摩洛哥西迪·布卢布拉候选核设施场址先进压水堆假设事故情景的放射性影响评估

《Applied Radiation and Isotopes》：Radiological impact assessment of hypothetical accident scenarios for an advanced PWR at the Sidi Boulbra candidate nuclear site, Morocco

　　

- 针对摩洛哥Sidi Boulbra候选核站点，进行了场址专有的筛选评估。
- HotSpot模拟使用了覆盖1995—2024年的30年季节性气象数据。
- AS2情景被确定为防护行动规划的主导事故工况。
- 吸入途径在剂量贡献中占主导地位，甲状腺因放射性碘的摄取而成为关键器官。
- 降水增加了近源沉积，并强烈影响了污染防控的优先级。

## 引言

数十年来，摩洛哥一直在考虑核能，将其作为加强能源安全、多元化国家电力结构以及减少对进口化石燃料依赖的长期战略的一部分。这一兴趣最初源于该国有限的国内常规能源资源、电力需求的预期增长，以及在可再生能源逐步发展的同时，对可靠基荷电力生产的需要（Housni et al., 2024a, 2024b; IAEA, 2018, 2010; Karouani, 1995）。在本研究中，"早期国家研究"是指在摩洛哥首次核电规划活动中开展的技术、经济和选址评估，包括由国家电力局（ONE，现为国家电力与饮用水局ONEE的一部分）在Sofratome和国际原子能机构（IAEA）支持下开展的可行性研究，以及选址选择、地震活动和基础设施状况研究（Elmrabet et al., 1989; IAEA, 2018; Karouani, 1995; Righi, 1988）。

这些研究表明，摩洛哥的水电潜力和国内煤炭资源将不足以长期满足电力需求。与此同时，继续依赖进口化石燃料可能会增加对供应、价格和基础设施限制的风险暴露。在此背景下，核电被作为潜在的长期选项进行了考察，原因在于其对可靠大规模电力生产的潜在贡献、核电生产成本对铀价波动的相对较低敏感性，以及与摩洛哥磷酸盐资源相关的铀的战略价值作为潜在长期资产（IAEA, 2018, 2010; Karouani, 1995）。

摩洛哥的核电计划随后经历了可行性评估、选址筛选、基础设施审查、监管发展和国际合作等阶段。在此过程中，根据安全、环境、岩土工程、人口统计、冷却水供应、电网连接和外部危害等标准，对多个沿海区域和候选站址进行了评估。在考察的站址中，位于大西洋沿岸Safi和Essaouira之间的Sidi Boulbra被保留为可能的未来核电项目的进一步可行性和站址特征研究的优选参考候选站址（IAEA, 2018, 2010; Righi, 1988）。

这一选择得到了以下有利条件支持：可获得海水冷却、可接受的地震和岩土工程条件、适宜的人口和环境特征、电网连接可能性，以及不存在禁止性的外部危害（Elmrabet et al., 1989; Righi, 1988）。早期的规划文件还提到了在该站址安装两台约2×1000 MWe大型核电机组的可能性，而后期IAEA《国家核电概况》则明确说明，反应堆类型、容量和部署时间表尚未最终确定，商业核电仍将是一个长期选项（IAEA, 2018, 2010）。因此，在本研究中，Sidi Boulbra严格被视为一个历史上保留的候选/参考站址，用于筛选水平的辐射后果评估，而非一个已存在的核电站站址。

与这些规划活动同步，摩洛哥还加强了核与辐射安全、安保和应急准备所需的制度框架。国家能源、核科学与技术中心（CNESTEN）在核应用、辐射防护、培训、放射性废物管理和辐射监测方面提供全国技术支持能力（Housni et al., 2024a, 2024b; Karouani, 1995）。近年来，2014年8月22日第1-14-149号敕令颁布的第142-12号法律建立了摩洛哥核与辐射安全和安保局（AMSSNuR）作为国家监管机构。该法律确定了授权、安全评估、检查、辐射防护、应急干预、实物保护、放射性废物管理以及核材料和放射性物质控制等方面的框架（AMSSNuR, 2014）。在此背景下，本研究重点关注Sidi Boulbra假设大气释放的场址专有辐射后果，重点在于代表气象条件下的剂量、沉积、主导暴露途径以及防护行动相关指标。

一个可信的监管和应急准备框架的建立不仅需要制度能力，还需要能够量化意外放射性核素释放潜在后果的技术评估。因此，辐射影响评估是核电站选址、许可支持、环境保护和应急计划的重要组成部分。尽管先进压水堆设计有多重安全屏障、工程安全系统和纵深防御措施，但仍必须分析假设事故情景以估算可能的场外剂量、确定地面污染的空间范围、识别主导暴露途径并支持防护行动决策。此类评估对候选站址尤为重要，因为大气扩散和剂量后果受当地气象、风向、风速、大气稳定性、降水和受体距离的强烈影响（Al-Aqeel and Alrammah, 2023; El Khadiri et al., 2025; Kabach et al., 2026）。

在假设大气释放期间，放射性核素可能通过多种途径暴露电站人员和周边人群。外部暴露可能通过烟羽浸没、沉积放射性核素的地面辐射以及污染物质的再悬浮发生。内部暴露主要与烟羽经过期间的吸入有关，在事故后期阶段还可能涉及受污染食物或水的摄食（Alrammah, 2023; Gyamfi et al., 2020; Homann and Aluzzi, 2020）。因此，总有效剂量当量（TEDE）、地面沉积量和器官特异性承诺剂量等指标被广泛用于评估辐射后果并定义应急干预措施。碘同位素尤为重要，因为其对甲状腺剂量的贡献显著，而惰性气体主要贡献外部暴露，铯同位素则与长期沉积和污染问题相关（Mohamed et al., 2025; OECD/NEA, 1989）。

已有若干研究利用大气扩散和剂量评估工具，评估了核电站在正常运行和事故条件下的释放。Zubair et al. (2022) 使用气体和液体排放（GALE）程序结合HotSpot估算了巴拉卡核电站1号机组正常运行期间的公众暴露，展示了将源项估算与大气扩散建模相结合用于压水堆设施的实用性。Gyamfi et al. (2020) 使用HotSpot和InterRAS评估了一个拟议的通用VVER-1000站址，估算了烟羽轨迹、TEDE、地面沉积量以及撤离和隐蔽干预距离。Al-Aqeel and Alrammah (2023) 利用HotSpot调查了沙特阿拉伯一个拟议压水堆的假设事故情景，并考察了大气稳定性、气象条件和暴露途径对TEDE和地面沉积量的影响。Lobato et al. (2024) 将反应堆库存估算与HotSpot计算相结合，以支持小型模块化反应堆（SMR）型压水堆假设场外释放后的即时辐射风险评估，强调了保守早期阶段评估在应急决策中的作用。

最近，Mohamed et al. (2025) 使用HotSpot评估了埃及El-Dabaa站址一个先进压水堆的两个假设事故情景。他们的研究分析了随下风向距离变化的TEDE和地面沉积量，吸入、烟羽浸没、地面辐射和再悬浮途径的贡献，大气稳定度类别、风速、降水的影响，以及放射性核素对器官总承诺有效剂量当量的比例贡献。其结果表明，较严重的事故情景在近源区域产生显著剂量，吸入为主导暴露途径，甲状腺为受碘积聚影响最大的器官。

基于以上背景，本研究使用源自Mohamed et al. (2025)的文献VVER-1200压水堆事故源项，对Sidi Boulbra候选站址的两个假设大气释放事故情景进行了评估。VVER-1200是一种大型压水堆型轻水反应堆设计，其源项在此仅作为筛选水平后果评估的代表性大型反应堆释放清单使用，不应被解读为摩洛哥已选定、拟议或获许可的反应堆设计。这一选择与摩洛哥的历史规划背景一致，即此前曾考虑在Sidi Boulbra建设大型核电机组，而后期IAEA《国家核电概况》表明反应堆类型和部署时间表仍未确定（IAEA, 2018, 2010）。

因此，本研究的目的是在代表Sidi Boulbra沿海地区气象条件的情况下，量化这些假设释放的场址专有辐射后果。分析估算了烟羽中心线TEDE和地面沉积量随下风向距离的变化函数，评估了吸入、烟羽浸没、地面辐射和再悬浮途径的相对重要性，并考察了PG稳定度类别和降水对剂量和沉积的影响。本研究还评估了器官特异性承诺剂量当量，以识别受影响最严重的器官，特别关注与放射性碘相关的甲状腺暴露。该工作的新颖性在于，通过结合摩洛哥选址背景、文献压水堆源项和当地气象条件，为摩洛哥历史上保留的Sidi Boulbra候选站址提供了一个场址专有的筛选评估。

## 章节摘要

### HotSpot辐射防护代码

两个假设事故情景的辐射后果使用HotSpot辐射防护代码（版本3.1.2）进行评估。HotSpot是一种快速筛选工具，用于估算放射性物质释放后的大气扩散、辐射剂量和表面污染。由于它能以有限的输入需求提供保守的一阶估算，因此常用于应急响应应用和初步后果评估。

### 烟羽中心线TEDE、地面沉积、暴露途径和器官剂量的季节性影响

本节考察了代表季节性气象条件在干燥基准条件下对AS1和AS2情景辐射后果的影响。模拟代表基于1995—2024年气象记录推导出的确定性季节性条件，如表1所示。该方法用于比较代表性季节性风向、风速和PG稳定度类别对烟羽扩散、剂量和沉积的综合影响。在结论部分

## 结论

本研究针对摩洛哥Sidi Boulbra候选核电站站址，对两个假设大气释放情景进行了筛选水平的辐射影响评估。分析结合了文献压水堆替代源项、代表性季节性气象条件、PG稳定度类别、干湿沉积情况和HotSpot模拟。评估的量包括烟羽中心线TEDE、地面沉积量、暴露途径贡献……

## CRediT作者贡献声明

Ouadie Kabach：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、可视化、验证、软件、方法论、调查研究、数据整理、概念构思。Brahim El Azzaoui：撰写——初稿、验证、调查研究、数据整理。Anas Otmani：撰写——初稿、软件、调查研究、数据整理。Abdeslam Lachhab：撰写——初稿、调查研究、数据整理。El Mahjoub Chakir：撰写——初稿、方法论、调查研究、数据整理。

## 利益披露声明

作者未报告任何潜在利益冲突。

## 生成式人工智能的使用

作者仅使用生成式人工智能工具辅助创建图3所示的方法工作流程的图形表示。所有科学内容、方法设计、数据分析、解释和结论均由作者独立开发。作者已审阅并核实了最终图形，并对其内容承担全部责任。

## 利益冲突声明

作者声明以下可能被视为潜在利益冲突的财务利益/个人关系：作者声明他们没有已知的可能影响本报告工作的财务利益或个人关系。

## 致谢

作者高度感谢尊敬的匿名审稿人提出的宝贵意见和建议，这些意见显著提升了本论文的质量。

Ouadie Kabach | Brahim El Azzaoui | Anas Otmani | Abdeslam Lachhab | El Mahjoub Chakir