CN106468777B - 核电厂气态放射性物质的年辐射剂量计算方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种正常工况下核电厂气态放射性物质的年辐射剂量计算方法及系统，属于核电厂辐射环境影响评估技术领域。该方法包括：采集待评价区域用于计算核电厂气态放射性核素的年有效辐射剂量的源数据，根据源数据计算出气态放射性核素对区域内居民造成的公众个人年有效辐射剂量，并根据所述公众个人年有效辐射剂量和区域内的居民数量计算得到气态放射性核素所造成的集体年有效辐射剂量。通过本发明所提供的方法及系统，能够计算出气体放射性污染物排放点周围80km范围内各子区公众所受到的个人和集体的年有效辐射剂量，满足了开展核电厂正常运行期间对周围公众产生的年辐射影响评价的需要。
Description
技术领域
本发明涉及核电厂辐射环境影响评估技术领域，具体涉及一种正常工况下核电厂气态放射性物质排放的年辐射剂量计算方法及系统。
背景技术
为了提高核辐射环境质量评价工作的科学性，改善环境质量，保证公众的辐射安全，国家环境保护局发布了国家标准GB11215-89《核辐射环境质量评价一般规定》，该标准规定了核辐射环境评价的一般原则和应遵循的技术规定。
根据上述国家标准的要求，核电站运行期间需对因放射性物质释放所致电站周围80km范围内公众接受的剂量进行计算和评价。本发明正是为了满足上述要求，而提供了一种核电厂放射性物质的年辐射剂量计算方法及系统，该方法及系统根据核电厂正常运行期间放射性物质的排放量和厂址环境特征以及公众生活习惯和食物链等参数，采用适合厂址特征的放射性物质在周围大气的传输、扩散和沉积模式以及公众年辐射剂量计算模式，计算周围80km范围内各子区公众所受到的个人有效剂量和集体有效剂量，并对关键居民组、关键照射途径和关键核素进行计算分析和评价，以满足开展核电厂正常运行期间对周围公众产生的辐射影响评价的需要。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种正常工况下核电厂气态放射性物质的年年辐射剂量计算方法及系统，通过该方法及系统，能够计算出气体放射性污染物排放点周围80km范围内各子区公众所受到的个人和集体有效年辐射剂量。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种核电厂气态放射性物质的年辐射剂量计算方法，包括以下步骤：
(1)采集待评价区域用于计算核电厂气态放射性核素的年有效辐射剂量的源数据；
所述源数据包括每年的气态放射性核素监测数据、气象监测数据、固定参数和模式参数；所述固定参数包括待评价区域的居民及其生活习性数据、区域内的下垫面与建筑物特征和气态放射性核素的衰变常数、剂量转换因子、冲洗系数、干沉积速度、浓集因子；所述模式参数包括气态放射性核素的扩散参数、混合层高度和排放物理参数；
(2)根据所述源数据计算待评价区域的气态放射性核素对区域内公众个人所造成的年有效辐射剂量De，计算公式为：
De＝Dea+Deg+Deh+Dee
式中，
Dea表示公众个人浸没于含有放射性核素的空气中所致的年有效辐射剂量；
Deg表示气态放射性核素沉积在地面对公众个人所致的年有效辐射剂量；
Deh表示公众个人吸入气态放射性核素污染的空气所致的年有效辐射剂量；
Dee表示公众个人摄入有气态放射性核素沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量；
(3)根据气态放射性核素对区域内公众个人所造成的年有效辐射剂量和区域内居民的数量，计算气态放射性核素对区域内公众集体所造成的年有效辐射剂量D，计算公式为：
D＝De×P
其中，P表示待评价区域内的公众人口数量。
本发明实施例中还提供了一种核电厂气态放射性物质的年辐射剂量计算系统，包括：
源数据采集子系统，用于采集待评价区域用于计算核电厂气态放射性核素的年有效辐射剂量的源数据；
所述源数据包括每年的气态放射性核素监测数据、气象监测数据、固定参数和模式参数；所述固定参数包括待评价区域的居民及其生活习性数据、区域内的下垫面与建筑物特征和气态放射性核素的衰变常数、剂量转换因子、冲洗系数、干沉积速度、浓集因子；所述模式参数包括气态放射性核素的扩散参数、混合层高度和排放物理参数；
个人年有效辐射剂量计算子系统，用于根据所述源数据计算待评价区域的气态放射性核素对区域内公众个人所造成的年有效辐射剂量De，计算公式为：
De＝Dea+Deg+Deh+Dee
式中，
Dea表示公众个人浸没于含有放射性核素的空气中所致的年有效辐射剂量；
Deg表示气态放射性核素沉积在地面对公众个人所致的年有效辐射剂量；
Deh表示公众个人吸入气态放射性核素污染的空气所致的年有效辐射剂量；
Dee表示公众个人摄入有气态放射性核素沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量；
集体年有效辐射剂量计算子系统，用于根据气态放射性核素对区域内公众个人所造成的年有效辐射剂量和区域内居民的数量，计算气态放射性核素对区域内公众集体所造成的年有效辐射剂量D，计算公式为：
D＝De×P
其中，P表示待评价区域内的公众人口数量。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种能够计算出气态放射性污染物排放点周围80km范围内各子区公众所受到的个人和集体有效年辐射剂量的方法，该方法满足了开展核电厂正常运行期间对周围公众产生的辐射影响评价的需要，且通过该方法能够对气态放射性污染物对区域内的关键居民组所造成的影响进行计算分析和评价。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种核电厂气态放射性物质的年辐射剂量计算方法的流程图；
图2为本发明实施例二提供的一种核电厂气态放射性物质的年辐射剂量计算方法的流程图；
图3为本发明具体实施方式中提供的一种核电厂气态放射性物质的年辐射剂量计算系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合说明书附图与具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
实施例一
图1示出了本实施例提供的一种核电厂气态放射性物质排放所致的年辐射剂量计算方法的流程图，该方法可以包括以下步骤：
步骤S101：采集待评价区域用于计算核电厂气态放射性核素的年有效辐射剂量的源数据；
本实施方式中，所述待评价区域是指以核电站放射性污染物排放点为中心，以80KM为半径画圆所覆盖的区域，即国家标准GB11215-89中规定的需要进行放射性物质释放对公众造成的年辐射剂量进行计算和评价的区域范围。
所述源数据包括核电厂每年的气态放射性核素监测数据、气象监测数据、固定参数和模式参数；所述固定参数包括待评价区域的居民及其生活习性数据、区域内的下垫面与建筑物特征和气态放射性核素的衰变常数、剂量转换因子、冲洗系数、干沉积速度、浓集因子等；所述模式参数包括气态放射性核素的扩散参数、混合层高度和排放物理参数等。
其中，所述气态放射性核素监测数据即源项，核电站释放到环境中的气态放射性污染物的数量和成分；所述气象监测数据包括风向、风速、稳定度和降雨等；所述居民及其生活习性数据包括居民的数量、年龄、职业、生活习性和食谱等。所述排放物理参数包括放射性核素的排放高度、排放烟囱内径、排放速度、安全壳高度以及建筑物迎风面积等等。
本实施方式中，气态放射性核素在大气迁移和扩散过程中对人照射途径主要考虑以下几种：
·浸没在含放射性物质的空气中受到的外照射；
·沉积在地面的放射性物质造成的外照射；
·食入有放射性沉积的粮食、蔬菜、水果等造成的内照射；
·食入有放射性沉积的饲料喂养牲畜的肉、奶等造成的内照射；
·吸入含放射性物质的空气产生的内照射。
本实施方式中，在计算中所使用的剂量转换因子，对于浸没外照射和地表沉积外照射，取自美国联邦导则12号报告(1993)《空气、水和土壤中核素导致的外照射》，其中Cs-137的剂量转换因子考虑了其衰变子体Ba-137m的贡献；食入、吸入内照射剂量转换因子取自《电离辐射防护和辐射源安全基本标准》(GB18871-2002)；各核素的转移系数和浓集因子取自IAEA安全丛书19号报告；剂量计算中所用的居民食谱数据、生活习性数据、动植物养殖和种植数据以及人口数据，使用中国辐射防护研究院2010年完成的《厂址周围人口和人口分布及食谱调查专题报告》。
步骤S102：计算待评价区域的气态放射性核素对区域内公众个人所造成的年有效辐射剂量；
步骤S103：计算气态放射性核素对区域内公众集体所造成的集体年有效辐射剂量。
本实施例中，根据步骤S100中所获取的源数据计算待评价区域的气态放射性核素对区域内公众个人所造成的年有效辐射剂量De的公式为：
De＝Dea+Deg+Deh+Dee
式中，
Dea表示公众个人浸没于含有放射性核素的空气中所致的年有效辐射剂量；
Deg表示气态放射性核素沉积在地面对公众个人所致的年有效辐射剂量；
Deh表示公众个人吸入气态放射性核素污染的空气所致的年有效辐射剂量；
Dee表示公众个人摄入有气态放射性核素沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量；
完成气态放射性核素对公众个人所造成的年有效辐射剂量计算后，根据气态放射性核素对区域内公众个人所造成的年有效辐射剂量和区域内居民的数量，计算气态放射性核素对区域内公众集体所造成的年有效辐射剂量D，计算公式为：
D＝De×P
其中，P表示待评价区域内的公众人口数量。
实施例二
图2示出了本发明实施例中提供的一种核电厂气态放射性物质的辐射剂量计算方法的流程图，该方法可以包括以下步骤：
步骤S201：采集待评价区域用于计算核电厂气态放射性核素的年有效辐射剂量的源数据；
步骤S202：对待评价区域进行子区划分，计算气态放射性核素对各子区内公众个人所造成的年有效辐射剂量；
为了满足大气弥散计算的需要，在计算年均大气弥散因子之前，首先依据《核电厂厂址选择的大气弥散问题》(HAD101/02)建议的方法计算厂址地区四维联合频率(风向、风速、稳定度和降雨)和三维联合频率(风向、风速和稳定度)，本实施方式中，四维联合频率的降雨分成5档，无雨、小雨、中雨、大雨和暴雨，划分方法依据《实用气象手册》；风速分6个等级，即0.0～0.5m/s、0.6～1.9m/s、2.0～2.9m/s、3.0～4.9m/s、5.0～5.9m/s和≥6.0m/s；风向取16个方位；稳定度取6类(大气稳定度分类方法国标原子能机构IAEA推荐的ΔT-u分类法)。
本实施方式中，还需要对待评价区域进行评价子区划分，计算每个评价子区的年均大气弥散因子，采用扇形网格法对待评价区域进行评价子区划分，以计算各评价子区在正常运行工况下的空气中污染物年均浓度分布。网格的划分方法如下：以核电站放射性污染物排放点为中心，以80KM为半径画圆，将该院按照16个范围划分得到16个扇形区，再在径向80km范围内，按半径为1、2、3、5、10、20、30、40、50、60、70、80km划分为12个圆环，总共划分为16×12＝192个子区，在计算时取圆环中心径距为0.5、1.5、2.5、4.0、7.5、15、25、35、45、55、65、75km。
完成子区的划分后，建立气态放射性核素在大气中的弥散模式：核电厂正常运行时，气态放射性核素在大气中迁移和扩散主要根据厂址气象铁塔观测的整年气象数据，由上述厂址地区风向、风速、稳定度联合频率，采用高斯烟羽扩散模式，应用中辐院ROULEA-2.0程序计算年均大气弥散因子和相对干沉积因子(ROULEA-2.0是在ROULEA-1.0基础上进一步完善的升级版本，ROULEA-1.0为国家环境保护局“八五”攻关项目“600MWe核电站放射性排出物环境弥散及其后果研究”的成果，可参阅中国辐射防护研究院编写的《核电厂正常运行与事故工况下放射性释放所致公众辐射剂量计算系统用户手册》)。ROULEA-2.0按照美国RG1.111《估计轻水堆正常释放的气态物质的大气迁移和扩散方法》(美国核管会开发，用来计算轻水堆核电站正常运行释放的气态物质的大气弥散因子和干沉积因子)以及我国核安全局《核电厂厂址选择的大气弥散问题》(HAD101/02)中的模型方法，它的模型中考虑了混合释放、烟云抬升、烟云下洗以及建筑物尾流和静风的影响。
本实施例中，根据源数据计算待评价区域的气态放射性核素对区域内公众个人所造成的年有效辐射剂量的具体方式如下：
1)根据待评价区域中的公民生活的不同区域与核电厂厂址的距离和方位将待评价区域划分为多个子区；将公众个人生活所在的子区记为本子区，本子区之外的子区记为评价子区；
2)计算气态放射性核素对不同子区的公众个人所造成的年有效辐射剂量，包括：
①计算公众个人浸没于污染的半无线烟云中所致的年有效辐射剂量Dea，计算公式为：
其中，χi表示公众个人所在的本子区的地面空气中气态放射性核素i的浓度，单位为Bq/m3；
DFai表示公众个人浸没于本子区的污染的半无线烟云中放射性核素i的有效剂量转换因子，单位为(Sv/a)/(Bq/m3)；
空气中气态放射性核素i的浓度χi＝3.17×10-8Qi(X/Q)i
式中，Qi表示核素i的气态年均释放率；
(X/Q)i表示放射性核素i在本子区的年均大气弥散因子，单位s/m3；
3.17×10-8为a/s的换算系数。
②计算气态放射性核素沉积在地面对公众个人所致的年有效辐射剂量Deg，计算公式为：
λgi＝λi+λg
其中，Wi表示核素i在公众个人所在的本子区的地面沉积率，单位Bq/(m2.d)；
λi表示气态放射性核素i的衰变常数，单位1/d；
λgi表示气态放射性核素i在本子区的陆地环境的有效去除常数，单位1/d；
λg表示气态放射性核素在本子区的陆地环境中的物理去除常数，单位1/d；
tg表示气态放射性核素在本子区的地面上沉积的累积时间，单位d；
DFsi表示沉积物中气态放射性核素i在本子区的有效剂量转换因子，单位(Sv/h)/(Bq/m2)；
8760表示h/a的换算系数。
③计算公众个人吸入气态放射性核素污染的空气所致的年有效辐射剂量Deh，计算公式为：
其中，χi表示公众个人所在本子区的地面空气中气态放射性核素i的浓度，单位为Bq/m3；
Br表示公众个人的呼吸率，m3/h；
DFhi表示公众个人吸入气态放射性核素i的有效剂量转换因子，单位Sv/Bq；
8760表示h/a的换算系数。
④计算公众个人摄入有气态放射性核素沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量Dee，计算公式为：
Dee＝Dee1+Dee2+Dee3
其中，Dee1表示公众个人摄入的除3H和14C外的气态放射性核素沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量；
Dee2表示公众个人摄入3H沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量；
Dee3＝公众个人摄入14C沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量；
⑤计算气态放射性核素对区域内公众个人所造成的年有效辐射剂量De，计算公式为：
De＝Dea+Deg+Deh+Dee。
本实施例中，步骤④中，公众个人摄入有气态放射性核素沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量Dee的计算方式为：
I.公众个人摄入的除3H和14C外的气态放射性核素沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量Dee1的计算公式为：
其中，Uv、Ul、Uf和Um分别表示公众个人作物、蔬菜、肉类和牛奶消费量，单位为kg/a或L/a；
FV1、Fl1、Ff1和Fm1分别表示公众个人食用本子区内生产作物、蔬菜、肉类和牛奶的份额，无量纲；
FV2、Fl2、Ff2和Fm2分别表示公众个人食用评价子区的生产作物、蔬菜、肉类和牛奶的份额，无量纲；
Cv1i、Cl1i、Cf1i和Cm1i分别表示本子区生产的作物、蔬菜、肉类和牛奶内气态放射性核素i的含量，单位Bq/kg或Bg/L；
TV表示作物从收获到被消费的时间间隔，单位d；
Tl表示蔬菜从收获到被消费的时间间隔，单位d；
Tf表示产肉动物从屠宰到被消费的时间间隔，单位d；
Tm表示从挤牛奶到牛奶被消费的时间间隔，单位d；
λi表示放射性核素i的衰变常数，单位1/d；
Cv2i、Cl2i、Cf2i和Cm2i分别表示评价子区生产作物、蔬菜、肉类和牛奶的加权平均放射性核素i的含量，单位为Bq/kg或Bg/L，其通用计算公式为，
其中，
Cki分别表示不包括本子区的评价子区内第k个子区(简称k子区)生产的作物、蔬菜、肉类和牛奶内放射性核素i的含量，Bq/kg或Bg/L；
Pk分别表示不包括本子区的评价子区内k子区作物、蔬菜的种植面积(m2)、产肉和产奶动物头数(头)。
II、氚3H辐射剂量计算
与其它核素相比，3H和14C与环境的相互作用很特殊，因此3H和14C在ROULEA-2.0中被特殊处理。3H和14C的稳态形式在人类身体、人们的食物和饮水中构成了它们元素的非常大的份额。用于计算其它放射性核素在土壤、植物、动物和人体内含量的迁移模式并不能应用于这两种核素，因为它们的稳定形态以饱和形式存在，它们的饱和效应是相当显著的。
氚以HT或T2的形态被释放到大气中，氚原子会与空气中水分子中的氢原子进行交换，因此，烟云中就含有HTO，然后氚随水一起在环境中迁移。考虑食入食物途径3H的剂量贡献时，采用和其它核素完全不同的处理方法，因为它们的稳定形态以饱和形式存在，认为食物中的3H和空气中的3H达到平衡，食入3H导致的剂量正比于环境中3H的浓度。即公众个人摄入3H沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量Dee2正比于环境中3H的浓度，Dee2的计算公式为：
Dee2＝Dv+Db+Dc
Dv＝rv·Cf(fv1χ+fv2χy)
Db＝rb·Cf(fb1χ+fb2χb)
Dc＝rc·Cf(fc1χ+fc2χc)
其中，Dv表示食入蔬菜中的3H导致的年有效辐射剂量，单位Sv/a；
Db表示食入肉中的3H导致的年有效辐射剂量，单位Sv/a；
Dc表示食入牛奶中的3H导致的年有效辐射剂量，单位Sv/a；
rv、rb、rc分别表示来自于蔬菜的、肉的和牛奶的3H的份额，无量纲；
假设，蔬菜的含水量：82.4％，Tv＝每天蔬菜的消费量，kg；肉的含水量：62.3％，Tb＝每天肉的消费量，kg；牛奶的含水量：87.5％，Tc＝每天牛奶的消费量，kg。
Cf表示3H的食入剂量转换因子，单位Sv·m3/Bq·a；
fv1、fb1、fc1分别表示食入本子区内蔬菜，肉和牛奶的份额，无量纲；
χ表示本子区地面空气中的3H浓度，单位Bq/m3；
fv2、fb2、fc2分别表示食入的评价子区内的蔬菜、肉和牛奶的平均的份额；
χv，χb，χc分别表示评价子区内地面空气中对于蔬菜、肉和牛奶的加权平均3H的含量，单位Bq/m3，其计算公式为，
其中，χvk分别表示不包括本子区的评价子区内k子区地面附近空气中加权平均3H的含量，Bq/m3；Pk分别表示不包括本子区的评价区内k子区蔬菜的种植面积(m2)、产肉和产奶动物头数(头)。
III、C-14的辐射剂量计算
如果14C以CO2的形态释放，它将和空气中的CO2混合，参与植物的光合作用。牛、羊吃草，将摄入草中的14C，人吃这些动物的肉和奶或食入蔬菜，将食入14C。在计算14C的剂量时，认为食物内的14C和空气中的14C达到平衡。公众个人摄入14C沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量Dee3正比于环境中14C的浓度，Dee3计算公式为：
Dee3＝Dv+Db+Dc
其中，Dv表示食入蔬菜中的14C导致的年有效辐射剂量，Sv/a；
Db表示食入肉中的14C导致的年有效辐射剂量，Sv/a；
Dc表示食入牛奶中的14C导致的年有效辐射剂量，Sv/a；
Tv表示每天的蔬菜消费量，kg；
Tb表示每天的肉消费量，kg；
Tc表示每天的牛奶消费量，kg；
C表示14C的食入剂量转换因子，Sv·m3/Bq·a；
fv1,fb1,fc1分别食入本子区内蔬菜，肉和牛奶的份额；
fv2,fb2,fc2＝食入不包括本子区的评价子区内蔬菜，肉和牛奶的平均的份额。
χ表示本子区地面空气中的14C浓度，Bq/m3；
χv，χb，χc分别表示评价区(不包括本子区)内地面附近空气中加权平均14C的含量，Bq/m3，其计算公式为，
其中，Xvk分别表示不包括本子区的评价区内k子区地面附近空气中加权平均14C的含量，Bq/m3；
Pk分别表示不包括本子区的评价区内k子区蔬菜的种植面积(m2)、产肉和产奶动物头数(头)；
在考虑C-14的剂量影响时，一般认为，只有以二氧化碳形式存在的C-14才能通过光合作用被植物吸收，并通过食物链进入人体，造成食入内照射，因而只考虑以CO2形态释放的C-14的剂量影响。IAEA421号报告(2004年)中提出，欧洲和美国的压水堆核电厂以CO2形态释放的C-14的份额为5～25％，从偏保守角度考虑，本实施例中采用25％。因此，在计算中根据CO2释放监测结果确定C-14的释放源项。
步骤S203：根据气态放射性核素对各子区内公众个人所造成的年有效辐射剂量和各子区内的居民数量，计算气态放射性核素对各子区的公众集体所造成的集体年有效辐射剂量。
本实施例中，计算气态放射性核素对各子区的公众集体所造成的年有效辐射剂量，计算公式为：
Dk＝Dek×Pk
其中，Dk表示气态放射性核素对第k个子区的公众集体所造成的年有效辐射剂量，Dek表示气态放射性核素对第k个子区中的公众个人所造成的年有效辐射剂量，Pk表示第k个子区中的公众人口数量。
此时，气态放射性核素对整个待评价区域内公众集体所造成的年有效辐射剂量D为：
其中，n为子区的个数。
在实际应用中，由于不同区域内公众居民的膳食、生活习性以及剂量转换因子的不同，在计算气态放射性核素对每个评价子区内居民造成的个人年有效辐射剂量和集体年有效辐射剂量时，可以根据居民的年龄，将每个评价子区的居民划分为成年组、青少年组、儿童组和婴儿组四个年龄组，之后再计算出气态放射性核素对各评价子区内各年龄组的居民造成的个人年有效辐射剂量和集体年有效辐射剂量。本实施方式中，在确定关键居民组时，将公众个人分为四个年龄组，即成人组(>17岁)、青少年组(7-17岁)、儿童组(2-6岁)和婴儿组(<2岁)。同时，可以将成人根据职业的不同分为三类，分别为渔民、农民和城镇居民，分别对不同年龄组和职业的公众个人计算器所受的最大年有效辐射剂量。
在计算80km范围内公众的集体剂量时，首先使用各年龄组和职业的平均食谱和生活习性因子，得到80km范围内各子区内各年龄组和成人中农民(城镇居民的剂量用农民代替，因为各子区城镇居民的个人剂量略小于农民的个人剂量；另外，80km范围内渔民所占比例非常小，在集体剂量计算时不考虑)的个人平均受照有效剂量；然后根据各年龄组的人口比例，得到他们在各子区分别的人口数。使用各子区内各年龄组的个人平均受照有效剂量分别乘以各子区相应的人口数，得到他们分别的半径80km内的集体剂量，相加得到半径80km内各子区气态途径导致的总集体剂量。
需要说明的是，本实施方式中，所述气态放射性核素对公众个人所造成的年有效辐射剂量和对公众集体所造成的年有效辐射剂量均是指年度有效辐射剂量。本发明所述的方法适用于核电厂正常工况下的年有效辐射剂量的评估与计算，如滨海核电厂的以气态途径排放的放射性核素对厂址半径80km范围内的公众所造成的个人年有效辐射剂量和集体年有效辐射剂量。
在完成年有效辐射剂量的计算后，可以将计算结果以及计算过程中计算出的中间量(如年均大气弥散因子等)绘制成图表。例如，可绘制GIS上的核素浓度等值线、年有效辐射剂量等值线图等，可以直观的显示出各子区公众个人所受的有效剂量，各核素对各个子区公众个人所造成的有效剂量、关键点(根据需要选定)处公众个人由各核素和各种照射途径造成的有效剂量等等；也可以可挑选气态放射性核素中的某些核素或所有核素的大气弥散因子、干沉积因子、湿沉积因子输出等，绘制的图表可直接用来编写核电厂剂量评价报告。
本发明实施例中还提供了一种核电厂气态放射性物质的辐射剂量计算系统，如图3所示，该系统主要包括源数据采集子系统100、个人年有效辐射剂量计算子系统200和集体年有效辐射剂量计算子系统300。
源数据采集子系统100，用于采集待评价区域用于计算核电厂气态放射性核素的辐射剂量的源数据；
所述源数据包括核电厂每年的气态放射性核素监测数据、气象监测数据、固定参数和模式参数；所述固定参数包括待评价区域的居民及其生活习性数据、区域内的下垫面与建筑物特征和气态放射性核素的衰变常数、剂量转换因子、冲洗系数、干沉积速度、浓集因子；所述模式参数包括气态放射性核素的扩散参数、混合层高度和排放物理参数；
个人年有效辐射剂量计算子系统200，用于根据所述源数据计算待评价区域的气态放射性核素对区域内公众个人所造成的年有效辐射剂量De，计算公式为：
De＝Dea+Deg+Deh+Dee
式中，
Dea表示公众个人浸没于含有放射性核素的空气中所致的年有效辐射剂量；
Deg表示气态放射性核素沉积在地面对公众个人所致的年有效辐射剂量；
Deh表示公众个人吸入气态放射性核素污染的空气所致的年有效辐射剂量；
Dee表示公众个人摄入有气态放射性核素沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量；
集体年有效辐射剂量计算子系统300，用于根据气态放射性核素对区域内公众个人所造成的年有效辐射剂量和区域内居民的数量，计算气态放射性核素对区域内公众集体所造成的年有效辐射剂量D，计算公式为：
D＝De×P
其中，P表示待评价区域内的公众人口数量。
本发明另一实施例中，所述个人年有效辐射剂量计算子系统200可以包括：
子区划分模块201，用于据待评价区域中的不同区域与核电厂厂址的距离将待评价区域划分为多个子区；将公众个人生活所在的子区记为本子区，本子区之外的子区记为评价子区；
子区个人年辐射剂量计算模块202，用于计算气态放射性核素对不同子区的公众个人所造成的年有效辐射剂量，该模块包括浸没辐射剂量计算单元、沉积外照辐射剂量计算单元、吸入辐射剂量计算单元、食物摄入辐射剂量计算单元和个人辐射剂量计算单元。
浸没年辐射剂量计算单元，用于计算公众个人浸没于污染的半无线烟云中所致的年有效辐射剂量Dea，计算公式为：
其中，χi表示公众个人所在的本子区的地面空气中气态放射性核素i的浓度；
DFai表示公众个人浸没于本子区的污染的半无线烟云中放射性核素i的有效剂量转换因子；
沉积外照年辐射剂量计算单元，用于计算气态放射性核素沉积在地面对公众个人所致的年有效辐射剂量Deg，计算公式为：
λgi＝λi+λg
其中，Wi表示核素i在公众个人所在的本子区的地面沉积率；
λi表示气态放射性核素i的衰变常数；
λgi表示气态放射性核素i在本子区的陆地环境的有效去除常数；
λg表示气态放射性核素在本子区的陆地环境中的物理去除常数；
tg表示气态放射性核素在本子区的地面上沉积的累积时间；
DFsi表示沉积物中气态放射性核素i在本子区的有效剂量转换因子；
吸入年辐射剂量计算单元，用于计算公众个人吸入气态放射性核素污染的空气所致的有效剂量Deh，计算公式为：
其中，χi表示公众个人所在本子区的地面空气中气态放射性核素i的浓度；
Br表示公众个人的呼吸率，m3/h；
DFhi表示公众个人吸入气态放射性核素i的有效剂量转换因子；
食物摄入年辐射剂量计算单元，用于计算公众个人摄入有气态放射性核素沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量Dee，计算公式为：
Dee＝Dee1+Dee2+Dee3
其中，Dee1表示公众个人摄入的除3H和14C外的气态放射性核素沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量；
Dee2表示公众个人摄入3H沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量；
Dee3＝公众个人摄入14C沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量；
个人年辐射剂量计算单元，用于计算气态放射性核素对区域内公众个人所造成的年有效辐射剂量De，计算公式为：
De＝Dea+Deg+Deh+Dee。
所述食物摄入年辐射剂量计算单元包括其他核素年辐射剂量计算子单元、氚年辐射剂量计算子单元和14C年辐射剂量计算子单元。
其他核素年辐射剂量计算子单元，用于计算公众个人摄入的除3H和14C外的气态放射性核素沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量Dee1，计算公式为：
其中，Uv、Ul、Uf和Um分别表示公众个人作物、蔬菜、肉类和牛奶消费量；
FV1、Fl1、Ff1和Fm1分别表示公众个人食用本子区内生产作物、蔬菜、肉类和牛奶的份额；
FV2、Fl2、Ff2和Fm2分别表示公众个人食用评价子区的生产作物、蔬菜、肉类和牛奶的份额；
Cv1i、Cl1i、Cf1i和Cm1i分别表示本子区生产的作物、蔬菜、肉类和牛奶内气态放射性核素i的含量；
Cv2i、Cl2i、Cf2i和Cm2i分别表示评价子区生产作物、蔬菜、肉类和牛奶的加权平均放射性核素i的含量；
TV、Tl、Tf、Tm分别表示作物从收获到被消费的时间间隔、蔬菜从收获到被消费的时间间隔、产肉动物从屠宰到被消费的时间间隔、从挤牛奶到牛奶被消费的时间间隔；
λi表示放射性核素i的衰变常数；
氚年辐射剂量计算子单元，用于计算公众个人摄入3H沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量Dee2；所述公众个人摄入3H沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量Dee2正比于环境中3H的浓度；
14C年辐射剂量计算子单元，用于计算公众个人摄入14C沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量Dee3；所述公众个人摄入14C沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量Dee3正比于环境中14C的浓度。
在将待评价区域进行子区划分后，所述集体年有效辐射剂量计算子系统300包括子区集体年辐射剂量计算模块301。
子区集体年辐射剂量计算模块301，用于计算气态放射性核素对各子区的公众集体所造成的年有效辐射剂量Dk，计算公式为：
Dk＝Dek×Pk
其中，Dk表示气态放射性核素对第k个子区的公众集体所造成的年有效辐射剂量，Dek表示气态放射性核素对第k个子区中的公众个人所造成的年有效辐射剂量，Pk表示第k个子区中的公众人口数量。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (4)
1.一种核电厂气态放射性物质的年辐射剂量计算方法，包括以下步骤：
(1)采集待评价区域用于计算核电厂气态放射性核素的年有效辐射剂量的源数据；
所述源数据包括每年的气态放射性核素监测数据、气象监测数据、固定参数和模式参数；所述固定参数包括待评价区域的居民及其生活习性数据、区域内的下垫面与建筑物特征和气态放射性核素的衰变常数、剂量转换因子、冲洗系数、干沉积速度、浓集因子；所述模式参数包括气态放射性核素的扩散参数、混合层高度和排放物理参数；
(2)根据所述源数据计算待评价区域的气态放射性核素对区域内公众个人所造成的年有效辐射剂量De，计算公式为：
De＝Dea+Deg+Deh+Dee
式中，
Dea表示公众个人浸没于污染的半无线烟云中所致的年有效辐射剂量；
Deg表示气态放射性核素沉积在地面对公众个人所致的年有效辐射剂量；
Deh表示公众个人吸入气态放射性核素污染的空气所致的年有效辐射剂量；
Dee表示公众个人摄入有气态放射性核素沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量；
(3)根据气态放射性核素对区域内公众个人所造成的年有效辐射剂量和区域内居民的数量，计算气态放射性核素对区域内公众集体所造成的年有效辐射剂量D，计算公式为：
D＝De×P
其中，P表示待评价区域内的公众人口数量；
步骤(2)中，根据所述源数据计算待评价区域的气态放射性核素对区域内公众个人所造成的年有效辐射剂量的具体方式为：
1)根据待评价区域中的居民生活的不同区域与核电厂厂址的距离与方位将待评价区域划分为多个子区；将公众个人生活所在的子区记为本子区，本子区之外的子区记为评价子区；
2)计算气态放射性核素对不同子区的公众个人所造成的年有效辐射剂量，包括：
①计算公众个人浸没于污染的半无线烟云中所致的年有效辐射剂量Dea，计算公式为：
其中，
χi表示公众个人所在的本子区的地面空气中气态放射性核素i的浓度；
DFai表示公众个人浸没于本子区的污染的半无线烟云中放射性核素i的有效剂量转换因子；
②计算气态放射性核素沉积在地面对公众个人所致的年有效辐射剂量Deg，计算公式为：
λgi＝λi+λg
其中，
Wi表示核素i在公众个人所在的本子区的地面沉积率；
λi表示气态放射性核素i的衰变常数；
λgi表示气态放射性核素i在本子区的陆地环境的有效去除常数；
λg表示气态放射性核素在本子区的陆地环境中的物理去除常数；
tg表示气态放射性核素在本子区的地面上沉积的累积时间；
DFsi表示沉积物中气态放射性核素i在本子区的有效剂量转换因子；
③计算公众个人吸入气态放射性核素污染的空气所致的年有效辐射剂量Deh，计算公式为：
其中，
χi表示公众个人所在本子区的地面空气中气态放射性核素i的浓度；
Br表示公众个人的呼吸率；
DFhi表示公众个人吸入气态放射性核素i的有效剂量转换因子；
④计算公众个人摄入有气态放射性核素沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量Dee，计算公式为：
Dee＝Dee1+Dee2+Dee3
其中，
Dee1表示公众个人摄入的除3H和14C外的气态放射性核素沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量；
Dee2表示公众个人摄入3H沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量；
Dee3＝公众个人摄入14C沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量；
⑤计算气态放射性核素对区域内公众个人所造成的年有效辐射剂量De，计算公式为：
De＝Dea+Deg+Deh+Dee；
公众个人摄入有气态放射性核素沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量Dee的计算方式为：
I、公众个人摄入的除3H和14C外的气态放射性核素沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量Dee1的计算公式为：
其中，
Uv、Ul、Uf和Um分别表示公众个人作物、蔬菜、肉类和牛奶消费量；
FV1、Fl1、Ff1和Fm1分别表示公众个人食用本子区内生产作物、蔬菜、肉类和牛奶的份额；
FV2、Fl2、Ff2和Fm2分别表示公众个人食用评价子区的生产作物、蔬菜、肉类和牛奶的份额；
Cv1i、Cl1i、Cf1i和Cm1i分别表示本子区生产的作物、蔬菜、肉类和牛奶内气态放射性核素i的含量；
Cv2i、Cl2i、Cf2i和Cm2i分别表示评价子区生产作物、蔬菜、肉类和牛奶的加权平均放射性核素i的含量；
TV、Tl、Tf、Tm分别表示作物从收获到被消费的时间间隔、蔬菜从收获到被消费的时间间隔、产肉动物从屠宰到被消费的时间间隔、从挤牛奶到牛奶被消费的时间间隔；
λi表示放射性核素i的衰变常数；
II、计算公众个人摄入3H沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量Dee2，公众个人摄入3H沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量Dee2正比于环境中3H的浓度；
III、计算公众个人摄入14C沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量Dee3，公众个人摄入14C沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量Dee3正比于环境中14C的浓度。
2.根据权利要求1所述的一种核电厂气态放射性物质的年辐射剂量计算方法，其特征在于：步骤(3)中，计算气态放射性核素对区域内公众集体所造成的年有效辐射剂量D的具体方式为：计算气态放射性核素对各子区的公众集体所造成的年有效辐射剂量，计算公式为：
Dk＝Dek×Pk
其中，
Dk表示气态放射性核素对第k个子区的公众集体所造成的年有效辐射剂量，
Dek表示气态放射性核素对第k个子区中的公众个人所造成的年有效辐射剂量，
Pk表示第k个子区中的公众人口数量。
3.一种核电厂气态放射性物质的年辐射剂量计算系统，包括：
源数据采集子系统，用于采集待评价区域用于计算核电厂气态放射性核素的年有效辐射剂量的源数据；
所述源数据包括每年的气态放射性核素监测数据、气象监测数据、固定参数和模式参数；所述固定参数包括待评价区域的居民及其生活习性数据、区域内的下垫面与建筑物特征和气态放射性核素的衰变常数、剂量转换因子、冲洗系数、干沉积速度、浓集因子；所述模式参数包括气态放射性核素的扩散参数、混合层高度和排放物理参数；
个人年有效辐射剂量计算子系统，用于根据所述源数据计算待评价区域的气态放射性核素对区域内公众个人所造成的年有效辐射剂量De，计算公式为：
De＝Dea+Deg+Deh+Dee
式中，
Dea表示公众个人浸没于含有放射性核素的空气中所致的年有效辐射剂量；
Deg表示气态放射性核素沉积在地面对公众个人所致的年有效辐射剂量；
Deh表示公众个人吸入气态放射性核素污染的空气所致的年有效辐射剂量；
Dee表示公众个人摄入有气态放射性核素沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量；
集体年有效辐射剂量计算子系统，用于根据气态放射性核素对区域内公众个人所造成的年有效辐射剂量和区域内居民的数量，计算气态放射性核素对区域内公众集体所造成的年有效辐射剂量D，计算公式为：
D＝De×P
其中，P表示待评价区域内的公众人口数量；
其中所述个人年有效辐射剂量计算子系统包括：
子区划分模块，用于据待评价区域中居民生活的不同区域与核电厂厂址的距离将待评价区域划分为多个子区；将公众个人生活所在的子区记为本子区，本子区之外的子区记为评价子区；
子区个人年辐射剂量计算模块，用于计算气态放射性核素对不同子区的公众个人所造成的年有效辐射剂量，该模块包括：
浸没年辐射剂量计算单元，用于计算公众个人浸没于污染的半无线烟云中所致的年有效辐射剂量Dea，计算公式为：
其中，
χi表示公众个人所在的本子区的地面空气中气态放射性核素i的浓度；
DFai表示公众个人浸没于本子区的污染的半无线烟云中放射性核素i的有效剂量转换因子；
沉积外照年辐射剂量计算单元，用于计算气态放射性核素沉积在地面对公众个人所致的年有效辐射剂量Deg，计算公式为：
λgi＝λi+λg
其中，
Wi表示核素i在公众个人所在的本子区的地面沉积率；
λi表示气态放射性核素i的衰变常数；
λgi表示气态放射性核素i在本子区的陆地环境的有效去除常数；
λg表示气态放射性核素在本子区的陆地环境中的物理去除常数；
tg表示气态放射性核素在本子区的地面上沉积的累积时间；
DFsi表示沉积物中气态放射性核素i在本子区的有效剂量转换因子；
吸入年辐射剂量计算单元，用于计算公众个人吸入气态放射性核素污染的空气所致的有效剂量Deh，计算公式为：
其中，
χi表示公众个人所在本子区的地面空气中气态放射性核素i的浓度；
Br表示公众个人的呼吸率；
DFhi表示公众个人吸入气态放射性核素i的有效剂量转换因子；
食物摄入年辐射剂量计算单元，用于计算公众个人摄入有气态放射性核素沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量Dee，计算公式为：
Dee＝Dee1+Dee2+Dee3
其中，
Dee1表示公众个人摄入的除3H和14C外的气态放射性核素沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量；
Dee2表示公众个人摄入3H沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量；
Dee3＝公众个人摄入14C沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量；
个人年辐射剂量计算单元，用于计算气态放射性核素对区域内公众个人所造成的年有效辐射剂量De，计算公式为：
De＝Dea+Deg+Deh+Dee；
其中食物摄入年辐射剂量计算单元包括：
其他核素年辐射剂量计算子单元，用于计算公众个人摄入的除3H和14C外的气态放射性核素沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量Dee1，计算公式为：
其中，
Uv、Ul、Uf和Um分别表示公众个人作物、蔬菜、肉类和牛奶消费量；
FV1、Fl1、Ff1和Fm1分别表示公众个人食用本子区内生产作物、蔬菜、肉类和牛奶的份额；
FV2、Fl2、Ff2和Fm2分别表示公众个人食用评价子区的生产作物、蔬菜、肉类和牛奶的份额；
Cv1i、Cl1i、Cf1i和Cm1i分别表示本子区生产的作物、蔬菜、肉类和牛奶内气态放射性核素i的含量；
Cv2i、Cl2i、Cf2i和Cm2i分别表示评价子区生产作物、蔬菜、肉类和牛奶的加权平均放射性核素i的含量；
TV、Tl、Tf、Tm分别表示作物从收获到被消费的时间间隔、蔬菜从收获到被消费的时间间隔、产肉动物从屠宰到被消费的时间间隔、从挤牛奶到牛奶被消费的时间间隔；
λi表示放射性核素i的衰变常数；
氚年辐射剂量计算子单元，用于计算公众个人摄入3H沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量Dee2；所述公众个人摄入3H沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量Dee2正比于环境中3H的浓度；
14C年辐射剂量计算子单元，用于计算公众个人摄入14C沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量Dee3；所述公众个人摄入14C沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量Dee3正比于环境中14C的浓度。
4.根据权利要求3所述的一种核电厂气态放射性物质的年辐射剂量计算系统，其特征在于：集体年有效辐射剂量计算子系统包括：
子区集体年辐射剂量计算模块，用于计算气态放射性核素对各子区的公众集体所造成的年有效辐射剂量，计算公式为：
Dk＝Dek×Pk
其中，
Dk表示气态放射性核素对第k个子区的公众集体所造成的年有效辐射剂量，
Dek表示气态放射性核素对第k个子区中的公众个人所造成的年有效辐射剂量，
Pk表示第k个子区中的公众人口数量。
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