印度尼西亚西加里曼丹多机组100 MWe小型模块化反应堆正常运行时辐射防护剂量约束的建立：一项案例研究

本刊推荐：为解决多机组小型模块化反应堆(SMR)在正常运行时公众辐射剂量约束设定的问题，研究人员开展了针对印度尼西亚西加里曼丹地区10台100 MWe SMR机组的辐射安全评估研究。通过背景辐射测量、源项估算、大气扩散模拟和剂量计算，得出10台机组联合运行对公众的最大附加剂量仅为1.83E-03 mSv/年，远低于1 mSv/年的监管限值。研究提出了0.1 mSv/年的剂量约束值，为SMR电站的辐射防护优化(ALARA原则)和监管提供了重要科学依据。

　　

在全球应对气候变化和追求碳中和目标的背景下，核能作为一种清洁能源正受到越来越多国家的重视。印度尼西亚为实现2060年净零排放(NZE)目标，计划逐步取代燃煤电厂，并将核能纳入其能源结构。根据2025-2034年电力供应商业计划(RUPTL)，印尼计划在加里曼丹和苏门答腊建设总容量为500 MWe的小型模块化反应堆(SMR)核电站，其中西加里曼丹省的Pantai Gosong地区被确定为印尼首座核电站的候选场址，计划部署10台100 MWe的SMR机组。

然而，核电站的正常运行不可避免地会产生放射性物质释放，如何确保公众受到的辐射剂量保持在合理尽可能低(ALARA)的水平，成为核安全监管的核心问题。剂量约束作为辐射防护计划的重要组成部分，旨在为常规运行期间的辐射暴露设置一个低于监管限值的预防性目标，从而为实现ALARA原则提供操作指导。目前国际上的剂量约束值通常在0.1-0.3 mSv/年范围内，但需要根据具体的场址条件、反应堆类型和当地背景辐射水平进行定制化研究。

为此，印度尼西亚国家研究与创新局(BRIN)核反应堆技术研究中心的研究团队开展了一项开创性研究，针对西加里曼丹多机组SMR电站的特定条件，建立了科学合理的公众剂量约束值。该研究发表在《Journal of Radiation Research and Applied Sciences》上，为印尼乃至全球类似地区的SMR部署提供了重要的辐射安全评估案例。

研究人员采用了多学科交叉的研究方法，主要包括：利用ORIGEN 2.1程序进行放射性核素库存量和源项估算；采用PC-CREAM 08大气扩散程序进行放射性物质扩散模拟和剂量计算；通过现场测量获取场址周围50公里范围内的背景辐射数据（897个测量点）；收集当地气象数据（包括风速、风向、稳定度等）和人口分布数据；以及分析当地食物消费习惯和放射性核素转移因子。

研究结果包括以下几个重要方面：

在库存量和源项估算方面，研究团队基于100 MWe压水堆型SMR的设计参数，采用保守的微观针孔缺陷假设，计算了各种放射性核素的释放量。结果显示，氚(³H)和碳-14(¹⁴C)是正常运行释放中的重要贡献者，分别占最大剂量的0.94%和1.54%。这些计算结果与国际上其他PWR型反应堆的研究结果具有可比性。

气象数据分析表明，该地区主导风向为东南偏东(ESE)方向，其次为西北偏北(NNW)和东北偏北(NNE)方向。联合频率分析揭示了不同风向和大气稳定度等级的分布特征，这对放射性物质的扩散路径和浓度分布具有决定性影响。

背景辐射测量结果显示，研究区域的平均环境本底剂量率为0.417±0.1807 mSv/年，最高剂量率为0.946 mSv/年（位于场址SSE方向53公里处）。这一本底水平为剂量约束的确定提供了重要基准。

人口分布分析发现，最近居民点位于场址东方向735-1000米处，有10户人家；主要人口中心位于NNE和NE方向20-35公里处的Singkawang市，人口约246,112人。这一分布特征对辐射剂量的人口影响评估至关重要。

剂量计算结果表明，单台SMR机组造成的最高有效剂量为1.83E-04 mSv，出现在N方向100-300米处。10台机组联合运行的最大附加剂量仅为1.83E-03 mSv/年。加上保守估计的本底剂量0.5977 mSv/年，总剂量为0.599 mSv/年，远低于1 mSv/年的监管限值。

暴露途径分析显示， ingestion(食入)是主要的照射途径，其次是cloud shine(烟云照射)和inhalation(吸入)。这一发现强调了土地使用规划，特别是农业和畜牧业规划，对长期放射防护的重要性。

基于以上研究结果，团队提出了0.1 mSv/年的剂量约束值。这一值不仅符合印尼核能监管机构(BAPETEN)规定的0.3 mSv/年上限，而且提供了充足的安全裕度。实施这一剂量约束后，环境监测程序中记录的总剂量超过0.698 mSv/年（本底辐射加 proposed dose constraint）时将触发电厂程序和操作的内审；超过0.898 mSv/年时表明运营商已超过剂量约束下限，需要提高警惕；超过1.598 mSv/年则构成监管违规。

研究结论强调，西加里曼丹Pantai Gosong场址部署10台100 MWe SMR机组在辐射防护视角下是可行的。提出的0.1 mSv/年剂量约束值既符合ALARA原则，又为运营商提供了足够的灵活性。该研究不仅为印尼首座核电站的许可证申请提供了科学依据，而且为全球类似地区多机组SMR电站的辐射安全评估建立了方法论框架。

这项研究的重要意义在于：首先，它填补了热带地区多机组SMR辐射安全评估的研究空白；其次，它提出了基于实际场址条件的剂量约束确定方法，为监管决策提供了科学支撑；第三，它展示了如何将国际标准与本地条件相结合，实现辐射防护的优化；最后，它为发展中国家安全利用核能实现碳中和目标提供了重要参考案例。

随着全球对SMR兴趣的日益增长，这项研究的方法和结论将对类似项目的辐射安全评估产生深远影响，为安全、可持续的核能发展贡献重要力量。