核电厂辐射环境监测与流出物监测质量控制措施探讨

一、 前言

核与辐射安全是国家安全的重要组成部分，根据《中华人民共和国放射性污染防治法》、《中华人民共和国核安全法》等法律法规规定，核设施营运单位应当对核设施周围环境中所含的放射性核素的种类、浓度以及核设施流出物中的放射性核素总量实施监测。辐射环境监测与流出物监测的准确性对于核电厂流出物排放统计以及环境影响评价的准确性起着至关重要的作用，为此必须建立一套完善的质量保证体系与质量控制手段。

2021 年发布实施的《电离辐射监测质量保障通用要求》（GB8999）从质量管理体系、质量保证计划、人员、计量器具、样品、分析测量、原始记录以及数据处理方面等对辐射监测质量保证提出了基本要求。同年发布实施的《辐射环境监测技术规范》（HJ61）对监测方案的质量保证、监测人员素质、计量器具的检定与核查、方法选择、实验室内质量控制以及实验室间质量控制等进行了规定。两份标准对于辐射监测质量保证体系建立以及实验室内部核外部质量控制措施的落实提出了基本要求，但针对于具体检测项目应采取何种质控手段以及部分质控结果的判断标准等缺少更加细化的管理规定。

本文根据 GB8999 与 HJ61 以及其他相关检测方法标准要求，结合核电厂辐射环境监测与流出物监测的主要项目，对辐射监测过程中的质量控制措施进行探讨，以求进一步完善质量控制手段，提升核电厂辐射监测的准确性与可靠性。

二、 样品采集质量控制

样品的采集需重点关注样品的代表性、采样标识的完整性以及采样记录的可溯源性。

对于环境样品，监测方案中采样点位描述通常难以细化到具体位置，而采样位置细小的偏差都有可能导致样品中放射性核素的含量存在较大差异。为确保历次采样点位的一致性，在选定具有代表性的采样点后，可建立包含采样点详细信息的采样手册，通过点位的详细描述，辅以现场环境照片与经纬度坐标等信息，明确具体的采样位置，保证不同人员在执行同一采样任务时按照相同的点位开展采样，确保数据的可比性。

对于流出物样品采集，采样点一般为系统上的固定阀门，不存在同一样品采样位置存在差异的问题，而更多需要考虑走错间隔的风险，为此设置操作监护是非常必要的。此外为确保样品的代表系，应确保储罐中的样品经过了充分的混合。以液态流出物为例，需提前使用循环泵对储罐中的废液进行混合，循环的时间应根据储罐中废液的总体积与循环泵的流量进行确定，至少保证循环时间 × 泵流量 ⩾ 废液总体积。同时在取样前应根据取样支路管线的长短，合理设置管线放水时间，以确保最终得到的水样不受管线中残留废液的影响。

对于采样标识，应至少包含样品名称、样品编码、采样点、采样日期与时间、样品量、分析项目、采样人等信息。为便于样品后续制备过程中的状态识别，本实验室还在样品标签中增加了样品检测状态栏，省去了单独粘贴状态标签的麻烦。采样记录除满足 GB 8999 和HJ 61 的基本要求外，应根据检测项目对应检测标准的要求进行记录。部分检测标准给出了采样记录的模板，可参考使用。环境样品采集信息记录时应重点关注采样时的环境状况。

三、样品分析质量控制

对于样品分析过程中的质量控制，通常包括空白试验、平行样分析、加标回收率试验、盲样分析、样品复测等手段。

（一）空白试验

对于空白试验，其主要目的是为了发现和度量样品在分析过程中的样品前处理、测试仪器的噪声、试剂中的杂质、测定环境及操作过程中的沾染等因素对样品测定产生的变化和影响情况，提供空白试验值适当扣除本底的资料。空白试验又可分为仪器空白、试剂空白、样品空白（全过程空白）。

仪器空白指测试仪器的噪声，反映测量仪器在测定过程中引起空白的变化和影响。试剂空白指在实验室内以纯水代替样品，按被测定项目的要求，加入规定的保存剂后，按照样品测量的方法做出分析测定，其结果能反映出试验所用试剂质量等条件引起的空白变化，试剂空白包含仪器空白。样品空白指在采样现场以纯水作为样品，按被测项目要求，与实际样品相同条件下装瓶、保存、运输并运送实验室分析，其作用是判断从样品采集开始的整个分析过程对试验的影响。

空白试验适合各类检测项目，应根据标准方法的要求，结合样品的类别与处理过程，选择合适的空白试验方法，同时应根据标准方法的规定采用合适的空白试验值进行本底扣除。以水中氚分析为例，HJ 1126 未提到空白试验，但方法要求使用本底水按样品处理步骤制备成本底试样，本质上是一种试剂空白，其测量值作为样品本底进行扣除。

再以采用厚源法进行水中总 β 分析为例，HJ 899 规定对空盘本底、以硫酸钙代替样品制备的空白试样以及以去离子水加硫酸钙后按样品制备步骤制成的全过程空白试样进行测量。这其中空盘本底是对仪器空白的检查，正常情况下其测量值作为样品本底进行扣除。硫酸钙空白试样的测量有两个作用，一是对于硬度不足需要添加硫酸钙的样品，其计数率超过仪器本底平均计数率 3 倍标准偏差范围时，可作为样品本底进行扣除；二是对于硬度足够无需添加硫酸钙的样品，为验证制备过程中其他试剂的影响，需对全过程空白试样进行测量，但因全过程空白制备过程中不得不添加硫酸钙，单独测量硫酸钙空白则可以对硫酸钙的影响进行验证。同样，全过程空白试样计数率超过仪器总 β 本底平均计数率 3 倍标准偏差时，不能忽略试剂对测量结果的影响，计算样品活度浓度时需将空白试验值作为本底扣除。

标准中未对空白试验开展的周期频次进行规定，实际执行中，建议根据仪器状态是否稳定、是否更换试剂等情况合理制定空白试验开展计划。

（二）平行样分析

开展平行样分析的目的在于验证分析的精密度。计划开展平行样分析的样品应在编制采样计划时予以考虑，以避免漏采。 GB8999 规定只要样品可获得，应采集不少于每批次样品 10% 的平行双样，样品总数少于10 个时，至少取一个样品的平行双样；HJ 61 也规定随机抽取 10%～20% 的样品进行平行双样测定。对于 GB 8999 规定中“每批次样品”的理解，就流出物监测而言，通常每次采样仅有一个样品，如果以每次采集的样品为一批次，则需要每个样品都采集平行双样，这显然难以执行。为此设置合适的时间段（如每周或每月），将该时间段内采集的所有同类样品作为同一批次，进而根据比例要求采集平行双样，是较为合理的做法。

对于平行双样的制备分析，需考虑样品均匀性的影响。对于水样，通常可以认为采集的样品为均匀样品，因此为更好验证整个分析过程的精密度，应将两个平行双样分别制备并测量。而对于生物样品，尤其是海鱼、海虾等海生物类样品，同一个样品中不同个体的来源存在较大不确定性，因而难以保证所有样品的均匀性，此时如果将平行双样分别制样分析，难以保证其相对偏差满足标准要求。为此对于生物样，建议平行双样共同制备，在最终完成制备并混合均匀后分装为两个样品进行测量分析，此时平行样的检测结果可对仪器测量过程的精密度进行验证。

HJ 61 表17 给出了平行样相对偏差的控制指标，并提到环境样品平行双样相对偏差不得大于标准分析方法规定的 2 倍，且标准方法方法无规定或规定不适合时，按照表 17 所列指标控制执行。以水中氚的分析为例，标准方法 HJ 1126 规定平行样相对偏差 ⩽5% ，对于机组正常运行期间的环境水样，其放射性含量通常在本底水平波动，测量计数带来的不确定度可达 50% ，如按照 5% 指标进行相对偏差控制将难以执行。因此需根据样品的活度浓度水平，结合标准要求，合理设置控制指标，确保分析精密度得到有效验证的同时又不至于过于苛刻。

（三）加标回收率试验

加标回收试验的主要目的在于验证测量结果的准确度。样品加标回收率是指在测定样品的同时，在样品中加入已知浓度的标准物质，其测定结果扣除样品的初始测定值，计算回收率以确定实验室采用该方法测量结果的可靠性。加标回收率的计算公式如下：加标回收率 Σ=Σ （加标样品测定值- 样品初始测定值）/ 加标量 ×100%

根据加标回收率的定义，加标回收率适用于涉及富集、提纯等化学分析流程的实验室样品分析项目，不适用于无需处理或仅需烘干、研磨等物理处理过程的实验室样品分析项目。对于核电厂辐射监测来说，开展加标回收试验的项目主要包括氚、总 β、C-14、Sr-90 等项目。

根据 HJ 61，加标量一般为样品活度的 1\~3 倍，对于环境样品，很多时候测量结果均小于探测下限（如常压蒸馏法分析水中氚），则无法确定加标量。这种情况下，可按方法探测下限的 1\~3 倍进行加标量控制。实际执行过程中发现，对于测量结果在探测下限附近的样品，加标量过少时一方面难以准确控制加标量，另一方面因测量结果计数不确定度较大易造成加标回收率不满足标准要求。因此对于低活度水平样品，应尽量取加标量的上限3 倍进行试验。

对于加标回收率的开展频次， GB8999 规定为不低于 5% ，HJ 61规定 10%～20% ，实际执行中应从严按至少 10% 控制。标准对于加标回收率的控制指标较为明确，标准方法中有规定的按标准方法控制，无规定或不适合的按GB 8999 和 HJ61 规定 80%～120% 执行。

（四）盲样分析

也叫密码样分析，由质量管理人员使用有证标准样品 / 标准物资作为密码质量控制样品，或在随机抽取的常规样品中加入适量标准样品 / 标准物质制成密码加标样，交付监测人员进行测定。主要目的在于检验检测人员的能力，同时验证测量仪器的准确性。

控制指标方面，HJ 61 规定密码质控样的测定结果在给定的不确定度范围内，说明该批次样品测定结果受控。而 GB 8999 规定已知参考值质量控制样品测量值归一化偏差 En 的绝对值应不大于 1，即除了密码样测量值外，还考虑了其测量不确定度的影响。显然 HJ 61 规定的控制标准更为严格，但实际执行中，如密码样活度水平不够高、测量时间不够长，或其他原因导致其不确定度较高时，测量结果将难以控制在不确定度范围内，此时采用GB 8999 的判断条件更为合适。

标准未对盲样分析的开展频次进行规定，实际执行中，应重点结合人员检测能力、对检测方法的掌握程度等情况合理开展，通过盲样

分析对人员进行监控。

（五）留样复测

留样复测是指采用合适的方法保存稳定性较好的已测样品用于留样复测，两次测量结果比较，以评价该样品测定结果的可靠性，同时可对测量仪器的稳定性进行检验。对于核电厂辐射监测，留样复测主要适用于 γ 谱分析，HJ 61 表17 给出了留样复测的相对偏差控制指标。对于同一个样品的多次测量，相对偏差影响因素主要为环境条件和仪器状态，如温湿度变化对仪器状态的影响、房间氡钍子体浓度的波动等，因此在进行留样复测时，应尽量保证第一次测量与之后复测的测量条件一致，并避免复测时间与首次测量时间间隔太远。当复测偏差超控制指标，应立即再次开展复测，并分析造成偏差的原因，采取措施予以纠正，必要时更换其他仪器进行测量比对。

（六）内部比对

实验室内部人员 / 仪器比对是发现检测过程偏差的有效手段。不同人员对同一样品采用同一仪器设备进行分析，可对人员检测能力进行检验，而同一人员使用不同仪器对同一样品进行测量，则可对仪器偏差进行检验。

内部比对不受检测项目的限制，应结合人员、设备配备情况开展，并尽量覆盖所有人员与设备。关于内部比对相对偏差的控制指标，GB 8999 和 HJ 61 未给出相关规定，实际开展中可根据测量的是否为同一样品按平行样或留样复测偏差进行控制。如比对中测量的是同一制备完成的样品，则按 HJ 61 中复测偏差控制，如测量的是一个样品制成的多个样品，则可HJ 61 中平行样偏差控制。

四、数据处理与结果表示

HJ 61 第 8 章对测量结果数值修约、探测限计算以及小于探测下限数据的处理作出了规定。以下对标准未提及的一种情形进行讨论。

标准规定平行样或留样复测的测量值在允许偏差范围内时，用其平均值表示监测结果，同时规定一个样品重复测量时，不管测量值是否小于探测下限（甚至净计数小于零）都应取其实际测量值参与平均。但未明确平行样测量中存在小于探测下限数据的处理方法。对于该种情况，一种方式是按照复测样的方式计算平均值，出于保守考虑时建议也可按如下方式处理。

首先对于平行样中两个测量值均小于探测限的情况，其平均值必然也小于探测下限，当涉及流出物排放统计时，出于保守考虑可取较大的探测限值作为平均值报送。对于平行样中一个测量值大于探测限，另一测量值小于探测限的情况，可首先比较两个数值的大小，再做相应处理。例如测量结果分别为

无论如何，对于标准中未明确规定的情况，应结合开展检测的目的以及数据应用的具体需求具体分析，以求采用最为合理的数据处理和结果表示方式。

五、总结

质量控制是实验室分析的灵魂，贯穿样品从采集、检测分析到数据产生的全过程，只有完善的质量控制才能充分证明检测数据的准确性与可靠性。GB 8999 和HJ 61 为辐射监测质量控制提出了基本要求，在实际开展监测工作时，应根据标准规定，结合具体的检测项目、方法特性、样品类别、检测目的以及人员与设备情况等因素，选择适宜的质控方法，制定可行的质控计划，并建立合理的质量控制标准，保证质控活动得到有效实施，进而确保检测结果的有效性。

参考文献：

[1]《电离辐射质量保证通用要求》（GB 8999-2021）

[2]《辐射环境监测技术规范》（HJ 61-2021）

[3]《水中氚的分析方法》（HJ 1126-2020）

[4]《水质 总 β 放射性的测定 厚源法》（HJ 899-2017）