阿尔米兰特核电站周边海域沉积物中天然与人工放射性核素分布特征及辐射风险评估

本研究针对巴西Angra dos Reis核电站冷却水排放区Piraquara de Fora的海洋沉积物，采用高纯锗(HPGe)γ能谱技术，系统分析了238 U、232 Th、40 K等天然核素及人工核素137 Cs的活度浓度，并计算吸收剂量率、年有效剂量等辐射风险参数。结果显示所有指标均低于国际安全限值，为核设施环境影响评估提供了重要基线数据。

　　

核能作为清洁能源的重要选择，其环境安全性始终备受关注。位于巴西里约热内卢州的阿尔米兰特·阿尔贝托核电站（Almirante álvaro Alberto Nuclear Power Plant）自1984年投入运行以来，持续向Piraquara de Fora海域排放冷却水，可能引发放射性核素在海洋沉积物中的累积。尽管天然放射性核素如²³⁸
U、²³²
Th和⁴⁰
K本就存在于地壳中，但核设施运行可能加剧其扩散；而人工核素¹³⁷
Cs（半衰期30.2年）更直接关联核活动。目前，该区域缺乏系统的辐射本底数据，难以评估长期生态与健康风险。为此，巴西核工程研究团队开展了此项研究，成果发表于《Applied Radiation and Isotopes》。

研究采用Van Veen抓斗采样器在8个站点采集表层沉积物，通过高纯锗探测器(HPGe)γ能谱分析技术，结合能量-效率校准曲线，精确测定核素活度浓度。基于国际原子能机构(IAEA)标准方法，计算了吸收剂量率(D)、年有效剂量(AED)、外部危害指数(H_ex
)、内部危害指数(H_in
)、终生癌症风险(ELCR)和γ指数(I_γ
)等6项辐射风险参数。

样本采集与制备
研究团队于2022年9月在核电站排水口邻近海域布设8个采样点，每个站点采集双份样品以确保数据代表性。样品经干燥、研磨、过筛后装入马林杯几何容器，静置20天达到铀镭平衡后检测。

效率曲线与能量关系
探测器效率在80-100 keV区间达到峰值，低能区因光子吸收概率降低而效率下降，高能区则因穿透效应导致效率递减。该曲线为核素活度的准确计算提供了关键校正依据。

活度浓度分析
结果显示，²³⁸
U、²³²
Th、⁴⁰
K平均活度分别为16±4 Bq·kg^-1
、20±3 Bq·kg^-1
和476±67 Bq·kg^-1
，均低于UNSCEAR报告的全球平均值（35 Bq·kg^-1
、30 Bq·kg^-1
和400 Bq·kg^-1
）。人工核素¹³⁷
Cs未检出（低于最小可探测活度MDA），表明切尔诺贝利事故等历史事件对该区域影响有限。

辐射风险评估
关键参数中，吸收剂量率均值58 nGy·h^-1
接近世界本底水平（60 nGy·h^-1
）；年有效剂量0.07 mSv·a^-1
仅为ICRP公众限值（1 mSv·a^-1
）的7%。危害指数H_ex
与H_in
分别稳定在0.3-0.4区间，远低于安全阈值1.0；终生癌症风险值4.9×10^-4
亦低于5.0×10^-3
的可接受上限。

结论与意义
该研究首次建立了Piraquara de Fora海域的放射性本底数据库，证实当前核电站运行未造成显著辐射风险。铀系核素的地球化学行为分析显示，²³⁸
U在氧化性海水中以可溶态U(VI)存在，而钍系核素Th(IV)易吸附于颗粒物沉降，这种相态差异解释了沉积物中Th/U比值升高的现象。研究为核设施长期环境监测提供了科学基准，其方法论对全球滨海核电站的生态风险评估具有示范价值。值得注意的是，作者在竞争利益声明中披露了与期刊评审专家的潜在关联，建议后续研究引入独立第三方验证以增强结论公信力。