201211内陆核电厂排放氚的辐射环境影响评价

对 叶 类 植 物 ， 其 中 HTO 的 浓 度 可 用
Murphy 公式进行计算[13]：
! " HTO
Cpfw =WCp
RH·Ca Ha
+（1-RH）CS
γ （2）
HTO
式中， Cpfw 为大气释放的 HTO 进入植物中的
浓度， Bq/kg 鲜重； WCp 植物含水率， L/kg 鲜重； RH 为相对湿度， 无量纲； γ 为 HTO 蒸汽压与
在氚的辐射环境影响建模方面， 早期的 模型大多只考虑以氚化水 （HTO） 形态的气态 途径排放[5，6]， 对有机结合氚 （OBT） 以及液态
途径排放的氚较少考虑。 OBT 在人体内的生 物半衰期长， 对人体的食入剂量转换因子约为 HTO 的 2 倍[7]， OBT 被认为是对人体造成辐射 剂量的重要来源 ， [8-10] 因此需考虑环境介质不 同化学形态氚的相互转化； 核电厂液态排放氚 的量要比气态排放氚的量大得多， 对内陆核电 厂来说， 液态流出物的受纳水体又多为居民用 水和作物灌溉所用， 由液态排放的氚对环境造 成的影响也可能要比气态排放氚的影响大得多。
算模型。 氚也是一种天然核素， 本文不考虑 天然氚本底的影响， 尽管它也可能会对核电 厂排放氚在形成 OBT 方面会有某种程度的竞 争效应。
1 内陆核电厂排放氚在环境中的传输
1.1 气态排放氚的迁移转化模型
（1） 环境中 HTO 的大气扩散过程
核电厂气态流出物中的氚主要以 HTO 的
形式通过烟囱进行高架释放， 并在大气环境
近年来 IAEA 组织了辐射安全环境建模项 目 （EMRAS）， 对氚的辐射剂量模型进行了卓 有 成 效 的 讨 论 。 [11] 在 2010 年 该 项 目 形 成 的 IAEA% TRS% 472 号 报 告 中 ， 给 出 了 氚 （包 括 HTO 和 OBT） 在陆地环境中传输和转化的基 本模型及参数 。 [12] 本文基于 IAEA%TRS%472 号 报告， 提出内陆核电厂典型环境条件下以气态 和液态形式排放氚分别在环境中的迁移转化模 型及公众辐射剂量评价方法， 并增加氚通过饮 用水和农田灌溉途径对公众造成辐射影响的计
HTO
HTO
HTO
Cafw =CRa ·CRf ·（1-f OBT）
OBT
OBT
OBT
+CRa ·CRf ·（1-f OBT）
（5）
OBT
HTO
HTO HTO
Cafw =CRa ·CRf ·f OBT
OBT
OBT OBT
+CRa ·CRf ·f OBT %%%%%%%%%%%% （6）
HTO
OBT
式中， Cafw 和 Cafw 分别表示动物体内 HTO 和
后， 可由水生生物吸收。 由于淡水系统主要
消费生物为鱼类， 主要考虑 HTO 从水体到鱼
类体内的转移。 HTO 从水体向鱼类体内转移
可由下式计算[12]：
HTO
Cffw =WC·f CW%%%%%%%%%%%%%% （7）
上官志洪等：内陆核电厂排放氚的辐射环境影响评价
·67·
HTO
式中， Cffw 为鱼类体内 HTO 的浓度， Bq/kg 鲜重； WCf 为淡水鱼类含水量， L/kg 鲜重； CW 为水体 中 HTO 的浓度， Bq/L。
H2O 蒸汽压之比， γ＝0.909。 该式实际上考虑 了来自大气和土壤水的贡献。 对水果、 根块
作物、 谷物 （水稻） 等， 来自土壤中的 HTO
的份额较大。 因此实际计算中可以假定一个
来源于大气水分与土壤水 中 HTO 浓 度 的 份
额[14]， 假定来源于土壤水中 HTO 的份额为 η，
因此有：
鱼类体内 OBT 的浓度可由下式计算[12]：
OBT
Cffw = （1-WC）f ·WEQ·f R·f CW%%%%%%% （8）
OBT
式中， Cffw 为鱼类体内的 OBT 的浓度， Bq/kg 鲜重； WEQf 为水等价因子， L/kg 干重 ； Rf 为分配因 子， 反映鱼类 OBT 干物质在燃烧过程中氚对 氢的同位素甄别效应。
氚在核电厂反应堆中产生量大， 且不能 通过常规的三废系统进行处理， 因此氚是核 电厂排放量最大的放射性核素之一， 氚对环 境和公众的影响一直是核工业界、 环境监管 部门共同关心的话题 。 [1-3] 对于内陆核电厂， 液态流出物的受纳水体主要为内陆河流或湖 泊、 水库， 这些水体对核电厂液态排放放射 性物质的稀释能力可能较沿海核电厂受纳水 体 （海洋） 要小得多。 内陆厂址受纳水体的 这种特殊性使得氚在内陆核电厂环境中存在 累积趋势[4]， 加上这些水体多为居民用水和农 田灌溉水源， 内陆核电厂排放的氚对环境生 态和公众的辐射影响将引起更多的关注。 因 此， 对内陆核电厂排放氚辐射影响的研究可 指导核设施流出物排放控制管理、 饮用控制、 职业人员辐射风险评价和公众辐射剂量评价。
HTO
Cpfw =η·CS+（1-η）·Ca%/Ha%%%%%% （3）
HTO 进入植物中后， 部分将转化为 OBT。
植பைடு நூலகம்中 OBT 的浓度可由下式进行计算[12]：
OBT
HTO
Cpfw =（1-WCp）·WEQP·RP·Cpfw /WCp% （4）
OBT
式中， Cpfw 为 HTO 进入植物后转化为 OBT 的
中迁移扩散。 传统的评价方法是采用高斯烟
羽模式进行计算。
（2） 气态排放 HTO 进入土壤、 地表水和
植物
核电厂气态排放的 HTO 进入土壤中的浓
度 CS 可由下式进行计算[12]： CS=CRS·a Ca%/Ha%%%%%%%%%%%%%%%%% （1）
式中， CRSa 为 HTO 从土壤到空气水分的比例 常数， 一般可取 0.3， Ca 为空气中 HTO 的浓 度， Bq/m3， Ha 为空气绝对湿度， L/m3。
HTO
物， 可在式 （5） 和式 （6） 中的参数 CRf 以
OBT
及 CRf 计入来源于液态排放氚途径的份额。
2 内陆核电厂排放氚对公众的辐射影响
2.1 照射途径 内陆核电厂排放氚对人体的影响主要考
虑内照射途径， 主要包括： 吸入、 食入、 饮 水和皮肤吸收， 详见图 1。 2.2 大气环境和受纳水体中氚的浓度
5.71×108%m3， 蓄水面积 54.8%km2， 集水面积 2%450%km2， 水库 30 年枯水流量 28.79%m3/s， 液 态 氚 年 排 放 量 为 150% TBq （4 台 AP1000 机 组）， 根据 IAEA%SRS%19 号报告给出的方法进 行估算[15]， 则该水库在枯水年水体中氚的平均 浓度约为 160%Bq/L， 该结果未计入因气载排放 经沉降和集雨汇入的贡献。 需要说明， 该结果 已超过了国家标准 《核电厂放射性液态流出物 排放技术要求》（GB%14587—2011） 中规定的滨 湖、 滨河核电厂液态流出物排放口下游 1%km 处水体氚浓度为 100%Bq/L 的控制标准， 这表 明该厂址对液态排放氚的环境容量是有限的。 考虑到采用了 30 年枯水流量进行估算， 该计 算结果是偏保守的。 需要指出的是， 通过此处 估算可以看出， 氚排放将成为今后制约我国内 陆核电厂建设和发展的重要因素。 2.3 动植物体内氚的浓度
OBT
为 Bq/L。 CRf 为动物所有摄入 OBT 的平均浓
HTO
OBT
度， 单位为 Bq/kg 干重。 f OBT 和 f OBT 分别表示
动物摄入 HTO 和 OBT 后转化为动物本身 OBT
的份额。
1.2 液态排放氚的比活度模型
（1） 液态排放氚在河流和湖泊中的水弥
散估算模型
内陆核电厂液态排放进入河流或湖泊中
的氚的浓度水平可根据 IAEA%SRS%19 号报告推
荐计算模式进行计算[15]。 需要说明， 实际计算
过程中， 还可以考虑由气态排放途径通过降
雨和径流汇入进入受纳水体的贡献。 在本文
模型计算中， 由于缺少必要的环境参数， 对
此途径未作考虑。
（2） 液态排放氚在鱼类生物中的转移
从核电厂释放的 HTO 在水体中稀释扩散
核电厂排放的氚进入空气和受纳水体后将 进一步转移进入周围环境中的动植物体内。 选 取植物产品包括谷类、 豆类、 蔬菜、 水果， 动 物产品包括肉类 （猪肉）、 奶类 （牛奶） 和蛋 类 （鸡蛋）。 以下将根据 IAEA%TRS%472 号报告 给出的方法和内陆核电厂厂址的环境参数， 估 算厂址附近居民食物中 HTO 与 OBT 的浓度。 植物中的 HTO 来自土壤和植物叶片对空气的
收稿日期：2010-07-27 基金项目：中国广东核电集团科研项目基金资助项目（项目编号：CGNPC-T-2008-061）。 作者简介：上官志洪（1965—），男，1991 年毕业于南京大学水文地质专业，高级工程师。 E-mail：hyj231@
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辐射防护
第 32 卷 第 2 期
（3） 液态排放氚在陆生生物中的转移 液态排放的氚进入受纳水体后可通过灌 溉进入环境的植物中 （特别是农作物）， 陆生 动物可以通过食入这些植物以及饮水摄入液 态排放的氚。 估算陆生动植物体内的 HTO 或 OBT 的浓度， 可以假定一个来源于液态排放 氚进入其体内的份额。 对陆生植物， 可以考 虑在式 （3） 计入灌溉用水的份额； 对陆生动
HTO
OBT
OBT 的浓度， Bq/kg 鲜重； CRa 和 CRa 分别表
示 HTO 和 OBT 的 转 移 因 子 ， 单 位 分 别 为
（Bq/kg 鲜重）（ / Bq/L）和（Bq/kg 鲜重）（ / Bq/kg 干重）。
HTO
CRf 为动物所有摄入水中 HTO 的平均浓度，
包括食入、 饮水、 吸入和皮肤吸收等， 单位