度较实际值偏大（试验数据约6倍）。体内摄入量小于1%ALI时（体内污染事件，主要核素1%ALI活度为104Bq量级）对通过C2门无影响。
仅基于试验结果，初步判断如下：
ü 仅基于试验结果，发生体表污染通过C2门探头无计数响应， WBC测量结果＜6436Bq时，需考虑潜在体内摄入；
ü 仅基于试验结果，若发生体表污染通过C2门时正面有计数且WBC测量结果大于C2门计数6倍时需考虑潜在体内摄入；
ü 经过跟踪测量至少3次后可准确评定摄入量和摄入方式；
ü 潜在体内摄入时需每天WBC跟踪测量直至小于MDA。
参考文献：
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[2] 张铮铮，杨俊武，顾海荣, 浅析核电站人员体表污染管理与评价, 辐射防护（第4卷），2020;
[3] 潘自强. 辐射安全手册[M].北京：科学出版社，2011；
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