本發(fā)明涉及核電廠輻射環(huán)境影響評估技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種正常工況下核電廠氣態(tài)放射性物質(zhì)排放的年輻射劑量計算方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

為了提高核輻射環(huán)境質(zhì)量評價工作的科學(xué)性，改善環(huán)境質(zhì)量，保證公眾的輻射安全，國家環(huán)境保護局發(fā)布了國家標準GB11215-89《核輻射環(huán)境質(zhì)量評價一般規(guī)定》，該標準規(guī)定了核輻射環(huán)境評價的一般原則和應(yīng)遵循的技術(shù)規(guī)定。

根據(jù)上述國家標準的要求，核電站運行期間需對因放射性物質(zhì)釋放所致電站周圍80km范圍內(nèi)公眾接受的劑量進行計算和評價。本發(fā)明正是為了滿足上述要求，而提供了一種核電廠放射性物質(zhì)的年輻射劑量計算方法及系統(tǒng)，該方法及系統(tǒng)根據(jù)核電廠正常運行期間放射性物質(zhì)的排放量和廠址環(huán)境特征以及公眾生活習(xí)慣和食物鏈等參數(shù)，采用適合廠址特征的放射性物質(zhì)在周圍大氣的傳輸、擴散和沉積模式以及公眾年輻射劑量計算模式，計算周圍80km范圍內(nèi)各子區(qū)公眾所受到的個人有效劑量和集體有效劑量，并對關(guān)鍵居民組、關(guān)鍵照射途徑和關(guān)鍵核素進行計算分析和評價，以滿足開展核電廠正常運行期間對周圍公眾產(chǎn)生的輻射影響評價的需要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種正常工況下核電廠氣態(tài)放射性物質(zhì)的年年輻射劑量計算方法及系統(tǒng)，通過該方法及系統(tǒng)，能夠計算出氣體放射性污染物排放點周圍80km范圍內(nèi)各子區(qū)公眾所受到的個人和集體有效年輻射劑量。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種核電廠氣態(tài)放射性物質(zhì)的年輻射劑量計算方法，包括以下步驟：

(1)采集待評價區(qū)域用于計算核電廠氣態(tài)放射性核素的年有效輻射劑量的源數(shù)據(jù)；

所述源數(shù)據(jù)包括每年的氣態(tài)放射性核素監(jiān)測數(shù)據(jù)、氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)、固定參數(shù)和模式參數(shù)；所述固定參數(shù)包括待評價區(qū)域的居民及其生活習(xí)性數(shù)據(jù)、區(qū)域內(nèi)的下墊面與建筑物特征和氣態(tài)放射性核素的衰變常數(shù)、劑量轉(zhuǎn)換因子、沖洗系數(shù)、干沉積速度、濃集因子；所述模式參數(shù)包括氣態(tài)放射性核素的擴散參數(shù)、混合層高度和排放物理參數(shù)；

(2)根據(jù)所述源數(shù)據(jù)計算待評價區(qū)域的氣態(tài)放射性核素對區(qū)域內(nèi)公眾個人所造成的年有效輻射劑量D_e，計算公式為：

D_e＝D_ea+D_eg+D_eh+D_ee

式中，

D_ea表示公眾個人浸沒于含有放射性核素的空氣中所致的年有效輻射劑量；

D_eg表示氣態(tài)放射性核素沉積在地面對公眾個人所致的年有效輻射劑量；

D_eh表示公眾個人吸入氣態(tài)放射性核素污染的空氣所致的年有效輻射劑量；

D_ee表示公眾個人攝入有氣態(tài)放射性核素沉積的陸地動植物所致的年有效輻射劑量；

(3)根據(jù)氣態(tài)放射性核素對區(qū)域內(nèi)公眾個人所造成的年有效輻射劑量和區(qū)域內(nèi)居民的數(shù)量，計算氣態(tài)放射性核素對區(qū)域內(nèi)公眾集體所造成的年有效輻射劑量D，計算公式為：

D＝D_e×P

其中，P表示待評價區(qū)域內(nèi)的公眾人口數(shù)量。

本發(fā)明實施例中還提供了一種核電廠氣態(tài)放射性物質(zhì)的年輻射劑量計算系統(tǒng)，包括：

源數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)，用于采集待評價區(qū)域用于計算核電廠氣態(tài)放射性核素的年有效輻射劑量的源數(shù)據(jù)；

所述源數(shù)據(jù)包括每年的氣態(tài)放射性核素監(jiān)測數(shù)據(jù)、氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)、固定參數(shù)和模式參數(shù)；所述固定參數(shù)包括待評價區(qū)域的居民及其生活習(xí)性數(shù)據(jù)、區(qū)域內(nèi)的下墊面與建筑物特征和氣態(tài)放射性核素的衰變常數(shù)、劑量轉(zhuǎn)換因 子、沖洗系數(shù)、干沉積速度、濃集因子；所述模式參數(shù)包括氣態(tài)放射性核素的擴散參數(shù)、混合層高度和排放物理參數(shù)；

個人年有效輻射劑量計算子系統(tǒng)，用于根據(jù)所述源數(shù)據(jù)計算待評價區(qū)域的氣態(tài)放射性核素對區(qū)域內(nèi)公眾個人所造成的年有效輻射劑量D_e，計算公式為：

D_e＝D_ea+D_eg+D_eh+D_ee

式中，

D_ea表示公眾個人浸沒于含有放射性核素的空氣中所致的年有效輻射劑量；

D_eg表示氣態(tài)放射性核素沉積在地面對公眾個人所致的年有效輻射劑量；

D_eh表示公眾個人吸入氣態(tài)放射性核素污染的空氣所致的年有效輻射劑量；

D_ee表示公眾個人攝入有氣態(tài)放射性核素沉積的陸地動植物所致的年有效輻射劑量；

集體年有效輻射劑量計算子系統(tǒng)，用于根據(jù)氣態(tài)放射性核素對區(qū)域內(nèi)公眾個人所造成的年有效輻射劑量和區(qū)域內(nèi)居民的數(shù)量，計算氣態(tài)放射性核素對區(qū)域內(nèi)公眾集體所造成的年有效輻射劑量D，計算公式為：

D＝D_e×P

其中，P表示待評價區(qū)域內(nèi)的公眾人口數(shù)量。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明提供了一種能夠計算出氣態(tài)放射性污染物排放點周圍80km范圍內(nèi)各子區(qū)公眾所受到的個人和集體有效年輻射劑量的方法，該方法滿足了開展核電廠正常運行期間對周圍公眾產(chǎn)生的輻射影響評價的需要，且通過該方法能夠?qū)鈶B(tài)放射性污染物對區(qū)域內(nèi)的關(guān)鍵居民組所造成的影響進行計算分析和評價。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例一提供的一種核電廠氣態(tài)放射性物質(zhì)的年輻射劑量計算方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實施例二提供的一種核電廠氣態(tài)放射性物質(zhì)的年輻射劑量計算方法的流程圖；

圖3為本發(fā)明具體實施方式中提供的一種核電廠氣態(tài)放射性物質(zhì)的年輻 射劑量計算系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

下面結(jié)合說明書附圖與具體實施方式對本發(fā)明做進一步的詳細說明。

實施例一

圖1示出了本實施例提供的一種核電廠氣態(tài)放射性物質(zhì)排放所致的年輻射劑量計算方法的流程圖，該方法可以包括以下步驟：

步驟S101：采集待評價區(qū)域用于計算核電廠氣態(tài)放射性核素的年有效輻射劑量的源數(shù)據(jù)；

本實施方式中，所述待評價區(qū)域是指以核電站放射性污染物排放點為中心，以80KM為半徑畫圓所覆蓋的區(qū)域，即國家標準GB11215-89中規(guī)定的需要進行放射性物質(zhì)釋放對公眾造成的年輻射劑量進行計算和評價的區(qū)域范圍。

所述源數(shù)據(jù)包括核電廠每年的氣態(tài)放射性核素監(jiān)測數(shù)據(jù)、氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)、固定參數(shù)和模式參數(shù)；所述固定參數(shù)包括待評價區(qū)域的居民及其生活習(xí)性數(shù)據(jù)、區(qū)域內(nèi)的下墊面與建筑物特征和氣態(tài)放射性核素的衰變常數(shù)、劑量轉(zhuǎn)換因子、沖洗系數(shù)、干沉積速度、濃集因子等；所述模式參數(shù)包括氣態(tài)放射性核素的擴散參數(shù)、混合層高度和排放物理參數(shù)等。

其中，所述氣態(tài)放射性核素監(jiān)測數(shù)據(jù)即源項，核電站釋放到環(huán)境中的氣態(tài)放射性污染物的數(shù)量和成分；所述氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)包括風(fēng)向、風(fēng)速、穩(wěn)定度和降雨等；所述居民及其生活習(xí)性數(shù)據(jù)包括居民的數(shù)量、年齡、職業(yè)、生活習(xí)性和食譜等。所述排放物理參數(shù)包括放射性核素的排放高度、排放煙囪內(nèi)徑、排放速度、安全殼高度以及建筑物迎風(fēng)面積等等。

本實施方式中，氣態(tài)放射性核素在大氣遷移和擴散過程中對人照射途徑主要考慮以下幾種：

·浸沒在含放射性物質(zhì)的空氣中受到的外照射；

·沉積在地面的放射性物質(zhì)造成的外照射；

·食入有放射性沉積的糧食、蔬菜、水果等造成的內(nèi)照射；

·食入有放射性沉積的飼料喂養(yǎng)牲畜的肉、奶等造成的內(nèi)照射；

·吸入含放射性物質(zhì)的空氣產(chǎn)生的內(nèi)照射。

本實施方式中，在計算中所使用的劑量轉(zhuǎn)換因子，對于浸沒外照射和地表沉積外照射，取自美國聯(lián)邦導(dǎo)則12號報告(1993)《空氣、水和土壤中核素導(dǎo)致的外照射》，其中Cs-137的劑量轉(zhuǎn)換因子考慮了其衰變子體Ba-137m的貢獻；食入、吸入內(nèi)照射劑量轉(zhuǎn)換因子取自《電離輻射防護和輻射源安全基本標準》(GB18871-2002)；各核素的轉(zhuǎn)移系數(shù)和濃集因子取自IAEA安全叢書19號報告；劑量計算中所用的居民食譜數(shù)據(jù)、生活習(xí)性數(shù)據(jù)、動植物養(yǎng)殖和種植數(shù)據(jù)以及人口數(shù)據(jù)，使用中國輻射防護研究院2010年完成的《廠址周圍人口和人口分布及食譜調(diào)查專題報告》。

步驟S102：計算待評價區(qū)域的氣態(tài)放射性核素對區(qū)域內(nèi)公眾個人所造成的年有效輻射劑量；

步驟S103：計算氣態(tài)放射性核素對區(qū)域內(nèi)公眾集體所造成的集體年有效輻射劑量。

本實施例中，根據(jù)步驟S100中所獲取的源數(shù)據(jù)計算待評價區(qū)域的氣態(tài)放射性核素對區(qū)域內(nèi)公眾個人所造成的年有效輻射劑量D_e的公式為：

D_e＝D_ea+D_eg+D_eh+D_ee

式中，

D_ea表示公眾個人浸沒于含有放射性核素的空氣中所致的年有效輻射劑量；

D_eg表示氣態(tài)放射性核素沉積在地面對公眾個人所致的年有效輻射劑量；

D_eh表示公眾個人吸入氣態(tài)放射性核素污染的空氣所致的年有效輻射劑量；

D_ee表示公眾個人攝入有氣態(tài)放射性核素沉積的陸地動植物所致的年有效輻射劑量；

完成氣態(tài)放射性核素對公眾個人所造成的年有效輻射劑量計算后，根據(jù)氣態(tài)放射性核素對區(qū)域內(nèi)公眾個人所造成的年有效輻射劑量和區(qū)域內(nèi)居民的數(shù)量，計算氣態(tài)放射性核素對區(qū)域內(nèi)公眾集體所造成的年有效輻射劑量D，計算公式為：

D＝D_e×P

其中，P表示待評價區(qū)域內(nèi)的公眾人口數(shù)量。

實施例二

圖2示出了本發(fā)明實施例中提供的一種核電廠氣態(tài)放射性物質(zhì)的輻射劑量計算方法的流程圖，該方法可以包括以下步驟：

步驟S201：采集待評價區(qū)域用于計算核電廠氣態(tài)放射性核素的年有效輻射劑量的源數(shù)據(jù)；

步驟S202：對待評價區(qū)域進行子區(qū)劃分，計算氣態(tài)放射性核素對各子區(qū)內(nèi)公眾個人所造成的年有效輻射劑量；

為了滿足大氣彌散計算的需要，在計算年均大氣彌散因子之前，首先依據(jù)《核電廠廠址選擇的大氣彌散問題》(HAD101/02)建議的方法計算廠址地區(qū)四維聯(lián)合頻率(風(fēng)向、風(fēng)速、穩(wěn)定度和降雨)和三維聯(lián)合頻率(風(fēng)向、風(fēng)速和穩(wěn)定度)，本實施方式中，四維聯(lián)合頻率的降雨分成5檔，無雨、小雨、中雨、大雨和暴雨，劃分方法依據(jù)《實用氣象手冊》；風(fēng)速分6個等級，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；風(fēng)向取16個方位；穩(wěn)定度取6類(大氣穩(wěn)定度分類方法國標原子能機構(gòu)IAEA推薦的ΔT-u分類法)。

本實施方式中，還需要對待評價區(qū)域進行評價子區(qū)劃分，計算每個評價子區(qū)的年均大氣彌散因子，采用扇形網(wǎng)格法對待評價區(qū)域進行評價子區(qū)劃分，以計算各評價子區(qū)在正常運行工況下的空氣中污染物年均濃度分布。網(wǎng)格的劃分方法如下：以核電站放射性污染物排放點為中心，以80KM為半徑畫圓，將該院按照16個范圍劃分得到16個扇形區(qū)，再在徑向80km范圍內(nèi)，按半徑為1、2、3、5、10、20、30、40、50、60、70、80km劃分為12個圓環(huán)，總共劃分為16×12＝192個子區(qū)，在計算時取圓環(huán)中心徑距為0.5、1.5、2.5、4.0、7.5、15、25、35、45、55、65、75km。

完成子區(qū)的劃分后，建立氣態(tài)放射性核素在大氣中的彌散模式：核電廠正常運行時，氣態(tài)放射性核素在大氣中遷移和擴散主要根據(jù)廠址氣象鐵塔觀測的整年氣象數(shù)據(jù)，由上述廠址地區(qū)風(fēng)向、風(fēng)速、穩(wěn)定度聯(lián)合頻率，采用高斯煙羽擴散模式，應(yīng)用中輻院ROULEA-2.0程序計算年均大氣彌散因子和相對干沉積因子(ROULEA-2.0是在ROULEA-1.0基礎(chǔ)上進一步完善的升級版本，ROULEA-1.0為國家環(huán)境保護局“八五”攻關(guān)項目“600MWe核電站放射性排出物環(huán)境彌散及其后果研究”的成果，可參閱中國輻射防護研究院編寫的 《核電廠正常運行與事故工況下放射性釋放所致公眾輻射劑量計算系統(tǒng)用戶手冊》)。ROULEA-2.0按照美國RG1.111《估計輕水堆正常釋放的氣態(tài)物質(zhì)的大氣遷移和擴散方法》(美國核管會開發(fā)，用來計算輕水堆核電站正常運行釋放的氣態(tài)物質(zhì)的大氣彌散因子和干沉積因子)以及我國核安全局《核電廠廠址選擇的大氣彌散問題》(HAD101/02)中的模型方法，它的模型中考慮了混合釋放、煙云抬升、煙云下洗以及建筑物尾流和靜風(fēng)的影響。

本實施例中，根據(jù)源數(shù)據(jù)計算待評價區(qū)域的氣態(tài)放射性核素對區(qū)域內(nèi)公眾個人所造成的年有效輻射劑量的具體方式如下：

1)根據(jù)待評價區(qū)域中的公民生活的不同區(qū)域與核電廠廠址的距離和方位將待評價區(qū)域劃分為多個子區(qū)；將公眾個人生活所在的子區(qū)記為本子區(qū)，本子區(qū)之外的子區(qū)記為評價子區(qū)；

2)計算氣態(tài)放射性核素對不同子區(qū)的公眾個人所造成的年有效輻射劑量，包括：

①計算公眾個人浸沒于污染的半無線煙云中所致的年有效輻射劑量D_ea，計算公式為：

其中，χ_i表示公眾個人所在的本子區(qū)的地面空氣中氣態(tài)放射性核素i的濃度，單位為Bq/m³；

DF_ai表示公眾個人浸沒于本子區(qū)的污染的半無線煙云中放射性核素i的有效劑量轉(zhuǎn)換因子，單位為(Sv/a)/(Bq/m³)；

空氣中氣態(tài)放射性核素i的濃度χ_i＝3.17×10^-8Q_i(X/Q)_i

式中，Q_i表示核素i的氣態(tài)年均釋放率；

(X/Q)_i表示放射性核素i在本子區(qū)的年均大氣彌散因子，單位s/m³；

3.17×10^-8為a/s的換算系數(shù)。

②計算氣態(tài)放射性核素沉積在地面對公眾個人所致的年有效輻射劑量D_eg，計算公式為：

λ_gi＝λ_i+λ_g

其中，W_i表示核素i在公眾個人所在的本子區(qū)的地面沉積率，單位Bq/(m².d)；

λ_i表示氣態(tài)放射性核素i的衰變常數(shù)，單位1/d；

λ_gi表示氣態(tài)放射性核素i在本子區(qū)的陸地環(huán)境的有效去除常數(shù)，單位1/d；

λ_g表示氣態(tài)放射性核素在本子區(qū)的陸地環(huán)境中的物理去除常數(shù)，單位1/d；

t_g表示氣態(tài)放射性核素在本子區(qū)的地面上沉積的累積時間，單位d；

DF_si表示沉積物中氣態(tài)放射性核素i在本子區(qū)的有效劑量轉(zhuǎn)換因子，單位(Sv/h)/(Bq/m²)；

8760表示h/a的換算系數(shù)。

③計算公眾個人吸入氣態(tài)放射性核素污染的空氣所致的年有效輻射劑量D_eh，計算公式為：

其中，χ_i表示公眾個人所在本子區(qū)的地面空氣中氣態(tài)放射性核素i的濃度，單位為Bq/m³；

B_r表示公眾個人的呼吸率，m³/h；

DF_hi表示公眾個人吸入氣態(tài)放射性核素i的有效劑量轉(zhuǎn)換因子，單位Sv/Bq；

8760表示h/a的換算系數(shù)。

④計算公眾個人攝入有氣態(tài)放射性核素沉積的陸地動植物所致的年有效輻射劑量D_ee，計算公式為：

D_ee＝D_ee1+D_ee2+D_ee3

其中，D_ee1表示公眾個人攝入的除³H和¹⁴C外的氣態(tài)放射性核素沉積的陸地動植物所致的年有效輻射劑量；

D_ee2表示公眾個人攝入³H沉積的陸地動植物所致的年有效輻射劑量；

D_ee3＝公眾個人攝入¹⁴C沉積的陸地動植物所致的年有效輻射劑量；

⑤計算氣態(tài)放射性核素對區(qū)域內(nèi)公眾個人所造成的年有效輻射劑量D_e，計算公式為：

D_e＝D_ea+D_eg+D_eh+D_ee。

本實施例中，步驟④中，公眾個人攝入有氣態(tài)放射性核素沉積的陸地動植物所致的年有效輻射劑量D_ee的計算方式為：

I.公眾個人攝入的除³H和¹⁴C外的氣態(tài)放射性核素沉積的陸地動植物所致的年有效輻射劑量D_ee1的計算公式為：

其中，U_v、U_l、U_f和U_m分別表示公眾個人作物、蔬菜、肉類和牛奶消費量，單位為kg/a或L/a；

F_V1、F_l1、F_f1和F_m1分別表示公眾個人食用本子區(qū)內(nèi)生產(chǎn)作物、蔬菜、肉類和牛奶的份額，無量綱；

F_V2、F_l2、F_f2和F_m2分別表示公眾個人食用評價子區(qū)的生產(chǎn)作物、蔬菜、肉類和牛奶的份額，無量綱；

C_v1i、C_l1i、C_f1i和C_m1i分別表示本子區(qū)生產(chǎn)的作物、蔬菜、肉類和牛奶內(nèi)氣態(tài)放射性核素i的含量，單位Bq/kg或Bg/L；

T_V表示作物從收獲到被消費的時間間隔，單位d；

T_l表示蔬菜從收獲到被消費的時間間隔，單位d；

T_f表示產(chǎn)肉動物從屠宰到被消費的時間間隔，單位d；

T_m表示從擠牛奶到牛奶被消費的時間間隔，單位d；

λ_i表示放射性核素i的衰變常數(shù)，單位1/d；

C_v2i、C_l2i、C_f2i和C_m2i分別表示評價子區(qū)生產(chǎn)作物、蔬菜、肉類和牛奶的加權(quán)平均放射性核素i的含量，單位為Bq/kg或Bg/L，其通用計算公式為，

其中，

C_ki分別表示不包括本子區(qū)的評價子區(qū)內(nèi)第k個子區(qū)(簡稱k子區(qū))生產(chǎn)的作物、蔬菜、肉類和牛奶內(nèi)放射性核素i的含量，Bq/kg或Bg/L；

P_k分別表示不包括本子區(qū)的評價子區(qū)內(nèi)k子區(qū)作物、蔬菜的種植面積(m²)、產(chǎn)肉和產(chǎn)奶動物頭數(shù)(頭)。

II、氚³H輻射劑量計算

與其它核素相比，³H和¹⁴C與環(huán)境的相互作用很特殊，因此³H和¹⁴C在ROULEA-2.0中被特殊處理。³H和¹⁴C的穩(wěn)態(tài)形式在人類身體、人們的食物和飲水中構(gòu)成了它們元素的非常大的份額。用于計算其它放射性核素在土壤、植物、動物和人體內(nèi)含量的遷移模式并不能應(yīng)用于這兩種核素，因為它們的穩(wěn)定形態(tài)以飽和形式存在，它們的飽和效應(yīng)是相當顯著的。

氚以HT或T₂的形態(tài)被釋放到大氣中，氚原子會與空氣中水分子中的氫原子進行交換，因此，煙云中就含有HTO，然后氚隨水一起在環(huán)境中遷移?？紤]食入食物途徑³H的劑量貢獻時，采用和其它核素完全不同的處理方法，因為它們的穩(wěn)定形態(tài)以飽和形式存在，認為食物中的³H和空氣中的³H達到平衡，食入³H導(dǎo)致的劑量正比于環(huán)境中³H的濃度。即公眾個人攝入³H沉積的陸地動植物所致的年有效輻射劑量D_ee2正比于環(huán)境中³H的濃度，D_ee2的計算公式為：

D_ee2＝D_v+D_b+D_c

D_v＝r_v·C_f(f_v1χ+f_v2χ_y)

D_b＝r_b·C_f(f_b1χ+f_b2χ_b)

D_c＝r_c·C_f(f_c1χ+f_c2χ_c)

其中，D_v表示食入蔬菜中的³H導(dǎo)致的年有效輻射劑量，單位Sv/a；

D_b表示食入肉中的³H導(dǎo)致的年有效輻射劑量，單位Sv/a；

D_c表示食入牛奶中的³H導(dǎo)致的年有效輻射劑量，單位Sv/a；

r_v、r_b、r_c分別表示來自于蔬菜的、肉的和牛奶的³H的份額，無量綱；

假設(shè)，蔬菜的含水量：82.4％，T_v＝每天蔬菜的消費量，kg；肉的含水量：62.3％，T_b＝每天肉的消費量，kg；牛奶的含水量：87.5％，T_c＝每天牛奶的消費量，kg。

C_f表示³H的食入劑量轉(zhuǎn)換因子，單位Sv·m³/Bq·a；

f_v1、f_b1、f_c1分別表示食入本子區(qū)內(nèi)蔬菜，肉和牛奶的份額，無量綱；

χ表示本子區(qū)地面空氣中的³H濃度，單位Bq/m³；

f_v2、f_b2、f_c2分別表示食入的評價子區(qū)內(nèi)的蔬菜、肉和牛奶的平均的份額；

χ_v，χ_b，χ_c分別表示評價子區(qū)內(nèi)地面空氣中對于蔬菜、肉和牛奶的加權(quán)平均³H的含量，單位Bq/m³，其計算公式為，

其中，χ_vk分別表示不包括本子區(qū)的評價子區(qū)內(nèi)k子區(qū)地面附近空氣中加權(quán)平均³H的含量，Bq/m³；P_k分別表示不包括本子區(qū)的評價區(qū)內(nèi)k子區(qū)蔬菜的種植面積(m²)、產(chǎn)肉和產(chǎn)奶動物頭數(shù)(頭)。

III、C-14的輻射劑量計算

如果¹⁴C以CO₂的形態(tài)釋放，它將和空氣中的CO₂混合，參與植物的光合作用。牛、羊吃草，將攝入草中的¹⁴C，人吃這些動物的肉和奶或食入蔬菜，將食入¹⁴C。在計算¹⁴C的劑量時，認為食物內(nèi)的¹⁴C和空氣中的¹⁴C達到平衡。公眾個人攝入¹⁴C沉積的陸地動植物所致的年有效輻射劑量D_ee3正比于環(huán)境中¹⁴C的濃度，D_ee3計算公式為：

D_ee3＝D_v+D_b+D_c

其中，D_v表示食入蔬菜中的¹⁴C導(dǎo)致的年有效輻射劑量，Sv/a；

D_b表示食入肉中的¹⁴C導(dǎo)致的年有效輻射劑量，Sv/a；

D_c表示食入牛奶中的¹⁴C導(dǎo)致的年有效輻射劑量，Sv/a；

T_v表示每天的蔬菜消費量，kg；

T_b表示每天的肉消費量，kg；

T_c表示每天的牛奶消費量，kg；

C表示¹⁴C的食入劑量轉(zhuǎn)換因子，Sv·m³/Bq·a；

f_v1,f_b1,f_c1分別食入本子區(qū)內(nèi)蔬菜，肉和牛奶的份額；

f_v2,f_b2,f_c2＝食入不包括本子區(qū)的評價子區(qū)內(nèi)蔬菜，肉和牛奶的平均的份額。

χ表示本子區(qū)地面空氣中的¹⁴C濃度，Bq/m³；

χ_v，χ_b，χ_c分別表示評價區(qū)(不包括本子區(qū))內(nèi)地面附近空氣中加權(quán)平均¹⁴C 的含量，Bq/m³，其計算公式為，

其中，X_vk分別表示不包括本子區(qū)的評價區(qū)內(nèi)k子區(qū)地面附近空氣中加權(quán)平均¹⁴C的含量，Bq/m³；

P_k分別表示不包括本子區(qū)的評價區(qū)內(nèi)k子區(qū)蔬菜的種植面積(m²)、產(chǎn)肉和產(chǎn)奶動物頭數(shù)(頭)；

在考慮C-14的劑量影響時，一般認為，只有以二氧化碳形式存在的C-14才能通過光合作用被植物吸收，并通過食物鏈進入人體，造成食入內(nèi)照射，因而只考慮以CO₂形態(tài)釋放的C-14的劑量影響。IAEA421號報告(2004年)中提出，歐洲和美國的壓水堆核電廠以CO₂形態(tài)釋放的C-14的份額為5～25％，從偏保守角度考慮，本實施例中采用25％。因此，在計算中根據(jù)CO₂釋放監(jiān)測結(jié)果確定C-14的釋放源項。

步驟S203：根據(jù)氣態(tài)放射性核素對各子區(qū)內(nèi)公眾個人所造成的年有效輻射劑量和各子區(qū)內(nèi)的居民數(shù)量，計算氣態(tài)放射性核素對各子區(qū)的公眾集體所造成的集體年有效輻射劑量。

本實施例中，計算氣態(tài)放射性核素對各子區(qū)的公眾集體所造成的年有效輻射劑量，計算公式為：

D_k＝D_ek×P_k

其中，D_k表示氣態(tài)放射性核素對第k個子區(qū)的公眾集體所造成的年有效輻射劑量，D_ek表示氣態(tài)放射性核素對第k個子區(qū)中的公眾個人所造成的年有效輻射劑量，P_k表示第k個子區(qū)中的公眾人口數(shù)量。

此時，氣態(tài)放射性核素對整個待評價區(qū)域內(nèi)公眾集體所造成的年有效輻射劑量D為：

其中，n為子區(qū)的個數(shù)。

在實際應(yīng)用中，由于不同區(qū)域內(nèi)公眾居民的膳食、生活習(xí)性以及劑量轉(zhuǎn)換因子的不同，在計算氣態(tài)放射性核素對每個評價子區(qū)內(nèi)居民造成的個人年 有效輻射劑量和集體年有效輻射劑量時，可以根據(jù)居民的年齡，將每個評價子區(qū)的居民劃分為成年組、青少年組、兒童組和嬰兒組四個年齡組，之后再計算出氣態(tài)放射性核素對各評價子區(qū)內(nèi)各年齡組的居民造成的個人年有效輻射劑量和集體年有效輻射劑量。本實施方式中，在確定關(guān)鍵居民組時，將公眾個人分為四個年齡組，即成人組(>17歲)、青少年組(7-17歲)、兒童組(2-6歲)和嬰兒組(<2歲)。同時，可以將成人根據(jù)職業(yè)的不同分為三類，分別為漁民、農(nóng)民和城鎮(zhèn)居民，分別對不同年齡組和職業(yè)的公眾個人計算器所受的最大年有效輻射劑量。

在計算80km范圍內(nèi)公眾的集體劑量時，首先使用各年齡組和職業(yè)的平均食譜和生活習(xí)性因子，得到80km范圍內(nèi)各子區(qū)內(nèi)各年齡組和成人中農(nóng)民(城鎮(zhèn)居民的劑量用農(nóng)民代替，因為各子區(qū)城鎮(zhèn)居民的個人劑量略小于農(nóng)民的個人劑量；另外，80km范圍內(nèi)漁民所占比例非常小，在集體劑量計算時不考慮)的個人平均受照有效劑量；然后根據(jù)各年齡組的人口比例，得到他們在各子區(qū)分別的人口數(shù)。使用各子區(qū)內(nèi)各年齡組的個人平均受照有效劑量分別乘以各子區(qū)相應(yīng)的人口數(shù)，得到他們分別的半徑80km內(nèi)的集體劑量，相加得到半徑80km內(nèi)各子區(qū)氣態(tài)途徑導(dǎo)致的總集體劑量。

需要說明的是，本實施方式中，所述氣態(tài)放射性核素對公眾個人所造成的年有效輻射劑量和對公眾集體所造成的年有效輻射劑量均是指年度有效輻射劑量。本發(fā)明所述的方法適用于核電廠正常工況下的年有效輻射劑量的評估與計算，如濱海核電廠的以氣態(tài)途徑排放的放射性核素對廠址半徑80km范圍內(nèi)的公眾所造成的個人年有效輻射劑量和集體年有效輻射劑量。

在完成年有效輻射劑量的計算后，可以將計算結(jié)果以及計算過程中計算出的中間量(如年均大氣彌散因子等)繪制成圖表。例如，可繪制GIS上的核素濃度等值線、年有效輻射劑量等值線圖等，可以直觀的顯示出各子區(qū)公眾個人所受的有效劑量，各核素對各個子區(qū)公眾個人所造成的有效劑量、關(guān)鍵點(根據(jù)需要選定)處公眾個人由各核素和各種照射途徑造成的有效劑量等等；也可以可挑選氣態(tài)放射性核素中的某些核素或所有核素的大氣彌散因子、干沉積因子、濕沉積因子輸出等，繪制的圖表可直接用來編寫核電廠劑量評價報告。

本發(fā)明實施例中還提供了一種核電廠氣態(tài)放射性物質(zhì)的輻射劑量計算系統(tǒng)，如圖3所示，該系統(tǒng)主要包括源數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)100、個人年有效輻射劑量計算子系統(tǒng)200和集體年有效輻射劑量計算子系統(tǒng)300。

源數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)100，用于采集待評價區(qū)域用于計算核電廠氣態(tài)放射性核素的輻射劑量的源數(shù)據(jù)；

所述源數(shù)據(jù)包括核電廠每年的氣態(tài)放射性核素監(jiān)測數(shù)據(jù)、氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)、固定參數(shù)和模式參數(shù)；所述固定參數(shù)包括待評價區(qū)域的居民及其生活習(xí)性數(shù)據(jù)、區(qū)域內(nèi)的下墊面與建筑物特征和氣態(tài)放射性核素的衰變常數(shù)、劑量轉(zhuǎn)換因子、沖洗系數(shù)、干沉積速度、濃集因子；所述模式參數(shù)包括氣態(tài)放射性核素的擴散參數(shù)、混合層高度和排放物理參數(shù)；

個人年有效輻射劑量計算子系統(tǒng)200，用于根據(jù)所述源數(shù)據(jù)計算待評價區(qū)域的氣態(tài)放射性核素對區(qū)域內(nèi)公眾個人所造成的年有效輻射劑量D_e，計算公式為：

D_e＝D_ea+D_eg+D_eh+D_ee

式中，

D_ea表示公眾個人浸沒于含有放射性核素的空氣中所致的年有效輻射劑量；

D_eg表示氣態(tài)放射性核素沉積在地面對公眾個人所致的年有效輻射劑量；

D_eh表示公眾個人吸入氣態(tài)放射性核素污染的空氣所致的年有效輻射劑量；

D_ee表示公眾個人攝入有氣態(tài)放射性核素沉積的陸地動植物所致的年有效輻射劑量；

集體年有效輻射劑量計算子系統(tǒng)300，用于根據(jù)氣態(tài)放射性核素對區(qū)域內(nèi)公眾個人所造成的年有效輻射劑量和區(qū)域內(nèi)居民的數(shù)量，計算氣態(tài)放射性核素對區(qū)域內(nèi)公眾集體所造成的年有效輻射劑量D，計算公式為：

D＝D_e×P

其中，P表示待評價區(qū)域內(nèi)的公眾人口數(shù)量。

本發(fā)明另一實施例中，所述個人年有效輻射劑量計算子系統(tǒng)200可以包括：

子區(qū)劃分模塊201，用于據(jù)待評價區(qū)域中的不同區(qū)域與核電廠廠址的距 離將待評價區(qū)域劃分為多個子區(qū)；將公眾個人生活所在的子區(qū)記為本子區(qū)，本子區(qū)之外的子區(qū)記為評價子區(qū)；

子區(qū)個人年輻射劑量計算模塊202，用于計算氣態(tài)放射性核素對不同子區(qū)的公眾個人所造成的年有效輻射劑量，該模塊包括浸沒輻射劑量計算單元、沉積外照輻射劑量計算單元、吸入輻射劑量計算單元、食物攝入輻射劑量計算單元和個人輻射劑量計算單元。

浸沒年輻射劑量計算單元，用于計算公眾個人浸沒于污染的半無線煙云中所致的年有效輻射劑量D_ea，計算公式為：

其中，χ_i表示公眾個人所在的本子區(qū)的地面空氣中氣態(tài)放射性核素i的濃度；

DF_ai表示公眾個人浸沒于本子區(qū)的污染的半無線煙云中放射性核素i的有效劑量轉(zhuǎn)換因子；

沉積外照年輻射劑量計算單元，用于計算氣態(tài)放射性核素沉積在地面對公眾個人所致的年有效輻射劑量D_eg，計算公式為：

λ_gi＝λ_i+λ_g

其中，W_i表示核素i在公眾個人所在的本子區(qū)的地面沉積率；

λ_i表示氣態(tài)放射性核素i的衰變常數(shù)；

λ_gi表示氣態(tài)放射性核素i在本子區(qū)的陸地環(huán)境的有效去除常數(shù)；

λ_g表示氣態(tài)放射性核素在本子區(qū)的陸地環(huán)境中的物理去除常數(shù)；

t_g表示氣態(tài)放射性核素在本子區(qū)的地面上沉積的累積時間；

DF_si表示沉積物中氣態(tài)放射性核素i在本子區(qū)的有效劑量轉(zhuǎn)換因子；

吸入年輻射劑量計算單元，用于計算公眾個人吸入氣態(tài)放射性核素污染的空氣所致的有效劑量D_eh，計算公式為：

其中，χ_i表示公眾個人所在本子區(qū)的地面空氣中氣態(tài)放射性核素i的濃度；

B_r表示公眾個人的呼吸率，m³/h；

DF_hi表示公眾個人吸入氣態(tài)放射性核素i的有效劑量轉(zhuǎn)換因子；

食物攝入年輻射劑量計算單元，用于計算公眾個人攝入有氣態(tài)放射性核素沉積的陸地動植物所致的年有效輻射劑量D_ee，計算公式為：

D_ee＝D_ee1+D_ee2+D_ee3

其中，D_ee1表示公眾個人攝入的除³H和¹⁴C外的氣態(tài)放射性核素沉積的陸地動植物所致的年有效輻射劑量；

D_ee2表示公眾個人攝入³H沉積的陸地動植物所致的年有效輻射劑量；

D_ee3＝公眾個人攝入¹⁴C沉積的陸地動植物所致的年有效輻射劑量；

個人年輻射劑量計算單元，用于計算氣態(tài)放射性核素對區(qū)域內(nèi)公眾個人所造成的年有效輻射劑量D_e，計算公式為：

D_e＝D_ea+D_eg+D_eh+D_ee。

所述食物攝入年輻射劑量計算單元包括其他核素年輻射劑量計算子單元、氚年輻射劑量計算子單元和¹⁴C年輻射劑量計算子單元。

其他核素年輻射劑量計算子單元，用于計算公眾個人攝入的除³H和¹⁴C外的氣態(tài)放射性核素沉積的陸地動植物所致的年有效輻射劑量D_ee1，計算公式為：

其中，U_v、U_l、U_f和U_m分別表示公眾個人作物、蔬菜、肉類和牛奶消費量；

F_V1、F_l1、F_f1和F_m1分別表示公眾個人食用本子區(qū)內(nèi)生產(chǎn)作物、蔬菜、肉類和牛奶的份額；

F_V2、F_l2、F_f2和F_m2分別表示公眾個人食用評價子區(qū)的生產(chǎn)作物、蔬菜、肉類和牛奶的份額；

C_v1i、C_l1i、C_f1i和C_m1i分別表示本子區(qū)生產(chǎn)的作物、蔬菜、肉類和牛奶內(nèi)氣態(tài)放射性核素i的含量；

C_v2i、C_l2i、C_f2i和C_m2i分別表示評價子區(qū)生產(chǎn)作物、蔬菜、肉類和牛奶的加權(quán)平均放射性核素i的含量；

T_V、T_l、T_f、T_m分別表示作物從收獲到被消費的時間間隔、蔬菜從收獲到被消費的時間間隔、產(chǎn)肉動物從屠宰到被消費的時間間隔、從擠牛奶到牛奶被消費的時間間隔；

λ_i表示放射性核素i的衰變常數(shù)；

氚年輻射劑量計算子單元，用于計算公眾個人攝入³H沉積的陸地動植物所致的年有效輻射劑量D_ee2；所述公眾個人攝入³H沉積的陸地動植物所致的年有效輻射劑量D_ee2正比于環(huán)境中³H的濃度；

¹⁴C年輻射劑量計算子單元，用于計算公眾個人攝入¹⁴C沉積的陸地動植物所致的年有效輻射劑量D_ee3；所述公眾個人攝入¹⁴C沉積的陸地動植物所致的年有效輻射劑量D_ee3正比于環(huán)境中¹⁴C的濃度。

在將待評價區(qū)域進行子區(qū)劃分后，所述集體年有效輻射劑量計算子系統(tǒng)300包括子區(qū)集體年輻射劑量計算模塊301。

子區(qū)集體年輻射劑量計算模塊301，用于計算氣態(tài)放射性核素對各子區(qū)的公眾集體所造成的年有效輻射劑量D_k，計算公式為：

D_k＝D_ek×P_k

其中，D_k表示氣態(tài)放射性核素對第k個子區(qū)的公眾集體所造成的年有效輻射劑量，D_ek表示氣態(tài)放射性核素對第k個子區(qū)中的公眾個人所造成的年有效輻射劑量，P_k表示第k個子區(qū)中的公眾人口數(shù)量。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。