退役核设施放射性源项辨识及个人辐射防护技术应用

摘要：本文系统分析退役核设施放射性源项辨识的技术方法与个人辐射防护技术的应用现状，深入探讨源项调查、辐射监测、防护装备、去污技术等关键环节的具体实施路径，并展望智能化、自动化、先进材料等未来发展趋势，为核设施安全退役提供全面的技术参考与实践指导。

关键词：核设施退役；放射性源项；辐射防护；辨识技术；智能化

引言：

核设施退役是核设施生命周期的最后阶段，涉及放射性物质处理、设备拆除、场址修复等复杂工程，对工作人员和环境安全构成潜在威胁。放射性源项辨识是退役工程的基础，准确掌握放射性核素种类、活度及空间分布，是制定退役方案、实施辐射防护的前提。个人辐射防护技术贯穿退役全过程，直接关系到工作人员的健康安全。我国核设施退役起步较晚，技术基础相对薄弱，系统梳理源项辨识方法与防护技术应用，对提升退役工程安全水平具有重要意义。

一、核退役设施放射性源项识别技术

（一）源项调查与测量方法

源项调查是退役工程中首要、最基础的环节，其目的是明确核设施内放射性物质的位置、核素种类及活度水平，因此必然要根据结构件、设备、土壤诸种对象的特点采用不同的测量技术：对均匀分布的平面源宜用准直γ探测器做扫描测量，先用能谱法确定核素组成，再结合探测效率计算表面活度。而对非均匀分布的复杂源项，宜采用网格化布点测量，直接获得放射性活度分布图，由此自然、可靠地识别“热点”区域。目前，对退役核设施结构件的放射性活度分布测量已有十分成熟、系统的方法，钻孔取样、快速分析测量、热点测量诸种源项调查技术均已掌握。高纯锗探测器由于能量分辨率极高，故很适合于土壤样品的定量分析。

（二）核素分析与活度计算

源项辨识的根本目的是准确确定放射性核素种类并可靠地计算其活度，因此γ能谱分析是最常用、最成熟的手段：用特征峰能量识别核素，以峰面积计算活度。但对纯β 核素或低能γ核素，宜采用液闪计数、α谱仪等补充方法。具体而言，液闪计数适用于氚、碳－14等低能β核素，利用闪烁液把辐射能直接转换为光信号测量。而α谱仪专门用于钚、镅等超铀元素的分析，需先进行化学分离制备薄源。活度计算时必然要考虑到探测效率、自吸收修正、几何因子诸种因素，故宜建立与实际源项特征高度吻合的数学模型。

（三）辐射场监测与动态追踪

由于退役过程中辐射场处于动态变化状态，因此必须进行全过程辐射场监测追踪，而场所剂量率监测宜采用便携式仪表与固定式监测系统相结合的方式，先绘制三维剂量率分布图，再据此合理划分作业区域、规划人员路径。具体而言，便携式仪表选用电离室型、闪烁体型、GM管型等多种类型，各类型覆盖不同的剂量率范围，互补使用效果更佳。固定式监测系统布置于关键区域，实时采集数据并自动触发异常报警。空气污染监测针对切割、打磨、拆除等可能产生放射性气溶胶的操作，用空气采样器连续监测，再结合气溶胶粒径分析对吸入风险作出定量评价。表面污染监测采用擦拭法、直接测量法，明确区分固定污染与松散污染，由此自然、合理地导出去污策略。

二、退役核设施个人辐射防护技术应用

（一）外照射防护措施

外照射防护有十分明确、成熟可靠的时间、距离、屏蔽三原则，各原则都得到了很好地贯彻：时间控制上，先优化作业流程，采用预演模拟缩短高辐射区停留时间，再采用剂量预算管理手段，严格保证单人单次作业剂量不超过限值的30%。对于高剂量率作业，又主动采用多人轮换方式，切实降低个体累积剂量。距离控制上，充分利用长柄工具、机器人遥控操作来增大与源项的距离，高剂量率区域宜用视频监控替代人员进入。所采用的机器人技术有机械臂、履带式机器人、蛇形机器人等，都非常适合狭小空间及强辐射环境。屏蔽防护上，临时作业点布置铅板、混凝土块屏蔽体，管道、容器等局部热点处装设局部屏蔽罩，移动式屏蔽装置能根据源项位置灵活、及时地调整，既安全又高效。处理高剂量率材料时，工作人员必穿铅围裙、装甲手套、靴子，或者直接使用远程操作机器进行拆除作业。

（二）内照射防护措施

内照射防护的根本目的是防止放射性核素经呼吸道、消化道、伤口进入人体，因此各项防护措施可以十分自然、有层次地展开。首先讲呼吸防护：在产生放射性粉尘的操作中，应在通风良好的临时封闭环境中操作，工作人员须穿戴不透水的防护服及呼吸防护设备，必要时再穿戴增压服。呼吸防护设备有过滤式防毒面具、送风过滤式呼吸器、自给式呼吸器诸种类型，宜根据气溶胶浓度及所涉核素的毒性合理选用。更重要的是通风系统采用负压隔离技术，使厂房内始终保持负气压，故意外释放的空气污染被严格限制于厂房内，排出的空气均经高效过滤器净化并实时监测。其次为体表防护：穿戴连体防护服、双层手套、鞋套，作业结束后立即进行表面污染监测及去污处理。防护服材料可选择一次性无纺布或复用性橡胶材质，按不同污染风险予以恰当选择。第三是伤口防护：严格执行作业前伤口检查制度，严禁带伤口作业，同时现场备有齐全的急救包扎用品。第四是生物监测：建立尿中放射性核素分析等生物监测措施及卫生间通过监测制度，做到体内污染的早期可靠检出。

（三）个人剂量监测与管理

个人剂量监测是评价防护效果、保护人员健康最直接、最可靠的手段，因此其方法有十分明确、成熟的分工：外照射剂量监测常用热释光剂量计、光致发光剂量计，分别佩戴于胸腹部并定时读数。热释光剂量计灵敏度高、量程宽、可重复使用，故很自然地成为常规监测的首选。与此形成极好补充的是光致发光剂量计，其基于电子激发发光原理，可现场快速读数，故特别适用于应急监测。对于手部、眼部等局部剂量可能较高的部位，则分别佩戴指环剂量计、眼晶状体剂量计。内照射剂量监测一般采用空气采样数据结合呼吸防护因数估算，或者直接用全身计数器测量。全身计数器采用高纯锗探测器阵列，测量人体内放射性核素所发出的特征γ 射线，真正实现了活体测量。更重要的是，由此建立个人剂量档案，系统、准确地追踪全周期累积剂量，据此严格实施剂量约束管理：年有效剂量不得超过20毫希沃特，连续5年平均不得超过1毫希沃特。当剂量接近限值时即主动调整岗位或作业方式。退役现场设有卫生通过间，人员进出均接受污染监测及清洁洗消，切实防止交叉污染。最后，整个过程都由信息化管理系统予以支持，剂量数据实时采集、自动预警、统计分析，管理效率得到极大提高。

（四）去污技术应用

去污是降低源项水平、减少辐射危害最直接、最有效的手段，因此可以很自然、妥帖地划分为物理去污和化学去污两大类。物理去污包括机械打磨、高压水冲洗、干冰喷射、激光去污等方法，都适合处理表面松散污染或浅层固定污染：机械打磨用电动或气动工具进行打磨，同时以真空方式收集二次废物，十分可靠。高压水冲洗用超高压水射流剥离表面污染层，冲洗废水经处理后排放或固化。干冰喷射以低温干冰颗粒冲击表面，使污染物脆化脱落，因而几乎无二次污染。激光去污用脉冲激光对污染物进行精确照射，令其瞬间蒸发或剥离，故特别适用于精密部件。化学去污则利用酸碱溶液、氧化还原剂、络合剂等化学品溶解或剥离污染层，而可剥离膜技术是先涂覆成膜再予以剥离带走污染物。某单位放射性同位素容器清理池退役时，研究人员先做了系统的源项调查，由此合理制定去污方案。更难得的是，综合处理车间污染贮罐去污中所采用的化学去污工程应用已被充分验证其技术可行性，且臭氧预处理、超声波辅助等新技术又切实提高了去污效率，同时大大降低了二次废物的产生量。

三、退役核设施辐射防护技术发展趋势

（一）智能化检测技术

人工智能和物联网技术很好地促进了辐射监测向智能化方向的发展：用智能传感器网络做辐射场实时监测及数据采集，以边缘计算技术做现场快速分析、即时决策，用机器学习算法做能谱解析，自动、可靠地识别核素种类及活度，从而大大减少人工判读误差。更难得的是用数字孪生技术建立核设施三维辐射场模型，模拟退役过程中剂量分布，自然、合理地优化作业方案。无人机携带辐射探测设备对大区域做快速巡查，直接定位热点，切实降低人员进入高辐射区域的风险。各智能监测系统又与人员定位、剂量管理、应急响应诸系统无缝集成，信息互享、联动控制，整体安全水平由此大幅提升。

（二）机器人与自动化技术

机器人技术替代人员进入高辐射区域，因此能自然、合理地降低受照风险，用遥控操作机械臂完成设备切割、拆卸、搬运诸种任务，而力反馈技术又保证了精细操作时有切实的力觉感知。自主导航机器人适合于复杂环境，可很好地完成巡检、取样、测量等任务。协作机器人与人员协同作业，专门承担重复性高、辐射风险大的工作。自动化生产线把废物分拣、压缩、包装各环节都做到无人化处理，效率、安全两者兼得。虚拟现实技术用于人员培训，真实再现高辐射场景操作，因而极大提高了应急处置能力。远程操控中心对多机器人系统进行统一调度，专家可远程直接指导现场作业，真正突破地域限制。更难得的是，机器人可靠性、抗辐射能力、通信稳定性诸种关键技术都已有长足突破，应用场景也相应地大大扩展。

（三）先进材料与装备

新型防护材料提升个人防护性能与舒适性。纳米复合材料增强辐射屏蔽效果，降低防护装备重量。相变材料调温控湿，改善密闭防护服内微环境。智能纺织品集成传感器，实时监测心率、体温、剂量等生理参数，预警健康风险。可穿戴设备实现个人位置追踪与剂量实时显示，提升现场管理精细化水平。增材制造技术快速定制异形屏蔽构件，适应复杂源项几何形状。新型探测材料提升探测器灵敏度与能量分辨率，降低探测限，拓展应用范围。

结语：

综上所述，退役核设施放射性源项辨识与个人辐射防护技术是保障退役工程安全的核心。源项辨识需综合运用多种测量分析手段，准确掌握核素种类、活度及分布；个人辐射防护需落实外照射、内照射、剂量监测、去污技术等综合措施。未来智能化监测、机器人自动化、先进材料装备等技术的发展，将推动核设施退役向更安全、更高效方向迈进，为我国核能可持续发展提供坚实保障。

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