王建龙

（清华大学，北京 100084）

随着社会的发展，海洋环境对人类的重要性日趋显现。近年来，沿海地区不断兴建新的核电站，这在提高海洋资源利用率的同时，也对核电站的运营安全提出了挑战。一旦发生海域放射性污染事故，需要快速确定污染来源、范围和程度并及时采取应对措施，这样才能最大限度降低对海洋生态和人类健康的危害。这一现状对放射性核素检测、海洋模拟、环境评估等技术提出了新要求。

清华大学核能与新能源技术研究院牵头，联合中国科学院海洋研究所、生态环境部核与辐射监测技术中心、北京航空航天大学、山东省科学院海洋仪器仪表研究所、中国工程物理研究院核物理与化学研究所、华北电力大学、成都理工大学、中国辐射防护研究院、武汉理工大学、西南科技大学、中国科学院理化技术研究所、北京中光探测器有限责任公司、国家电投集团远达环保工程有限公司等单位，承担了国家重点研发计划“海洋环境安全保障”重点专项“海上放射性事件跟踪监测与应急处置技术和装备研究”项目（2016YFC1402500），开展了沿海核电站邻近海域海洋放射性事件的快速响应和跟踪监测技术研究。项目研究建立了一整套完备的海上核泄漏快速响应体系，开发了放射性现场检测、处置技术和装备，为建立我国海上放射性事件环境安全保障体系提供技术支撑。

1 建设海上放射性事件快速响应机制

海上放射性事故突发性强，影响范围广，一旦发生此类事故，大范围的海水和海洋生物很可能因为水循环运动遭受严重污染，对海洋生态系统和人类健康产生严重危害，快速响应机制的建立能够最大程度控制和减轻此类事故带来的损害。

华北电力大学周涛教授率领团队开发出放射性核素在中国近海迁移预测模型及软件。该软件通过建立中国近海域水动力模型，获得水动力特性，并选取核电站临近海域建立放射性核素迁移计算模型，可提供放射性核素的迁移路径 / 扩散范围和活度变化。该模型经过福岛事故海域相关数据验证和联合现场试验，显示出较高的可靠性和准确性。

在此基础上，北京航空航天大学全权教授率领团队提出了无人机 / 船快速应急响应方案以及可用于搭载核辐射探测器的无人机 / 船平台。团队开发了可实现海平面准静止投放的多旋翼无人机系统，用以搭载和精准投放海上漂流浮标，并使用无人船搭载放射性伽马谱仪实时监测和数据回传，实现了无人系统快速响应及跟踪监测。

2 开发海洋放射性跟踪监测平台

一旦发生放射性污染事故，海洋生物的栖息环境可能遭到不可逆转的破坏，放射性核素还可能通过食物链的传递危及沿海居民的健康安全。且放射性核素在海洋环境中的运移扩散行为错综复杂，需要通过大量观测数据与数值模拟相结合来深入研究。因此，开发先进的跟踪监测平台，实时监控海域放射性水平，快速定位污染源头，是采取有效应对措施的前提。

基于此，生态环境部核与辐射监测技术中心赵顺平主任、成都理工大学周建斌教授率领团队，研制出海上突发核事件快速应急跟踪监测的漂流浮标，提升了我国海上应急监测装备能力，该装备国产化率大于 90%，完全自主可控，防止被“卡脖子”；制定《基于闪烁体的海水放射性原位快速测量仪》标准，构建放射性污染应急快速监测系统，为各项仪器硬件提供了指导性统一规范，有利于国产技术和传感器的推广应用；开发了长期跟踪定点检测平台和放射性核素自动跟踪组网检测的软件系统平台；提出大型固定浮标与小型漂流浮标相结合的海洋核应急方案，完成了监测平台建设，并编制了海洋主要放射性核素监测技术规范，填补了我国海洋辐射环境监测体系中缺失的环节。

3 研发海上核富集装置

核素富集装置能在短时间内从大量海水中富集微量放射性核素，确定污染物的种类和浓度水平，为制定有效的应急措施提供依据。开发核素富集装置机是提高我国应对海上放射性事故的快速响应能力的关键。

在富集检测方面，北京航空航天大学单光存教授、武汉理工大学李烨教授率领团队，针对海洋中不同的核素，设计并制备了超过 40 种吸附材料，核素吸附率均在80% 以上；研发了海水中放射性核素富集装置，并且通过 1 h 内 50 ～ 100 L 天然海水中放射性核素的快速富集实验，经第三方机构检测，这一装置可在 1 h 内实现完成效率大于 80% 的快速富集。此外，团队还开发了放射性核素现场检测新设备“基于 NaI 探测器的数字化能谱仪”，该仪器最小可探测活度 0.06 Bq/L，能量探测范围 59.5 ～ 2614 keV，覆盖多种放射性核素能量范围。以上新设备实现了主要部件全部国产化，且已投入生产实践。

4 研发海上放射性事故核废液处理处置装备

一旦发生放射性泄漏或核事故，大量被污染的液体( 如消防水、地表水等 ) 也将成为放射性废液。开发高效的废液处理系统对这些事故废液进行收集和处理，对控制和减缓核泄漏影响有关键意义。

在放射性废液处置方面，清华大学、中国科学院海洋研究所、国家电投集团远达环保工程有限公司等单位组成的团队，开发出具有自主知识产权的移动式放射性废液处理样机，与国内外现有同类技术相比，该装置浓缩倍数高、处理成本低，达到国际先进水平。

在此基础上，团队还提出了低水平放射性核素污染海洋环境修复成套技术，开发了多种新型天然高分子改性材料，并筛选获得了可以高效吸附核素的大型海藻，建立了一套海藻降低海水核素浓度的修复技术，增强了海洋核事故污染处理处置能力。

5 结语

保护海洋环境离不开先进科技手段的支撑。项目团队建立了完整的海上核泄漏响应体系，囊括了一系列创新技术和装备，利用这些成果，既可高效开展现场放射性污染检测和溯源分析，又能及时采取有力的控制和处置措施，最大限度遏制和减轻核污染的危害后果。项目团队还提出并验证了多项关键理论和模型，为全面认识海上放射性核素迁移扩散规律提供了新思路，也为今后开展放射性污染预报和环境影响评估提供了科学依据和技术支撑。

项目课题绩效评价会

专家简介

王建龙（1964— ），项目负责人，清华大学教授，博士生导师。现担任放射性废物处理北京市重点实验室主任、清华大学 - 中广核电子束及环境技术应用联合研究中心主任。主要研究领域为核废物处理处置、核技术应用、环境污染控制等。承担国家自然科学基金项目、国家重点研发计划项目、国际原子能机构技术合作项目等多项。在国内外学术期刊发表论文 700 余篇，其中SCI 期刊论文 600 余篇，被引用 5 万余次，H 指数为 114；出版中英文专著、译著及教材 10 余部。曾获国家科学技术进步奖二等奖、高等学校科学研究优秀成果奖自然科学奖一等奖、中国科学院自然科学奖一等奖、北京市技术发明奖一等奖等奖励。