核电厂放射性物质的年辐射剂量计算方法及系统与流程

本发明涉及核电厂辐射环境影响评估技术领域，具体涉及一种核电厂放射性物质的年辐射剂量计算方法及系统。

背景技术：

为了提高核辐射环境质量评价工作的科学性，改善环境质量，保证公众的辐射安全，国家环境保护局发布了国家标准GB11215-89《核辐射环境质量评价一般规定》，该标准规定了核辐射环境评价的一般原则和应遵循的技术规定。

根据上述国家标注的要求，核电站运行期间需对因放射性物质释放所致电站周围80km范围内公众接受的剂量进行计算和评价。本发明正是为了满足上述要求，而提供了一种核电厂放射性物质的辐射剂量计算方法及系统，该方法及系统根据核电厂正常运行期间放射性物质的排放量和厂址环境特征以及公众生活习惯和食物链等参数，采用适合厂址特征的放射性物质在周围大气和水体中的传输、扩散和沉积模式以及公众辐射剂量计算模式，计算周围80km范围内各子区公众所受到的个人有效剂量和集体有效剂量，并对关键居民组、关键照射途径和关键核素进行计算分析和评价，以满足开展核电厂正常运行期间对周围公众产生的辐射影响评价的需要。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种核电厂放射性物质的年辐射剂量计算方法及系统，通过该方法及系统，能够计算出放射性污染物排放点周围80km范围内各子区公众所受到的个人和集体年有效辐射剂量。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种核电厂放射性物质的年辐射剂量计算方法，包括以下步骤：

步骤一：采集待评价区域用于计算核电厂放射性核素的年有效辐射剂量的源数据；所述放射性核素包括液态放射性核素和气态放射性核素，所述源数据包括液态放射性核素的源数据和气态放射性核素的源数据；

液态放射性核素的源数据包括每年的液态放射性核素监测数据、受纳海域的水文监测数据、区域固定参数和液态放射性核素的模式参数；所述区域固定参数包括液态放射性核素的有效剂量转换因子、待评价区域内的居民信息及其生活习性数据；所述液态放射性核素的模式参数包括液态放射性核素在海水中的稀释因子、在海产品体内的浓集因子、在受纳海域的相关辐射参数、以及居民的海产品食谱和在受纳海域的活动参数；

气态放射性核素的源数据包括每年的气态放射性核素监测数据、气象监测数据、固定参数和模式参数；所述固定参数包括待评价区域的居民及其生活习性数据、区域内的下垫面与建筑物特征和气态放射性核素的衰变常数、剂量转换因子、冲洗系数、干沉积速度、浓集因子；所述模式参数包括气态放射性核素的扩散参数、混合层高度和排放物理参数；

步骤二、根据采集源数据计算待评价区域内放射性核素对公众个人所造成的年有效辐射剂量D_e，计算公式为：

D_e＝D_e液+D_e气

D_e液＝D_ep+D_es+D_ew

D_e气＝D_ea+D_eg+D_eh+D_ee

其中，D_e液表示液态放射性核素对待评价区域内的公众个人所造成的年有效辐射剂量，D_e气表示气态放射性核素对区域内公众个人所造成的年有效辐射剂量；

D_ep表示由于食入受纳海域的海产品对公众个人所造成的年有效内辐射剂量，D_es表示液态放射性核素沉积在受纳海域岸边对公众个人所造成的岸边沉积年有效外辐射剂量，D_ew表示由于在受纳海域活动对公众个人所造成的年有效外辐射剂量；

D_ea表示公众个人浸没于含有气态放射性核素的空气中所致的年有效辐射剂量；

D_eg表示气态放射性核素沉积在地面对公众个人所致的年有效辐射剂量；

D_eh表示公众个人吸入气态放射性核素污染的空气所致的年有效辐射剂量；

D_ee表示公众个人摄入有气态放射性核素沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量；

步骤三、根据放射性核素对公众个人所造成的年有效辐射剂量和待评价区域内的居民数量，计算放射性核素对公众集体所造成的年有效辐射剂量D，计算公式为：

D＝(D_e液+D_e气)×P

其中，p表示待评价区域内的公众人口数量。

本发明实施例中还提供了一种核电厂放射性物质的辐射剂量计算系统，包括：

源数据采集子系统，用于采集待评价区域用于计算核电厂放射性核素的年有效辐射剂量的源数据；所述放射性核素包括液态放射性核素和气态放射性核素，所述源数据包括液态放射性核素的源数据和气态放射性核素的源数据；

液态放射性核素的源数据包括每年的液态放射性核素监测数据、受纳海域的水文监测数据、区域固定参数和液态放射性核素的模式参数；所述区域固定参数包括液态放射性核素的有效剂量转换因子、待评价区域内的居民信息及其生活习性数据；所述液态放射性核素的模式参数包括液态放射性核素在海水中的稀释因子、在海产品体内的浓集因子、在受纳海域的相关辐射参数、以及居民的海产品食谱和在受纳海域的活动参数；

气态放射性核素的源数据包括每年的气态放射性核素监测数据、气象监测数据、固定参数和模式参数；所述固定参数包括待评价区域的居民及其生活习性数据、区域内的下垫面与建筑物特征和气态放射性核素的衰变常数、剂量转换因子、冲洗系数、干沉积速度、浓集因子；所述模式参数包括气态放射性核素的扩散参数、混合层高度和排放物理参数；

个人年有效辐射剂量计算子系统，用于根据采集源数据计算待评价区域内放射性核素对公众个人所造成的年有效辐射剂量D_e，计算公式为：

D_e＝D_e液+D_e气

D_e液＝D_ep+D_es+D_ew

D_e气＝D_ea+D_eg+D_eh+D_ee

其中，D_e液表示液态放射性核素对待评价区域内的公众个人所造成的年有效辐射剂量，D_e气表示气态放射性核素对区域内公众个人所造成的年有效辐射剂量；

D_ep表示由于食入受纳海域的海产品对公众个人所造成的年有效内辐射剂量，D_es表示液态放射性核素沉积在受纳海域岸边对公众个人所造成的岸边沉积年有效外辐射剂量，D_ew表示由于在受纳海域活动对公众个人所造成的年有效外辐射剂量；

D_ea表示公众个人浸没于含有气态放射性核素的空气中所致的年有效辐射剂量；

D_eg表示气态放射性核素沉积在地面对公众个人所致的年有效辐射剂量；

D_eh表示公众个人吸入气态放射性核素污染的空气所致的年有效辐射剂量；

D_ee表示公众个人摄入有气态放射性核素沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量；

集体年有效辐射剂量子系统，用于根据放射性核素对公众个人所造成的年有效辐射剂量和待评价区域内的居民数量，计算放射性核素对公众集体所造成的年有效辐射剂量D，计算公式为：

D＝(D_e液+D_e气)×P

其中，p表示待评价区域内的公众人口数量。

本发明的有益效果在于：本发明提供了一种能够计算出放射性污染物排放点周围80km范围内各子区公众所受到的个人和集体年有效辐射剂量的方法，该方法满足了开展核电厂正常运行期间对周围公众产生的辐射影响评价的需要，且通过该方法能够对气态和液态放射性污染物对区域内的关键居民组所造成的影响进行计算分析和评价。

附图说明

图1为本发明实施例一中提供的一种核电厂放射性物质的年辐射剂量计算方法的流程图；

图2为本发明实施例二中提供的一种核电厂放射性物质的年辐射剂量计算方法的流程图；

图3为本发明具体实施方式中一种核电厂放射性物质的年辐射剂量计算系统的结构框图。

具体实施方式

下面结合说明书附图与具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

实施例一

图1示出了本实施例提供的一种核电厂放射性物质的辐射剂量计算方法的流程图，该方法可以包括以下步骤：

步骤S101：采集待评价区域用于计算核电厂放射性核素的年有效辐射剂量的源数据；

本实施方式中，所述待评价区域是指以核电站放射性污染物排放点为中心，以80KM为半径画圆所覆盖的区域，即国家标准GB11215-89中规定的需要进行放射性物质释放对公众造成的辐射剂量进行计算和评价的区域范围。

所述放射性核素包括液态放射性核素和气态放射性核素，所述源数据包括液态放射性核素的源数据和气态放射性核素的源数据。

液态放射性核素的源数据包括核电厂每年的液态放射性核素监测数据、受纳海域的水文监测数据、区域固定参数和液态放射性核素的模式参数；所述区域固定参数包括液态放射性核素的有效剂量转换因子、待评价区域内的居民信息及其生活习性数据；所述液态放射性核素的模式参数包括液态放射性核素在海水中的稀释因子、在海产品体内的浓集因子、在受纳海域的相关辐射参数(因食入海产品、液态放射性核素对公众个人的有效剂量转换因子、受纳海域岸边沉积物中液态放射性核素对公众个人的有效剂量转换因子、居民在受纳海域活动时液态放射性核素对公众个人的有效剂量转换因子等)、以及居民的海产品食谱(个人海产品的消费量、海产品从捕捞到被消费的时间间隔等)和在受纳海域的活动参数(在受纳海域内一年中游泳和水上活动时间的份额)。

气态放射性核素的源数据包括核电厂每年的气态放射性核素监测数据、 气象监测数据、固定参数和模式参数；所述固定参数包括待评价区域的居民及其生活习性数据、区域内的下垫面与建筑物特征和气态放射性核素的衰变常数、剂量转换因子、冲洗系数、干沉积速度、浓集因子；所述模式参数包括气态放射性核素的扩散参数、混合层高度和排放物理参数；其中，所述气态放射性核素监测数据即源项，核电站释放到环境中的气态放射性污染物的数量和成分；所述气象监测数据包括风向、风速、稳定度和降雨等；所述居民及其生活习性数据包括居民的数量、年龄、职业、生活习性和食谱等。所述排放物理参数包括放射性核素的排放高度、排放烟囱内径、排放速度、安全壳高度以及建筑物迎风面积等等。

本实施方式中，液态放射性核素在收纳水域中稀释和扩散过程中对人产生的辐射途径主要考虑以下几种：

·食入由受纳海域生长的海水生物(统称为海产品)造成的内照射；

·沉积在岸边的放射性物质造成的岸边沉积外照射；

·在受纳海域中游泳、划船和从事水上作业时受到的外照射。

一般的，核电厂的液态放射性核素是随循环冷却水排放到海域中，即受纳海域是海水，由于海水不能作为农业灌溉和人畜饮用，故在辐射剂量计算中对饮用水和用放射性污染的水灌溉农业和牧业引起的食物链照射途径都不予考虑。

气态放射性核素在大气迁移和扩散过程中对人照射途径主要考虑以下几种：

·浸没在含放射性物质的空气中受到的外照射；

·沉积在地面的放射性物质造成的外照射；

·食入有放射性沉积的粮食、蔬菜、水果等造成的内照射；

·食入有放射性沉积的饲料喂养牲畜的肉、奶等造成的内照射；

·吸入含放射性物质的空气产生的内照射。

步骤S102：计算待评价区域的放射性核素对区域内公众个人所造成的年有效辐射剂量；

步骤S103：计算放射性核素对区域内公众集体所造成的年有效辐射剂量。

本实施例中，放射性核素对公众个人所造成的年有效辐射剂量D_e的计算公式为：

D_e＝D_e液+D_e气

D_e液＝D_ep+D_es+D_ew

D_e气＝D_ea+D_eg+D_eh+D_ee

其中，D_e液表示液态放射性核素对待评价区域内的公众个人所造成的年有效辐射剂量，D_e气表示气态放射性核素对区域内公众个人所造成的年有效辐射剂量；

D_ep表示由于食入受纳海域的海产品对公众个人所造成的年有效内辐射剂量，D_es表示液态放射性核素沉积在受纳海域岸边对公众个人所造成的岸边沉积年有效外辐射剂量，D_ew表示由于在受纳海域活动对公众个人所造成的年有效外辐射剂量；

D_ea表示公众个人浸没于含有气态放射性核素的空气中所致的年有效辐射剂量；

D_eg表示气态放射性核素沉积在地面对公众个人所致的年有效辐射剂量；

D_eh表示公众个人吸入气态放射性核素污染的空气所致的年有效辐射剂量；

D_ee表示公众个人摄入有气态放射性核素沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量；

完成放射性核素对公众个人所造成的年有效辐射剂量计算后，根据放射性核素对区域内公众个人所造成的年有效辐射剂量和区域内居民的数量，计算放射性核素对区域内公众集体所造成的年有效辐射剂量D，计算公式为：

D＝(D_e液+D_e气)×P

其中，p表示待评价区域内的公众人口数量。

实施例二

图2示出了本发明实施例中提供的一种核电厂放射性物质的年辐射剂量计算方法的流程图，该方法可以包括以下步骤：

步骤S201：采集待评价区域用于计算核电厂放射性核素的年有效辐射 剂量的源数据；

步骤S202：对待评价区域进行子区划分，分别计算放射性核素对每个子区域内的公众个人所造成的年有效辐射剂量；

放射性核素对公众个人所造成的年有效辐射剂量D_e等于液态放射性核素对公众个人所造成的年有效辐射剂量D_e液和气态放射性核素对公众个人所造成的年有效辐射剂量D_e气的和，下面对液态放射性核素对公众个人所造成的年有效辐射剂量D_e液和气态放射性核素对公众个人所造成的年有效辐射剂量D_e气的计算过程分别进行说明。

第一部分、液态放射性核素对公众个人所造成的年有效辐射剂量的计算

本实施方式中，液态放射性核素对公众个人所造成的年有效辐射剂量包括由于食入受纳海域的海产品对公众个人所造成的内辐射剂量、液态放射性核素沉积在岸边对公众个人所造成的岸边沉积外辐射剂量、由于在受纳海域活动对公众个人所造成的外辐射剂量。液态放射性核素对公众个人所造成的年有效辐射剂量等于各放射性核素对公众个人所造成的上述三项辐射剂量的总和。即

D_e液＝D_ep+D_es+D_ew。

在实际中，核电厂正常运行时，液态放射性核素排入海域，在海水潮流作用下，这部分低放废水还将进一步被稀释，在计算液态途径导致的有效辐射剂量时，与核电厂厂址距离和方位不同的受纳海域的子区域的各辐射参数也是不同的，因此，为了更好的评价液态放射性核素对核电厂厂址半径80km范围内液态放射性核素在不同区域的居民所造成的年有效辐射剂量，会对厂址半径80km范围内的区域的待评价区域进行子区的划分，分别计算液态放射性核素对各子区内的公众个人或集体所造成的年有效辐射剂量，以使计算结果更接近实际情况。

本实施方式中，对待评价区域进行分区计算液态放射性核素所造成的有效辐射剂量的方式包括以下步骤：

(1)根据核电厂厂址的距离与方位将待评价区域划分为n个子区；

(2)计算液态放射性核素对各个子区内的公众个人所造成的年有效辐射 剂量，计算公式为：

D_ek液＝D_epk+D_esk+D_ewk；

其中，D_ek液表示液态放射性核素对第k个子区的公众个人所造成的年有效辐射剂量，D_epk表示第k个子区的公众个人由于食入海产品所造成的年有效内照射剂量，D_esk表示液态放射性核素沉积在受纳海域岸边对第k个子区的公众个人所造成的岸边沉积年有效外照射剂量，D_ewk表示第k个子区的公众个人在受纳海域活动所造成的年有效外照射剂量；

下面对上述三项辐射剂量D_epk、D_esk、D_ewk的计算方式分别进行说明。

(1)计算第k个子区的公众个人由于食入海产品所造成的有效内照射剂量D_epk；

第k个子区的公众个人由于食入海产品所造成的年有效内照射剂量D_epk等于第k个子区的公众个人食入的各种海产品所造成的年有效内照射剂量的和。

第k个子区的公众个人食入海产品p对所造成的年有效内照射剂量的计算方式为：

①计算海水中各液态放射性核素的浓度，计算公式为：

C_wi＝3.17×10^-8×Q_i×q^-1×C_i

其中，C_wi表示海水中液态放射性核素i的浓度，单位Bq/m³；

Q_i表示液态放射性核素i的年均释放率，单位Bq/a；

q表示液态途径排放的流量，单位m³/s；

C_i表示海水中液态放射性核素i的稀释因子，无量纲；

3.17×10^-8为a/s的换算系数；

②计算各液态放射性核素在海产品中的浓度，计算公式为：

C_pi＝C_wi×B_pi

其中，C_pi表示海产品p中液态放射性核素i的浓度，单位Bq/kg；

B_pi表示在海产品p中液态放射性核素i的浓集因子，单位m³/kg；

③计算第k个子区的公众个人食入海产品p所造成的年有效内照射剂量D_eppk，计算公式为：

其中，U_p表示第k个子区的公众个人对海产品p的消费量，单位kg/a；

λ_i表示液态放射性核素i的衰变系数，单位h^-1；

t_p表示海产品p从捕捞到被消费的时间间隔，单位h；

DF_ei表示因食入海产品p，液态放射性核素i对公众个人的有效剂量转换因子，单位Sv/Bq。

本实施方式中，假设厂址半径80km范围内居民食入的海产品全部来自厂址附近几公里内的海域，放射性核素在受纳海域海水中的稀释因子按照与核电厂厂址距离的不同，稀释因子C_i也是不同的。稀释因子可取自中国水利水电科学研究院2009年5月完成的《核电厂二期工程温排水及低放废水综合分析研究报告》中数模和物模试验的结果，距离厂址排放口5km范围内海域放射性核素的稀释因子为0.07，5-20km范围内海域放射性核素的稀释因子为0.03，20-80km范围内海域放射性核素的稀释因子为0.001。在实际计算中，上述液态放射性核素i在受纳海域海水中的稀释因子C_i结合待评价区域的实际情况和上述实验的结果进行取值。

本实施方式中，为了更方便的描述，表示了公众个人所食入的海产品p中所有液态放射性核素造成的有效辐射剂量的和，中的i还表示液态放射性核素的种类数量，即

其中，m为放射性核素种类数量。

在实际计算中，由于与放射性核素排放口距离不同的海域的放射性核素的浓度是不同的，为了使计算结果更符合实际情况，在第k个子区的公众个人食入海产品p所造成的年有效内照射剂量D_eppk时，可以分别计算该子区的公众个人由于食入近海域的海产品p所造成的年有效辐射剂量和由于食入远海域的海产品p所造成的年有效辐射剂量，此时，所述年有效内照射剂量的 计算公式可以写成：

C_pi近＝C_wi近×B_pi

C_pi远＝C_wi远×B_pi

相应的，公式中，C_pi近和C_pi远分别表示在近海域和远海域的海产品p中液态放射性核素i的浓度，C_wi近和C_wi远分别表示近海域海水中和远海域海水中液态放射性核素i的浓度，U_p近和U_p远分别表示第k个子区的公众个人对近海域和远海域的海产品p的消费量，t_p近和t_p远分别表示近海域和远海域的海产品p从捕捞到被消费的时间间隔。

(2)液态放射性核素沉积在受纳海域岸边对第k个子区的公众个人所造成的岸边沉积年有效外照射剂量D_esk的计算公式为：

其中，D_esk表示第k个子区的公众个人在岸边活动所造成的液态放射性核素岸边沉积有效外照射剂量，单位Sv/a；

C_wsi表示岸边的海水中液态放射性核素i浓度，单位Bq/m³；

K_di表示液态放射性核素i的吸附分配系数，单位m³/kg；

W表示岸宽因子，无量纲；

DS表示有效沉积密度，单位kg/㎡；

OF表示第k个子区的公众个人在岸边的居留因子或第k个子区的公众个人一年内在岸边度过的时间份额，无量纲；

DF_si表示岸边沉积物中液态排放途径的放射性核素i对公众个人的有效剂量转换因子，单位(Sv·m³)/(Bq·a)。

一般的，核电厂所属海域水深较浅，坡度平缓，海底基本为细沙或淤泥。需要考虑岸边沉积物对公众个人所致的有效辐射剂量。放射性核素在悬浮物和沉淀物中的分配系数可以取自中国辐射防护研究院和浙江水利河口海岸研究院于2011年完成的《泥沙对放射性核素吸附、去附、沉积和再悬浮实验研究及综合分析》给出的Co-60，Cs-137，Cs-134，Sr-90四种放射性核素 在悬浮物和沉积物中的吸附分配系数，计算岸边沉积外照射，对于实验中未给出的核素的吸附分配系数，取核安全技术文件HAF-J0001中的推荐值。当然，也可以根据实际获得的数据情况，采用设定的吸附分配系数。

(3)第k个子区的公众个人由于在受纳海域活动所造成的年有效外照射剂量D_ewk的计算公式为：

其中，C_wi表示海水中液态放射性核素i的浓度，单位Bq/m；

U_p1、U_p2分别表示表示k个子区的公众个人在海水内一年中游泳和水上活动时间份额，无量纲；

λ_wi表示液态放射性核素i的衰变常数，单位h^-1；

t_w表示液态放射性核素i转移时所耗时间，单位h；

DF_wi表示在海水活动时放射性核素i对公众个人的有效剂量转换因子单位(Sv·m³)/(Bq·a)。

同样的，在实际计算时，计算第k个子区的公众个人由于在受纳海域活动所造成的年有效外照射剂量D_ewk时可以分别计算出在近海域和远海域活动所造成的年有效外照射剂量，对应的C_wi可以分别取C_wi近和C_wi远。

第二部分、气态放射性核素对公众个人所造成的年有效辐射剂量的计算

为了满足大气弥散计算的需要，在计算年均大气弥散因子之前，首先依据《核电厂厂址选择的大气弥散问题》(HAD101/02)建议的方法计算厂址地区四维联合频率(风向、风速、稳定度和降雨)和三维联合频率(风向、风速和稳定度)，本实施方式中，四维联合频率的降雨分成5档，无雨、小雨、中雨、大雨和暴雨，划分方法依据《实用气象手册》；风速分6个等级，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；风向取16个方位；稳定度取6类(大气稳定度分类方法国标原子能机构IAEA推荐的ΔT-u分类法)。

本实施方式中，还需要对待评价区域进行评价子区划分，计算每个评价 子区的年均大气弥散因子，采用扇形网格法对待评价区域进行评价子区划分，以计算各评价子区在正常运行工况下的空气中污染物年均浓度分布。网格的划分方法如下：以核电站放射性污染物排放点为中心，以80KM为半径画圆，将该院按照16个范围划分得到16个扇形区，再在径向80km范围内，按半径为1、2、3、5、10、20、30、40、50、60、70、80km划分为12个圆环，总共划分为16×12＝192个子区，在计算时取圆环中心径距为0.5、1.5、2.5、4.0、7.5、15、25、35、45、55、65、75km。

完成子区的划分后，建立气态放射性核素在大气中的弥散模式：核电厂正常运行时，气态放射性核素在大气中迁移和扩散主要根据厂址气象铁塔观测的整年气象数据，由上述厂址地区风向、风速、稳定度联合频率，采用高斯烟羽扩散模式，应用中辐院ROULEA-2.0程序计算年均大气弥散因子和相对干沉积因子(ROULEA-2.0是在ROULEA-1.0基础上进一步完善的升级版本，ROULEA-1.0为国家环境保护局“八五”攻关项目“600MWe核电站放射性排出物环境弥散及其后果研究”的成果，可参阅中国辐射防护研究院编写的《核电厂正常运行与事故工况下放射性释放所致公众辐射剂量计算系统用户手册》)。ROULEA-2.0按照美国RG1.111《估计轻水堆正常释放的气态物质的大气迁移和扩散方法》(美国核管会开发，用来计算轻水堆核电站正常运行释放的气态物质的大气弥散因子和干沉积因子)以及我国核安全局《核电厂厂址选择的大气弥散问题》(HAD101/02)中的模型方法，它的模型中考虑了混合释放、烟云抬升、烟云下洗以及建筑物尾流和静风的影响。

本实施例中，根据源数据计算待评价区域的气态放射性核素对区域内公众个人所造成的年有效辐射剂量的具体方式如下：

1)根据待评价区域中的不同区域与核电厂厂址的距离和方位的不同将待评价区域划分为多个子区，本实施方式中分为n个；将公众个人生活所在的子区记为本子区，本子区之外的子区记为评价子区；对于气态和液态放射性核素，待评价区域的子区划分方式是相同的；

2)计算气态放射性核素对不同子区的公众个人所造成的年有效辐射剂量，包括：

①计算公众个人浸没于污染的半无线烟云中所致的年有效辐射剂量D_ea，计算公式为：

其中，χ_i表示公众个人所在的本子区的地面空气中气态放射性核素i的浓度，单位为Bq/m³；

DF_ai表示公众个人浸没于本子区的污染的半无线烟云中放射性核素i的有效剂量转换因子，单位为(Sv/a)/(Bq/m³)；

空气中气态放射性核素i的浓度χ_i＝3.17×10^-8Q_i(X/Q)_i

式中，Q_i表示核素i的气态年均释放率；

(X/Q)_i表示放射性核素i在本子区的年均大气弥散因子，单位s/m³；

3.17×10^-8为a/s的换算系数。

②计算气态放射性核素沉积在地面对公众个人所致的年有效辐射剂量D_eg，计算公式为：

λ_gi＝λ_i+λ_g

其中，W_i表示核素i在公众个人所在的本子区的地面沉积率，单位Bq/(m².d)；

λ_i表示气态放射性核素i的衰变常数，单位1/d；

λ_gi表示气态放射性核素i在本子区的陆地环境的有效去除常数，单位1/d；

λ_g表示气态放射性核素在本子区的陆地环境中的物理去除常数，单位1/d；

t_g表示气态放射性核素在本子区的地面上沉积的累积时间，单位d；

DF_si表示沉积物中气态放射性核素i在本子区的有效剂量转换因子，单位(Sv/h)/(Bq/m²)；

8760表示h/a的换算系数。

③计算公众个人吸入气态放射性核素污染的空气所致的年有效辐射剂量D_eh，计算公式为：

其中，χ_i表示公众个人所在本子区的地面空气中气态放射性核素i的浓度，单位为Bq/m³；

B_r表示公众个人的呼吸率，m³/h；

DF_hi表示公众个人吸入气态放射性核素i的有效剂量转换因子，单位Sv/Bq；

8760表示h/a的换算系数。

④计算公众个人摄入有气态放射性核素沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量D_ee，计算公式为：

D_ee＝D_ee1+D_ee2+D_ee3

其中，D_ee1表示公众个人摄入的除³H和¹⁴C外的气态放射性核素沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量；

D_ee2表示公众个人摄入³H沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量；

D_ee3＝公众个人摄入¹⁴C沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量；

⑤计算气态放射性核素对区域内公众个人所造成的年有效辐射剂量D_e，计算公式为：

D_e气＝D_ea+D_eg+D_eh+D_ee。

本实施例中，步骤④中，公众个人摄入有气态放射性核素沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量D_ee的计算方式为：

I.公众个人摄入的除³H和¹⁴C外的气态放射性核素沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量D_ee1的计算公式为：

其中，U_v、U_l、U_f和U_m分别表示公众个人作物、蔬菜、肉类和牛奶消费量，单位为kg/a或L/a；

F_V1、F_l1、F_f1和F_m1分别表示公众个人食用本子区内生产作物、蔬菜、肉类和牛奶的份额，无量纲；

F_V2、F_l2、F_f2和F_m2分别表示公众个人食用评价子区的生产作物、蔬菜、肉类和牛奶的份额，无量纲；

C_v1i、C_l1i、C_f1i和C_m1i分别表示本子区生产的作物、蔬菜、肉类和牛奶内气态放射性核素i的含量，单位Bq/kg或Bg/L；

T_V表示作物从收获到被消费的时间间隔，单位d；

T_l表示蔬菜从收获到被消费的时间间隔，单位d；

T_f表示产肉动物从屠宰到被消费的时间间隔，单位d；

T_m表示从挤牛奶到牛奶被消费的时间间隔，单位d；

λ_i表示放射性核素i的衰变常数，单位1/d；

C_v2i、C_l2i、C_f2i和C_m2i分别表示评价子区生产作物、蔬菜、肉类和牛奶的加权平均放射性核素i的含量，单位为Bq/kg或Bg/L，其通用计算公式为，

其中，

C_ki分别表示不包括本子区的评价子区内第k个子区(简称k子区)生产的作物、蔬菜、肉类和牛奶内放射性核素i的含量，Bq/kg或Bg/L；

P_k分别表示不包括本子区的评价子区内k子区作物、蔬菜的种植面积(m²)、产肉和产奶动物头数(头)。

II、氚³H辐射剂量计算

与其它核素相比，³H和¹⁴C与环境的相互作用很特殊，因此³H和¹⁴C在ROULEA-2.0中被特殊处理。³H和¹⁴C的稳态形式在人类身体、人们的食物和饮水中构成了它们元素的非常大的份额。用于计算其它放射性核素在土壤、植物、动物和人体内含量的迁移模式并不能应用于这两种核素，因为它们的稳定形态以饱和形式存在，它们的饱和效应是相当显著的。

氚以HT或T₂的形态被释放到大气中，氚原子会与空气中水分子中的氢原子进行交换，因此，烟云中就含有HTO，然后氚随水一起在环境中迁移。考虑食入食物途径³H的剂量贡献时，采用和其它核素完全不同的处理方法，因为它们的稳定形态以饱和形式存在，认为食物中的³H和空气中的³H达到平衡，食入³H导致的剂量正比于环境中³H的浓度。即公众个人摄入³H沉积的陆地动植物所致的有效辐射剂量D_ee2正比于环境中³H的浓度，D_ee2的计算公式为：

D_ee2＝D_v+D_b+D_c

D_x＝r_vC_f(f_v1χ+f_v2χ_v)

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导致的年有效辐射剂量，单位Sv/a；

D_b表示食入肉中的³H导致的年有效辐射剂量，单位Sv/a；

D_c表示食入牛奶中的³H导致的年有效辐射剂量，单位Sv/a；

r_v、r_b、r_c分别表示来自于蔬菜的、肉的和牛奶的³H的份额，无量纲；

假设，蔬菜的含水量：82.4％，T_v＝每天蔬菜的消费量，kg；肉的含水量：62.3％，T_b＝每天肉的消费量，kg；牛奶的含水量：87.5％，T_c＝每天牛奶的消费量，kg。

C_f表示³H的食入剂量转换因子，单位Sv·m³/Bq·a；

f_v1、f_b1、f_c1分别表示食入本子区内蔬菜，肉和牛奶的份额，无量纲；

χ表示本子区地面空气中的³H浓度，单位Bq/m³；

f_v2、f_b2、f_c2分别表示食入的评价子区内的蔬菜、肉和牛奶的平均的份额；

χ_v，χ_b，χ_c分别表示评价子区内地面空气中对于蔬菜、肉和牛奶的加权平均³H的含量，单位Bq/m³，其计算公式为，

其中，χ_vk分别表示不包括本子区的评价子区内k子区地面附近空气中加权平均³H的含量，Bq/m³；P_k分别表示不包括本子区的评价区内k子区蔬菜的种植面积(m²)、产肉和产奶动物头数(头)。

III、C-14的辐射剂量计算

如果¹⁴C以CO₂的形态释放，它将和空气中的CO₂混合，参与植物的光合作用。牛、羊吃草，将摄入草中的¹⁴C，人吃这些动物的肉和奶或食入蔬菜，将食入¹⁴C。在计算¹⁴C的剂量时，认为食物内的¹⁴C和空气中的¹⁴C达到平衡。 公众个人摄入¹⁴C沉积的陆地动植物所致的年有效有效剂量D_ee3正比于环境中¹⁴C的浓度，D_ee3计算公式为：

D_ee3＝D_v+D_b+D_c

其中，D_v表示食入蔬菜中的¹⁴C导致的年有效辐射剂量，Sv/a；

D_b表示食入肉中的¹⁴C导致的年有效辐射剂量，Sv/a；

D_c表示食入牛奶中的¹⁴C导致的年有效辐射剂量，Sv/a；

T_v表示每天的蔬菜消费量，kg；

T_b表示每天的肉消费量，kg；

T_c表示每天的牛奶消费量，kg；

C表示¹⁴C的食入剂量转换因子，Sv·m³/Bq·a；

f_v1,f_b1,f_c1分别食入本子区内蔬菜，肉和牛奶的份额；

f_v2,f_b2,f_c2＝食入不包括本子区的评价子区内蔬菜，肉和牛奶的平均的份额。

χ表示本子区地面空气中的¹⁴C浓度，Bq/m³；

χ_v，χ_b，χ_c分别表示评价区(不包括本子区)内地面附近空气中加权平均¹⁴C的含量，Bq/m³，其计算公式为，

其中，X_vk分别表示不包括本子区的评价区内k子区地面附近空气中加权平均¹⁴C的含量，Bq/m³；

P_k分别表示不包括本子区的评价区内k子区蔬菜的种植面积(m²)、产肉和产奶动物头数(头)；

在考虑C-14的剂量影响时，一般认为，只有以二氧化碳形式存在的C-14才能通过光合作用被植物吸收，并通过食物链进入人体，造成食入内照射，因而只考虑以CO₂形态释放的C-14的剂量影响。IAEA421号报告(2004年)中提出，欧洲和美国的压水堆核电厂以CO₂形态释放的C-14的份额为5～25％，从偏保守角度考虑，本实施例中采用25％。因此，在计算中根据CO₂释放监测结果确定C-14的释放源项。

步骤S203：根据放射性核素对各子区公众个人所造成的年有效辐射剂量和各子区内的居民数量，计算放射性核素对各子区的公众集体所造成的年有效辐射剂量。

本实施例中，放射性核素对各子区的公众集体所造成的年有效辐射剂量的计算公式为：

D_k＝(D_ek液+D_ek气)×P_k

其中，D_k表示放射性核素对第k各子区的公众集体所造成的年有效辐射剂量，D_ek气表示气态放射性核素对第k个子区中的公众个人所造成的年有效辐射剂量，P_k表示第k个子区内的公众人口数量。

此时，放射性核素对整个待评价区域的公众集体所造成的年有效辐射剂

量D为：

其中，表示液态放射性核素对待评价区域内公众集体所造成的年有效辐射剂量，表示气态放射性核素对评价区域内公众集体所造成的年有效辐射剂量。

在实际应用中，由于不同区域内公众居民的膳食、生活习性以及剂量转换因子的不同，在计算气态放射性核素对每个评价子区内居民造成的个人年有效辐射剂量和集体年有效辐射剂量时，可以根据居民的年龄，将每个评价子区的居民划分为成年组、青少年组、儿童组和婴儿组四个年龄组，之后再计算出气态放射性核素对各评价子区内各年龄组的居民造成的个人年有效辐射剂量和集体年有效辐射剂量。本实施方式中，在确定关键居民组时，将公众个人分为四个年龄组，即成人组(>17岁)、青少年组(7-17岁)、儿童组(2-6岁)和婴儿组(<2岁)。同时，可以将成人根据职业的不同分为三类，分别为渔民、农民和城镇居民，分别对不同年龄组和职业的公众个人计算器所受的最大年有效辐射剂量。

在计算80km范围内公众的集体剂量时，首先使用各年龄组和职业的平均食谱和生活习性因子，得到80km范围内各子区内各年龄组和成人中农民(城镇居民的剂量用农民代替，因为各子区城镇居民的个人剂量略小于农民 的个人剂量；另外，80km范围内渔民所占比例非常小，在集体剂量计算时不考虑)的个人平均受照有效剂量；然后根据各年龄组的人口比例，得到他们在各子区分别的人口数。使用各子区内各年龄组的个人平均受照有效剂量分别乘以各子区相应的人口数，得到他们分别的半径80km内的集体剂量，相加得到半径80km内各子区气态途径导致的总集体剂量。

需要说明的是，本实施方式中，所述液态放射性核素对公众个人所造成的年有效辐射剂量和对公众集体所造成的年有效辐射剂量、以及气态放射性核素对公众个人所造成的有效辐射剂量和对公众集体所造成的有效辐射剂量均是指年度有效辐射剂量。本发明所述的方法适用于核电厂正常工况下的年有效辐射剂量的评估与计算，如滨海核电厂的放射性核素对厂址半径80km范围内的公众所造成的个人年有效辐射剂量和集体年有效辐射剂量。

在完成有效辐射剂量的计算后，可以将计算结果以及计算过程中计算出的中间量(如年均大气弥散因子等)绘制成图表。例如，可绘制GIS上的核素浓度等值线、有效辐射剂量等值线图等，可以直观的显示出各子区公众个人所受的有效剂量，各核素对各个子区公众个人所造成的有效剂量、关键点(根据需要选定)处公众个人由各核素和各种照射途径造成的有效剂量等等。

本发明实施例中还提供了一种一种核电厂放射性物质的辐射剂量计算系统，如图3所示，该系统包括源数据采集子系统100、个人年有效辐射剂量计算子系统200和集体年有效辐射剂量子系统300。

源数据采集子系统100，用于采集待评价区域用于计算核电厂放射性核素的年有效辐射剂量的源数据；所述放射性核素包括液态放射性核素和气态放射性核素，所述源数据包括液态放射性核素的源数据和气态放射性核素的源数据；

液态放射性核素的源数据包括核电厂每年的液态放射性核素监测数据、受纳海域的水文监测数据、区域固定参数和液态放射性核素的模式参数；所述区域固定参数包括液态放射性核素的有效剂量转换因子、待评价区域内的居民信息及其生活习性数据；所述液态放射性核素的模式参数包括液态放射 性核素在海水中的稀释因子、在海产品体内的浓集因子、在受纳海域的相关辐射参数、以及居民的海产品食谱和在受纳海域的活动参数；

气态放射性核素的源数据包括核电厂每年的气态放射性核素监测数据、气象监测数据、固定参数和模式参数；所述固定参数包括待评价区域的居民及其生活习性数据、区域内的下垫面与建筑物特征和气态放射性核素的衰变常数、剂量转换因子、冲洗系数、干沉积速度、浓集因子；所述模式参数包括气态放射性核素的扩散参数、混合层高度和排放物理参数；

个人年有效辐射剂量计算子系统200，用于根据采集源数据计算待评价区域内放射性核素对公众个人所造成的年有效辐射剂量D_e，计算公式为：

D_e＝D_e液+D_e气

D_e液＝D_ep+D_es+D_ew

D_e气＝D_ea+D_eg+D_eh+D_ee

其中，D_e液表示液态放射性核素对待评价区域内的公众个人所造成的年有效辐射剂量，D_e气表示气态放射性核素对区域内公众个人所造成的年有效辐射剂量；

D_ep表示由于食入受纳海域的海产品对公众个人所造成的年有效内辐射剂量，D_es表示液态放射性核素沉积在受纳海域岸边对公众个人所造成的岸边沉积年有效外辐射剂量，D_ew表示由于在受纳海域活动对公众个人所造成的年有效外辐射剂量；

D_ea表示公众个人浸没于含有放射性核素的空气中所致的年有效辐射剂量；

D_eg表示气态放射性核素沉积在地面对公众个人所致的年有效辐射剂量；

D_eh表示公众个人吸入气态放射性核素污染的空气所致的年有效辐射剂量；

D_ee表示公众个人摄入有气态放射性核素沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量；

集体年有效辐射剂量子系统300，用于根据放射性核素对公众个人所造成的年有效辐射剂量和待评价区域内的居民数量，计算放射性核素对公众集体所造成的年有效辐射剂量D，计算公式为：

D＝(D_e液+D_e气)×P

其中，p表示待评价区域内的公众人口数量。

其中，所述个人年有效辐射剂量计算子系统200可以包括液态核素个人年辐射剂量计算模块201和气态核素个人年辐射剂量计算模块202。

液态核素个人年辐射剂量计算模块201，用于计算液态放射性核素对待评价区域内的公众个人所造成的年有效辐射剂量D_e液；液态核素个人年辐射剂量计算模块201包括：

子区划分单元，根据核电厂厂址的距离与方位将待评价区域划分为n个子区；

子区个人年辐射剂量计算单元，用于计算液态放射性核素对各子区内的公众个人所造成的年有效辐射剂量，计算公式为：

D_ek液＝D_epk+D_esk+D_ewk；

其中，D_ek液表示液态放射性核素对第k个子区的公众个人所造成的年有效辐射剂量，D_epk表示第k个子区的公众个人由于食入海产品所造成的年有效内照射剂量，D_esk表示液态放射性核素沉积在受纳海域岸边对第k个子区的公众个人所造成的岸边沉积年有效外照射剂量，D_ewk表示第k个子区的公众个人在受纳海域活动所造成的年有效外照射剂量；

气态核素个人年辐射剂量计算模块202，用于计算气态放射性核素对区域内公众个人所造成的年有效辐射剂量D_e气；气态核素个人年辐射剂量计算模块202包括：

生活子区划分单元，用于根据核电厂厂址的距离和方位将待评价区域划分为n个子区；将公众个人生活所在的子区记为本子区，本子区之外的子区记为评价子区；

生活子区个人年辐射剂量计算单元，用于计算气态放射性核素对不同子区的公众个人所造成的年有效辐射剂量，该单元包括：

浸没年辐射剂量计算子单元，用于计算公众个人浸没于污染的半无线烟云中所致的年有效辐射剂量D_ea，计算公式为：

其中，χ_i表示公众个人所在的本子区的地面空气中气态放射性核素i的浓度；

DF_ai表示公众个人浸没于本子区的污染的半无线烟云中放射性核素i的有效剂量转换因子；

沉积外照年辐射剂量计算子单元，用于计算气态放射性核素沉积在地面对公众个人所致的年有效辐射剂量D_eg，计算公式为：

λ_gi＝λ_i+λ_g

其中，W_i表示核素i在公众个人所在的本子区的地面沉积率；

λ_i表示气态放射性核素i的衰变常数；

λ_gi表示气态放射性核素i在本子区的陆地环境的有效去除常数；

λ_g表示气态放射性核素在本子区的陆地环境中的物理去除常数；

t_g表示气态放射性核素在本子区的地面上沉积的累积时间；

DF_si表示沉积物中气态放射性核素i在本子区的有效剂量转换因子；

吸入年辐射剂量计算子单元，用于计算公众个人吸入气态放射性核素污染的空气所致的年有效辐射剂量D_eh，计算公式为：

其中，χ_i表示公众个人所在本子区的地面空气中气态放射性核素i的浓度；

B_r表示公众个人的呼吸率，m³/h；

DF_hi表示公众个人吸入气态放射性核素i的有效剂量转换因子；

食物摄入年辐射剂量计算子单元，用于计算公众个人摄入有气态放射性核素沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量D_ee，计算公式为：

D_ee＝D_ee1+D_ee2+D_ee3

其中，D_ee1表示公众个人摄入的除³H和¹⁴C外的气态放射性核素沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量；

D_ee2表示公众个人摄入³H沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量；

D_ee3表示公众个人摄入¹⁴C沉积的陆地动植物所致的年有效辐射剂量；

个人年辐射剂量计算子单元，用于计算气态放射性核素对区域内公众个人所造成的年有效辐射剂量D_e，计算公式为：

D_e气＝D_ea+D_eg+D_eh+D_ee。

在对评价区域进行子区划分时，所述集体年有效辐射剂量计算子系统300包括子区集体年辐射剂量计算模块301.

子区集体年辐射剂量计算模块301，用于计算放射性核素对各子区的公众集体所造成的年有效辐射剂量，计算公式为：

放射性核素对各子区的公众集体所造成的年有效辐射剂量的计算公式为：

D_k＝(D_ek液+D_ek气)×P_k

其中，D_k表示放射性核素对第k各子区的公众集体所造成的年有效辐射剂量，D_ek气表示气态放射性核素对第k个子区中的公众个人所造成的年有效辐射剂量，P_k表示第k个子区内的公众人口数量。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。