核電廠γ 周圍劑量當量率監測質量控制方法探討

謝衛平 趙喜寰 陳 皞 陳全利

（江蘇核電有限公司 連云港 222000）

工作場所γ周圍劑量當量率監測的主要任務是選用適當的儀表和測量方法，測定工作場所的γ 周圍劑量當量率，檢驗防護設施的性能，及時發現屏蔽上的漏洞和缺陷以及工藝操作上的問題，做出適當的評價，判斷工作人員的安全程度［1］。通常情況下，核電廠在高γ 輻射區域、重要工藝系統區域、人員主要通道區域安裝了固定式的γ 輻射監測儀表，以實現對區域γ輻射的實時和遠程監測。同時，在監測數據高于儀表設定的閾值時會在輻射監測系統的監盤上發出聲光報警，為工作人員及時發現事故苗頭、采取補救措施提供依據。對于沒有安裝γ輻射監測儀表的區域，通常由工作人員使用γ 周圍劑量當量率儀表對區域的γ 輻射進行手動測量，以評價區域的γ 輻射是否滿足設計要求，并為區域內檢修作業的輻射防護措施的制定提供數據依據。

根據國內外發生的超劑量照射的輻射事故分析［2-4］，可靠的工作場所γ 輻射監測是避免輻射事故發生的重要手段之一。為了確保γ 輻射監測儀的監測數據準確可靠，必須對影響監測數據質量的各有關環節進行有效控制。核電廠工作場所γ 輻射監測的對象主要為γ 周圍劑量當量率，很少開展定向劑量當量率的監測。因此，本文以核電廠γ周圍劑量當量率監測的質量控制作為研究對象，對影響監測質量的各種因素進行分析和討論，并提出了相應的監測質量控制方法。

1 影響監測質量的典型因素

工作場所γ周圍劑量當量率監測是輻射環境評價的基礎，也是制定放射性工作人員受照劑量控制限值的依據。在進行γ周圍劑量當量率監測任務時，由于各種因素的影響，最終監測結果會存在一定的不確定性，這種不確定性是不可能被完全消除的，但是可以通過制定控制措施使不確定性減小到可以接受的水平。工作場所γ 周圍劑量當量率監測質量的典型影響因素見表1。

表1 工作場所γ周圍劑量當量率監測質量的典型影響因素Table 1 Typical factors affecting the quality of γ-peripheral dose equivalent rate in the workplace

2 監測質量控制方法制定

2.1 文件制定

在執行工作場所γ 周圍劑量當量率監測任務前，需要對監測對象的特點進行研究，明確監測任務的目的和輻射類型，確定監測方法、監測周期和監測位置，并建立監測質量保證制度。除此之外，核電廠還需要根據監測工作場所的γ周圍劑量當量率大小、測量準確度要求等選擇相適應的監測儀表類型。

2.2 人員技能培訓

掌握γ周圍劑量當量率監測儀表的正確操作方法、有效地讀取儀表測量數據并進行換算，是保證監測結果準確的前提條件。在核電廠，放射性工作負責人的培訓需要包含γ周圍劑量當量率監測儀表的操作方法、數據換算等理論培訓內容，以及常用γ周圍劑量當量率監測儀表的實操培訓；專業的輻射防護人員還需要培訓γ周圍劑量當量率監測儀表的測量原理、儀表故障分析判斷、測量數據分析等內容；培訓結束后需要根據培訓內容組織進行理論和實操考核，考核合格后方能上崗。除此之外，核電廠需要定期組織放射性工作人員和專業輻射防護人員進行γ周圍劑量當量率監測儀表操作技能復訓和考核，確保相關人員及時學習和掌握電站新采購儀表的操作方法。監測人員技能培訓和考核方式參考表2。

表2 監測人員技能培訓和考核Table 2 Monitoring personnel skills training and assessment

2.3 儀表檢定

根據國家相關法規標準的要求，需要對γ 周圍劑量當量率監測儀表進行周期檢定，以確保儀表的計量性能滿足相關要求［5］。γ周圍劑量當量率監測儀表的計量性能檢定要求見表3。在核電廠工作現場使用的γ 周圍劑量當量率監測儀表必須檢定合格，且在儀表上張貼檢定合格證和校準因子（或者響應因子），以便工作人員能夠對儀表的監測數據進行修正，確保數據的準確性。

表3 γ周圍劑量當量率儀計量性能要求[6]Table 3 γ-peripheral dose equivalent rate meter measurement performance requirements[6]

2.4 儀表維修管理

儀表在現場使用時，會由于工作人員操作不當等原因造成儀表故障［7］，尤其是影響儀表計量特性的故障，如果繼續使用將導致儀表測量數據出現較大偏差，成為輻射安全隱患。為了確保儀表維修質量和對維修過程的控制，避免未修復或者未經過性能驗證的儀表誤投入現場使用，核電廠必須制定嚴密的故障儀表維修管理文件。在儀表維修室內，故障、修復中和已修復的儀表需要張貼醒目的標識進行區分，并分開存放，確保故障儀表維修的各相關環節均處于有效管控。同時，核電廠還應根據故障儀表維修的部件和對計量性能的影響，制定不同等級的故障儀表修復后驗收制度。核電廠儀表維修分級管理參見表4。

表4 核電廠儀表維修分級管理Table 4 Nuclear power plant instrumentation maintenance hierarchy management

2.5 儀表使用管理

為了確保從事放射性工作人員的輻射安全，核電廠要求工作班組負責人使用γ輻射儀表對作業場所的γ 周圍劑量當量率進行自主監測，并實時關注作業場所輻射水平的變化，在出現輻射水平異常升高或者突變時，第一時間組織班組成員撤離現場并按照要求匯報。工作結束后，工作負責人需要使用小件物品監測儀或者表面污染監測儀對使用過的γ周圍劑量當量率儀表進行表面污染測量，測量沒有異常后由輻射防護人員進行檢查驗收。

核電廠需要在現場的儀表貯存處設置用于儀表計量性能檢驗的放射源，并制定各類型儀表的放射源檢驗判定標準。根據運行核電廠的經驗，出于降低儀表檢驗用放射源對工作人員的影響以及放射源的管理要求，一般選用豁免源作為現場儀表的檢驗用放射源。

2.6 監測數據處理

在進行監測任務時，監測儀表讀取的數據往往需要進行處理，以獲取最終所需要監測對象的測量結果。在監測結果的計算過程中，為了確保監測結果的準確性，往往需要考慮儀表刻度因子，該因子由計量檢定員在完成儀表檢定后填寫在儀表檢定證書內。同時，核電廠也會將該因子張貼在儀表上，供現場工作人員在進行測量結果計算時使用。式（1）為刻度因子修正公式。

式中：H?為周圍劑量當量率的估算值；H?0為周圍劑量當量率的儀表讀數；Cf為儀表刻度因子。

3 監測實踐典型問題討論

3.1 儀表重復性

重復性是由于儀表的統計漲落引起的，屬于儀表固有的計量特性，無法從根本上徹底消除儀表監測數據因為重復性引入的誤差。重復性（變量用Vi表示）可以用式（2）表示。

式中：n為重復測量次數；Vi為重復性；H?ˉi為第i個測量點儀表讀數的算術平均值；H?ji為第i個測量點儀表第j次讀數。

3.2 相對固有誤差

在進行γ 周圍劑量當量率監測時，測量得到的數據都可以看成是一個隨機變數，即使所有的測量條件都是穩定的，若進行多次測量所得到的數據也是不完全相同的，而是圍繞著其約定值上下漲落［8］。在實際測量中，只能進行有限次測量，即計算得到的算術平均值只能在某種程度上看成是約定值的近似值。測量的次數越多，計算得到的算術平均值就越接近約定值。這就給測量結果帶來了誤差，影響測量數據的準確度。儀表測量點的相對固有誤差（相對偏差）可以用（3）式表示。

式中：H?ˉi為第i個測量點的劑量當量率算術平均值；H?iC為第i個測量點的劑量當量率約定值。

3.3 討論

由式（2）、式（3）和表3可知，重復性的計算比較復雜，且重復性要求測量點的劑量當量率不超過儀表有效測量范圍下限的11 倍，因此，在工作現場很難通過儀表的讀數直接判斷出重復性是否滿足表3的要求，一般只能通過實驗室的標準輻射場來判斷。但對于相對固有誤差，可以通過在工作現場設置檢驗放射源等措施進行快速判斷。在工作中通?？梢圆捎萌缦麓胧﹣泶_?；蛘吲袛鄡x表的重復性、相對固有誤差滿足表3 的要求：（1）按照JJG 393—2018《便攜式X、γ 輻射周圍劑量當量（率）儀和監測儀檢定規程》的要求定期開展儀表檢定，儀表檢定合格后才允許使用；（2）涉及到影響儀表計量性能（如更換探測器等）的維修，在儀表修復后需要重新進行檢定，確保儀表的重復性、相對固有誤差等滿足要求；（3）在工作現場設置檢驗用放射源（一般選擇豁免的Cs-137 源），并結合相對固有誤差的要求制定出每種型號儀表的判定標準，儀表每次使用前通過檢驗，用放射源驗證儀表的相對固有誤差是否滿足要求；（4）盡量選擇在儀表屏幕上有相對固有誤差實時顯示的儀表。

4 總結

本文制定的工作場所γ周圍劑量當量率監測質量控制方法，可以為同行或者相關單位在制定放射性監測的質量控制方法時提供參考和借鑒。當前尚沒有γ 周圍劑量當量率監測質量控制的標準文件，各單位在進行質量控制的具體做法上存在一定的差異，后續還需要同行共同努力不斷優化和改進監測手段，利用大數據和智能化技術平臺，不斷完善γ周圍劑量當量率監測的質量控制方法，提高監測水平。

作者貢獻說明 謝衛平提出了本文的研究思路和論文寫作；趙喜寰對論文中監測實踐典型問題的分析部分提供了指導；陳皞、陳全利對論文的構思作出了貢獻。所有作者均已閱讀并認可該論文最終版的所有內容。