北京地区核辐射风险分析，本文主要内容关键词为：北京地区论文,核辐射论文,风险论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
在人类活动对自然环境造成的物理性污染中，放射性污染算是危害较大、较受重视的污染之一。由于核科学的前沿、深邃，核武器威慑的巨大、恐怖，另一方面，核辐射往往触及和改变物质微观基本结构，所以往往使公众谈核色变。特别是1986年发生切尔诺贝利核事故后，人们更加关注核辐射对人体造成的损伤以及环境污染。
随着经济高速发展，核能和核技术的广泛使用以及伴生放射性矿物资源的大量开发，在促进生产力发展的同时，也带来了日益突出的辐射环境安全问题。辐射环境保护越来越引起社会各界的关注，辐射安全已成为环境保护工作的重要组成部分。
核辐射风险是指由于放射性核素对人体照射超出相关安全剂量标准的可能及危害程度。这包括突发核事故，放射性废料的不当处理，医用、科研、工业中放射源的失控及天然放射性物质富集的矿产开发所造成的人体损伤。
北京是首都城市，也是核能研究所和核技术应用的主要基地之一，核安全更是重中之重，因此研究核辐射风险及采取相应措施未雨绸缪、防患未然，是确保北京城市环境安全的重点之一。
1 北京核辐射风险源
放射性污染源主要指能产生放射性废水、废气、固体废弃物和贯穿辐射的设备和装置。按污染来源可分为核设施、核技术应用和伴生矿资源开发利用等。
1.1 核设施
北京市现有中国原子能科学研究院、清华大学核能技术设计研究院和中国科学院高能物理研究所等核设施单位，共有大型核设施7座，其中中国原子能科学研究院和清华大学核能技术设计研究院各有一个反应堆群，中国科学院高能物理研究所在西四环外有一座高能正负电子对撞机。
中国原子能科学研究院位于北京西南方向房山区紫草坞乡北坊村西北，院址中心距北京市中心的直线距离约40km。该院现有大型核设施10MW研究性重水反应堆，3.5MW游泳池式反应堆和27kW微型中子源堆等，4座零功率反应堆、10台加速器、2台同位素分离器等，正在新建65MW快中子实验堆和60MW先进堆。中国原子能科学研究院各类核设施产生的放射性废液年均约为500m[3]，它们主要来自反应堆运行、同位素生产、放化实验室及后处理工艺研究实验室。这些废液通常分为中放和弱放废水。中放废水长期贮存在不锈钢罐中，弱放废水经净化处理使放射性浓度低于排放标准后向外排放。中国原子能科学研究院年均产生放射性固体废弃物约50m[3]，这些废物均暂存于该院放射性废物库中。
清华大学核能技术设计研究院位于北京西北方向昌平区虎峪村临近，距离北京市中心的直线距离约45km。该院现有2MW屏蔽实验反应堆、5MW低温核供热堆和10MW高温气冷堆各1座。该院每年约产生50～100m[3]放射性废水，主要来自反应堆运行及检修、燃料元件生产、放化实验、放射性废物处理工艺实验研究等过程。放射性废水经净化处理达标后排放或复用。该院年产生固体废弃物约5m[3]，现正着手建立放射性废弃物暂存库。
中国科学院高能物理研究所位于北京西郊石景山区玉泉路19号，该所现有2.8GeV正负电子对撞机1台。主要放射性污染源为杂散辐射源（中子和γ射线）、固体废弃物和活化气体。
1.2 核技术应用
1991年北京核技术应用单位有300多家，其中包括开放型放射性工作场所160多个。生产放射免疫药盒单位7家，10座[60]Co辐照装置。截至2000年，北京市核技术应用单位已发展为近500家，加上使用放射源的单位更多，涉及工业、农业、科研、医疗、国防各个领域，如仅1万居里以上的辐照装置就有10座。全市各区县均有核技术应用单位或使用放射源的单位。北京使用密封源的核素种类约50种，应用最多的为[60]Co和[137]Cs，源的活度从3.7×10[4]Bq到3.7×10[14]Bq级不等。另外医用的非密封源[99m]Tc，[131]I、[125]I等也较常使用和频繁运送。
1.3 伴生矿资源开发利用
北京市现有伴生矿开发利用单位仅北京西普耐火材料有限公司，位于北京昌平区南口南辛路10号，主要开发利用属于伴生放射性矿物的锆英砂。
2 北京核事件风险特点
2.1 整体风险较小
国际原子能机构（IAEA）和经济合作与发展组织核能机构（NEA/OECD）在1992年出版了《国际核事件分级实用手册》。辐射事件按严重程度被分为0到7共八个等级。1～3级称为事件，4～7级称为事故。其中0级为无安全意义，1级为异常，2级为一般事件，2级的定义是：现场照射造成的有效剂量超过了法定剂量，在核设施工作场所（离辐射源1m处的剂量率）γ加中子剂量率超过50mSv/h。北京历史上发生的核事件都在2级以下，基本都属于1级事件，即异常事件。
原子能科学研究院1973年的重水反应堆中生产[131]I的样品罐破漏造成的核事件较为严重，造成个人最大照射的有效剂量当量为2×10[-5]Sv，加上该年正常排放所致的剂量总共不到1×10[-4]Sv，是我国居民年剂量限值的10％。这次影响较大的典型事件按国际通用标准属于1级核事件。
潘自强等人对我国1955～1985年这30年核工业辐射环境质量进行评价后的结论是：在核工业各系统中，有93.5％的单位关键居民组个人所受的年有效剂量当量低于1mSv，77.1％的单位关键居民组个人所受的年有效剂量当量低于0.25mSv，67.1％的单位关键居民组个人所受的年有效剂量当量低于0.1mSv。而我国2002年开始实施的《辐射防护与辐射源安全基本标准》的关键人群组的年有效剂量限值为1mSv，由此可见核设施对周围居民产生的剂量均符合国家标准要求，大部分单位远低于国家标准。我国煤电燃料链急性伤亡归一化（电功率）死亡率约为37人/（GW·a），核燃料链急性伤亡归一化死亡率为3.5人/（GW·a），基本上是由铀矿开采引起的，与煤电燃料相比要低一个数量级，可见我国从整体上核事件风险较低。我国核工业和辐射防护自1985以来经过近20年的发展，在实践的正当性和辐射防护最优化方面成绩卓著，对降低核辐射风险起着积极的作用。
我们以中国原子能科学研究院1973年发生典型核事件为例，计算并分析北京核风险的大小。1973年中国原子能科学研究院在重水反应堆中生产[131]I的样品罐破漏，向环境释放出约3×10[11]Bq的[131]I，造成个人最大照射约为2×10[-5]Sv，甲状腺集体剂量当量约为1.7人·Sv，加上该年正常排放所致的有效剂量总共不到1×10[-4]Sv。根据放射性污染物所致健康危害风险表达式：
r[，1]、r[，2]表示相对于致死性癌与寿命损失等效死亡的辐射危险度因子，分别为5.0×10-2/Sv与0.93×10[-2]/Sv；H[，E]是有效剂量，Sv。假定人的正常寿命为了70岁，则1973年北京放射性污染物所致健康风险即死亡率为8.47×10[-8]/年。
由表1可以看出，北京核辐射风险相对其他类风险要小得多。同时北京天然辐射水平历年监测结果基本一致，辐射环境质量正常。
表1 北京核辐射风险和其他风险对比
风险分类 死亡率/年时间段
北京市关键居民组8.47×10[-8] 1973年
个人的核辐射
北京市癌症死亡
6.3×10[-4]1974—1976年
北京市交通事故
9.3×10[-5] 2001年
北京市交通事故
1.1×10[-4] 2002年
注：表中资料参考文献、北京市统计局和北京市公安交通管理局
2.2 存在一定的隐患
根据伴有辐射项目的安全选址原则，核设施的厂址应该与城市市区保持适当的距离，并在核设施厂址周围划定适当的非居住区。北京市西南和西北的两个反应堆群距北京市中心的直线距离分别约为40km和45km，北京作为首都城市，这些核设施尚嫌太近。
中国科学院高能物理研究所2.8GeV正负电子对撞机能量较高，而且加速器厂址位于首都西郊上风方向，南边300m外又是交通干道复兴路，且在北京开发计划中，随着八宝山火葬场的迁移，八宝山一带准备建成一个革命传统教育旅游基地，因此辐射防护和辐射管理稍有不慎，可能造成较为严重的影响。
此外北京市的一些主要核设施单位，周围半径80km范围内居民的人口密度都比较大，几乎全部超过了400人/km[2]这样一旦出现事故，可能出现较大的集体剂量当量，影响和损伤会较为严重。北京市2000年第五次人口普查结果表明，对比1990年第四次人口普查，近郊区人口迅猛攀升，其中石景山区增长58.5％；远郊区人口增幅最大的是昌平区，增长了41.7％，房山区增长了6.3％。核设施单位所在郊区人口密度的激增，使得核风险胁迫增高。
国际原子能机构（IAEA）维也纳会议提出了核设施选址指南的标准是，半径5英里（8公里）的范围内人口不能超过10万人。英国放射性废物管理机构（NIREX）依此针对管理和处置核工业产生的中间产品以及低放射性废弃物，制定出了不能高于490人/km[2]的人口密度标准。耿秀生等人提出的低温核供热堆辐射防护安全准则中，要求核设施周边人口密度不能超过127人/km[2]。在北京有核设施的郊区内，中国原子能科学研究院在1989年发表的辐射环境质量评价中，10km内人口平均密度为839人/km[2]，80km内总人数为975万余人（1983年统计数据）。20年前的数据已经超过了上述标准，随着人口的高增长，这些核设施逐渐处在了人口密集区，其隐患不容低估。
我国核设施和核技术应用在20世纪80年代初已经有了一定发展，但放射性废物管理方面还存在许多不完善的地方。1991年国家环保局在全国放射环境管理5年规划和10年建设中提出“放射性同位素和核技术应用中产生的放射性废物和废源全部入库贮存，不使环境受到污染。”而此前北京一些涉及放射性核素的单位对放射性废物的处置简单，有些将废放射源埋入地下，放射性废物未经管理部门同意，自行将其当普通废物处理，这都留下了一定的隐患。1969年，北京西郊曾将来历不明的3.7×10[10]Bq的[60]Co源浇注在钢筋混凝土建筑底层内，造成集体剂量当量达到10人·Sv。
2.3 从业人员缺乏核防护的专业素质，公众对核科学缺乏了解
据统计，北京市1966年以前的8年间共发生辐射事件44起，平均每年发生事件5.5起；1966年至1986年间，发生辐射事件18起，平均每年0.9起；1987至1994年发生12起，平均每年1.5起。且这12起事件均为责任性事件，其中75％发生在工厂或企业，工厂均为丢失放射源的事件，83.3％的事件是人为因素造成的。1994年后，事件发生的频率有所下降。1998年中国原子能科学研究院丢失中子源2枚，至今下落不明。2001年7月怀柔县水泥二厂发现用于料位计和核子秤的两枚放射源丢失，均为[137]Cs，活度为30mCi和70mCi，至今没有找到。2001年9月2号，燕山石化公司无损探伤仪用[192]Ir密封源失控，造成1人患急性放射病，10人超剂量照射的重大辐射事件，引起了国务院领导、各级行政主管部门的高度重视和新闻媒体和公众的密切关注。事件原因是燕山石化公司下属建筑安装公司检测中心两名探伤工在检测后遗失探伤仪的放射源（[192]Ir，活度为17.59Ci）。
可以看出，由于从业人员自身责任原因而导致的核辐射事件占了绝大多数，主要是因为从业人员缺乏必要的核防护的专业素质，对放射性污染的途径和严重性认识不够。
2.4 公众易形成核恐慌
在切尔诺贝利核事故后数年后，许多学者对白俄罗斯居民的心理状态进行了调查研究，发现绝大多数公众都有心理恐慌的阴影，并由此引发情绪易激动、生理功能紊乱和精神分裂症。同时，专家指出整个国家精神状态的反映，与居住地的放射性污染无关。
除了强辐射造成人员在事故期间伤亡外，核辐射一般是通过辐射生物效应和辐射累计效应对人员造成有潜伏期的伤害，诱发癌变，破坏免疫系统甚至产生遗传效应。当前科学界对核辐射造成的身体损伤和环境污染还没有确切和量化的定论，许多结论缺乏长期的流行性病证实研究。同时核辐射可能会影响分子层次上的基本结构，因此一定剂量的照射损伤很难准确评估。近年来，随着对辐射危害长期效应研究的深入，发现辐射剂量和相应致癌几率相关曲线在低剂量端没有阈值。所以公众对核辐射的恐慌在所难免，而无意识地将结果夸大且深信不疑也就不足为奇了。
3 预防措施
3.1 加强对从业人员的培训和考核
提高从业人员素质、增强从业人员责任心是北京降低核辐射风险的一条重要途径，因此需要定期对涉核人员进行科学和技术培训与考核，在此领域的工作人员，必须严格执行持证上岗。
3.2 普及核教育，宣传核科学
核能、环境与健康一直是人们关心的问题。我国从20世纪80年代初，开始从环境保护的角度研究发展核能的必要性，其中比较侧重燃煤电厂和核电厂对健康和环境的影响。现有研究结果表明，核燃料链与煤燃料链相比，对健康的影响要低3～4个数量级；仅从辐射影响看，也低1～2个数量级。重要的是要让广大群众了解这一事实，同时让人们懂得正确合理评价核事故对环境和健康影响的重要性，从而避免由于核恐惧带来的不应有的不良后果。
切尔诺贝利核事故后，不少居民因缺乏核知识，服碘方法不当或不及时，或者继续食用受放射性核素污染的蔬菜，从而导致放射性核素摄入量的增加。另外受污染的菌类和草本植物容易积累放射性核素，因此常吃高度蓄积放射性核素的蘑菇和酸性浆果，也使体内放射性核素含量增加。直到1988年，戈梅利州部分居民体内[137]Cs含量还是事故前的几百倍。
因此政府应当向公众宣传核污染后的注意事项及防护措施，在万一发生事故时，使公众能避免或减小所受到的剂量，避免由于核无知带来的慌乱和损伤。
3.3 在核设施单位周边进行生态防护
森林能够富集大量的放射性核素，还能阻止放射性核素向周边地区扩散。一些专家在欧洲核事故发生后，研究不同地表状况放射性核素持有量后发现，森林中放射性核素是耕地的3～7倍，混交林又比纯林多。森林对气态和颗粒状的放射性核素截持效果特别好。小块林地比大面积的森林截持量大，有时小块林地比大块林地截持量高30多倍。同时，森林生态系统对放射性核素有很高的容量，并且由于森林具有水土保持等功能，所以森林中截持的放射性核素很少经地表径流而流失。
北京应在核设施单位周边设立生态防护带，广植截持放射性核素能力强的针叶树种及一些草本植物，这将有利于降低突发性核事故以及常规核辐射带来的环境风险。
3.4 开发建立完善的核事故应急决策支持系统
应急响应是保证核设施安全纵深防御中的最后一道防线，也是放射性物质在医学、工业、研究、教育领域应用和运输中保护工作人员、保护公众和环境的一项重要措施。建议政府开发出较为完善的核应急决策支持系统软件，以便在事故的各个阶段内，在距事故地点的所有距离范围内，对事故的后果以及各种可选择的应急干预措施作出预测和评价。
欧共体投巨资，历经10年完成了核应急决策支持系统RODOS（Real-time and On-line Decision Support System）的开发，是当前该领域内最为广泛深入的研究项目和成果。我们要积极利用这一科研成果，以欧共体的核应急决策支持系统RODOS作为技术平台，结合北京核设施和核技术应用单位的环境特征，建立我国自己的核应急决策支持系统。这样一个系统可以在发生核事故的情况下，借助于评价模型和有关的环境监测信息，将放射性事故对环境和公众的风险作出分析和预测，成为决策者制定科学合理的应急防护行动的技术支持。