注册核安全工程师-核安全专业实务：10、放射性同位素和射线装置安全监管

注册核安全工程师执业资格考试科目三：《核安全专业实务》。本节学习要点：熟悉放射性同位素和射线装置安全监管的相关规定和要求、放射性同位素和射线装置的安全许可管理、常用的放射性同位素和射线装置应用中的辐射防护问题。

第十章 放射性同位素和射线装置的安全监管

• 学习要点
  • 了解放射源使用与贮存的监督管理、大型辐照装置辐射监督管理、核技术利用放射性废源返回生产厂家或送贮的政策、城市放射性废物库的安全防范系统要求。
  • 熟悉放射性同位素和射线装置安全监管的相关规定和要求、放射性同位素和射线装置的安全许可管理、常用的放射性同位素和射线装置应用中的辐射防护问题。
• 第一节 放射性同位素和射线装置的许可管理
  • 许可证的审批与颁发
    • 除医疗使用Ⅰ类放射源、制备正电子发射计算机断层扫描用放射性药物自用的单位外，生产放射性同位素、销售和使用Ⅰ类放射源、销售和使用Ⅰ类射线装置的单位的许可证，由国务院生态环境主管部门审批颁发。
    • 除国务院生态环境主管部门审批颁发的许可证外，其他单位的许可证，由省、自治区、直辖市人民政府生态环境主管部门审批颁发。
    • 国务院生态环境主管部门向生产放射性同位素的单位颁发许可证前，应当将申请材料印送其行业主管部门征求意见。
    • 生态环境主管部门应当将审批颁发许可证的情况通报同级公安部门、卫生主管部门。
  • 放射源
    • 为保证核材料的安全与合法利用，防止被盗、破坏、丢失、非法转让和非法使用，保护国家和人民群众的安全，促进核能事业的发展。
  • 核材料管制的基本要求
    • 即《中华人民共和国核材料管制条例》第四条中
    • (一)保证符合国家利益及法律的规定；
    • (二)保证国家和人民群众的安全；
    • (三)保证国家对核材料的控制，在必要时国家可以征收所有核材料。
  • 核材料管制的对策
    • 根据“安全第一、预防为主”的方针和国际惯用的对核材料的“看住、发觉、追回”的纵深防御思想
    • （1）实施保护。实施技防措施和人防措施相结合的方法，达到“看住”核材料，不让核材料丢失或非法使用。
    • （2）核材料衡算与控制。通过核材料进出量的严格控制，定期盘存和衡算，及时“发觉”核材料的丢失。
    • （3）制定应急行动计划（以叫紧急情况的处置方案）。一旦发觉核材料丢失，根据预先制定的应急计划，采取措施，全力侦破，“追回”核材料“。
• 第二节　核材料衡算管理
  • 采取核材料衡算的办法可以及早发现非法转移或偷盗。但衡算仅仅是发现非法活动，发现后采采取紧急的补救措施，将超出核材料衡算范畴。
  • 核材料衡算管理系统组成
    • 记录报告系统
    • 衡算计算方法和评价
    • 监督检查大纲和程序
  • 记录报告系统
    • 为核材料衡算管理、为核材料衡算系统的检查提供所需要的一切信息和数据。
    • 数据必须真实、准确和及时
    • 数据的可追溯性、技术支持文件的系统完整性是设计记录报告系统的重要指标。
  • 衡算的分类
    • 件料核设施（如各种反应堆）：以点件数、核对标识 符和辅以定性检验来实现核材料 衡算控制。
    • 散料核设施（如元件制造厂、离心分离厂和后处理厂等。）：必须建立在测量系统提供的测量数据基础上。
  • 核材料衡算方法
    • 闭合平衡方法：指在实物盘存中，每一项物料量必须是实测值，而所用测量系统必须是已知的。
      • 核材料平衡是指加工生产过程中，核材料的不平衡差（MUF），即所谓的无名损失量，必须是法规限定的标准误差2倍以内，否则就认为该材料未达到闭合平衡，有可能存在材料 丢失、盗窃或非法转移。
      • 不平衡差计算公式：MUF=X-Y+PB-K-PE
        • MUF：不平衡差，kg
        • X：周期内调入量，kg
        • Y：周期内调出量，kg
        • PB：期初存量，kg
        • K：已知损失量，kg
        • PE：衡算周期期末存量，kg
        • 可以看作是设施对期材料衡算管理好坏程度的一个量度，也是监管部门定量地评估核设施在核材料管理方面的一个关键性定量指标。
  • 料衡周期的确定
    • 核材料管制是以核不扩散为目标，因此衡算周期要保证使觉察时间小于转换时间
      • 及时性目标值
        • 未辐照过直接使用
          • 时效目标：1个月
        • 辐照过直接使用
          • 时效目标：3个月
        • 间接使用
          • 时效目标：12个月
      • 显著量表（直接使用）
        • Pu(a）
          • 显著量：8kg
            • 实施保障的对像：元素总量
        • U（233）
          • 显著量：8kg
            • 实施保障的对像：同位素总量
        • U[U(235)>20%]
          • 显著量：25kg
            • 实施保障的对像：铀中所含的U（235）
      • 显著量表（间接使用）
        • U[U<20%]b
          • 显著量：75kg
            • 实施保障的对像：铀中所含的U（235）元素总量
• 第三节　实物保护
  • 实物保护的概念
    • 核材料与核设施的实物保护，是指防止核材料的被盗和非法转移、防止核设施被破坏的保护措施和技术，简称实物保护。
    • 实物保护是一个综合性概念
      • 设施设计（包括平面布置等）、警卫组织、保卫制度、人防措施等软件部分
      • 实体屏障、探测与报警复核系统、出入口控制等硬件部分
      • 实物保护系统应具备有效性和完整性
  • 实物保护的目的
    • 1）保证核设施或核材料的安全；
    • 2）防止无罪的或非有意的穿入保护区域；
    • 3）保证准确探测、识别、拦截和防止有意侵入保护区域；
    • 4）准确和有效控制并保证经核准者顺利出入保护区域；
    • 5）保证对突发事件及时响应；
    • 6）在应急情况下，保证消防、医疗和事故处理人员顺利出入保护区域。
  • 核材料分级（分类）
    • 基于制造核爆炸装置的材料 和潜在风险为依据，而这种风险本身又取决于核材料 的类型（钚、铀、钍）；同位素组分（特别是易裂变同位素含量）；稀释程度；辐射水平和核材料数量。
    • 钚
      • 未辐照过的
        • Ⅰ：2kg以上
          • Ⅱ：10~2kg
            • Ⅲ：10kg以下
    • 铀
      • 未辐照过的，U富集度 》20%的浓缩铀
        • Ⅰ：5kg以上
          • Ⅱ：1~5kg
            • Ⅲ：10~1kg
      • 未辐照过的，U富集度在10~20%范围的浓缩铀
        • Ⅰ：
          • Ⅱ：20kg以上
            • Ⅲ：1~20kg
      • 未辐照过的，U富集度在<10%的浓缩铀（不含天然铀、贫化铀）
        • Ⅰ：
          • Ⅱ：300kg以上
            • Ⅲ：10~300kg
    • 氚
      • 未辐照过的，以氚量计
        • Ⅰ：10kg以上
          • Ⅱ：1~10kg
            • Ⅲ：0.1~1kg
    • 锂
      • 浓缩铀（以锂计）
        • Ⅰ：
          • Ⅱ：20kg以上
            • Ⅲ：1~20kg
  • 核材料实物保护等级划分的依据
    • HAF501/01对一、二、三级核材料的实体屏障的要求作了明确定，其中要求建立完整、可靠的实体屏障。
  • 核设施实施分组、分区实物保护
    • 设计基准威胁
      • 对核设施可能遭受到的各种威胁要素进行分析和归类，整理出设计基准威胁。
      • 核设施的基准威胁在报呈国家主管部门审批后，方可作为设计实物保护系统的依据。
      • 执行核设施的实物保护分级（一、二、三级）和分区（要害区、保护区、控制区）保护
    • 核设施实物保护的分级
      • 实施一级保护的核设施
        • 核材料数量达到一级实物保护的核设施；
        • 堆芯热功率在100MW（th）以上的反应堆；
        • 包含一部分新近卸堆的燃料，且总量大于10的17次方铯-137（相当于3000MW（th）反应堆的堆芯存量）的乏燃料池；
        • 独立存放和处理高放废液放射性物质存量达到或超过危险量D2值10000倍的设施；
        • 独立的乏燃料元件后处理设施
        • 上述未包含的但危险等同于上述条件的其他核设施。
      • 实施二级保护的核设施
        • 核材料数量达到二级实物保护的核设施；
        • 堆芯热功率在2~100MW（th）的反应堆；
        • 含有新近卸堆的需要作主动冷却乏燃料的乏粉料储存设施；
        • 独立存放和处理弥散性高放固体废物中及中放废物液放射性物质存量达到或超过危险量D2值100倍的设施，独立存放和处理高放废液放射性物质存量小于危险量D2值10000倍的设施；
        • 距离区边界0.9km以内，且可能发生不受控制临界事故的设施；
        • 上述未包含的但危险等同于上述条件的其他核设施。
      • 实施三级保护的核设施
        • 核材料数量达到三级实物保护的核设施；
        • 堆芯热功率小于20MW（th）的反应堆；
        • 独立存放和处理弥散性中放固体废物中及低放废物液放射性物质存量达到或超过危险量D2值0.1倍的设施，独立存放和处理弥散性高放固体废物中及中放废物液放射性物质存量小于危险量D2值100倍的设施；
        • 若失去屏蔽，直接外照射剂量率在1m处超过100mGy/h的设施；
        • 距离区边界0.5km以内，且可能发生不受控制临界事故的设施；
        • 上述未包含的但危险等同于上述条件的其他核设施。
  • 实物保护系统设计和评价
    • 确定实物保护系统目标
      • 掌握核设施的运行特点和状况。
      • 确定设计基准威胁。
        • 恶意袭击
        • 偷盗或非法转移
    • 对实物保护设计的要求
      • 纵深防御：应分区保护、层层设防，采用多种技术手段和探测技术使防范对象必须依次避开或突破实物保护系统的保护器件。
      • 均衡防护
        • 对保护目标的保护措施尽量做到平衡，使所有可能的入侵路径具有等同的防范效果，不存在薄弱环节。
      • 冗余原则
        • 实物保护系统的主要设备应有冗余，包括探测器、通讯手段、供电等。
      • 有效性和完整性
        • 首先考虑系统的有效性、完整性和可靠性，其次是设备的先进性，一般采用比较成熟的技术。
    • 对实物保护功能的要求
      • 探测
      • 延迟
      • 响应
    • 实物保护的组成
      • 实体屏障
      • 出入口控制
      • 周界探测与报警复核
      • 保卫控制中心
      • 通讯系统
• 《核安全专业实务》 绘图：花漾春天