全 文 ：© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
文章编号 :100028551 (2002) 0520293204
用模糊数学方法评价γ辐照装置的环境质量
哈益明
(中国农业科学院原子能利用研究所 ,北京　100094)
摘　要 :采用模糊综合评判方法对济宁辐照中心扩建γ辐照装置的环境质量进行评
价。结果表明 :该装置选址基本合理 ,防护和环境保护措施应用得当 ,对周围环境质
量无明显影响 ,综合评价达到优级水平。
关键词 :模糊评价 ;辐照装置 ;环境质量
收稿日期 :2000205223
作者简介 :哈益明 ,男 , (1957～) ,山东农业大学教授 ,理学硕士。中国农业科学院二级岗位杰出人才 ,从事核物理与核
技术应用研究
环境质量是指环境要素或整体环境性质的优劣 ,也就是环境素质的好坏及人类活动对环
境影响的程度。环境质量评价就是通过对众多的环境因子的数量、质量等性状及其聚集状态
的结构和特征的分析 ,来揭示整体的环境质量水平和差异性。对环境因子的系统分析 ,一般是
通过建立和构造相应的数学模式来完成的。
模糊数学理论是L. A. Zadeh 于 1965 年首先提出的[1 ] 。经过 40 多年的发展 ,这一理论日臻
完善 ,并广泛地渗透到自然和社会的各个领域中。特别在环境保护领域中的应用尤其引人瞩
目 ,已成为环境质量评价的重要理论方法之一。
γ辐照装置的环境质量评价是保证整个装置的正常运行、确保人员和环境安全的前提。
目前 ,在这方面国家有严格的管理标准和多种评价方法。而采用模糊数学方法对γ辐照装置
的环境质量进行评价尚未见报道 ,本文拟采用模糊评判方法对济宁辐照中心新扩建γ辐照装
置的环境质量水平进行综合评价。
1 　材料与方法
111 　γ辐照装置
济宁辐照有限责任公司新扩建 1111PBq (300kCi)γ源辐照装置。整个装置由辐照室、装卸
室、控制室及风机房等组成。辐照室为整体钢筋砼建筑 ,室内面积为 8m ×14m ,高度为 315m。
防护墙总厚 2m ,钴室顶厚度 115m。贮源水井深 613m ,井口为 2m ×3m ,外壁为钢筋砼整体浇
筑 ,内壁由不锈钢板衬套并经探漏检查。辐照产生的有害气体通过 20m 高、出口径 013m 的排
风筒外排 ,设计排风量 9000～10800m3 / h。
新扩建γ辐照装置位于金乡县境内 ,地处鲁西平原 ,场址地层为第 4 纪冲洪积层。地基承
载为 100kPa ,地震烈度为 515 度。该地区属温带季风区海洋2大陆气候 ,风向受季风影响 ,主导
392　核 农 学 报　2002 ,16 (5) :293～296Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
风为东南风 ,平均风速 312mΠs ,最大风速为 25mΠs。
112 　评价方法
本文以新扩建的γ辐照装置的环境质量评价为例 ,从理论上建立客观模糊性与准确性兼
备的环境质量综合评价模式。
2 　模糊数学模式的建立
211 　建立因素集
新扩建的γ辐照装置的环境质量评价指标主要有 :环境γ辐射水平、辐照室内及环境的臭
氧及氮氧化物浓度、贮源井水质状况、辐照装置所处的地理、地质条件及抗震水平等。为了便
于说明问题 ,本文仅选取具有代表性的环境γ辐照水平、辐照室内的臭氧浓度、贮源井水质状
况及地质地理条件作为辐照装置的环境评价指标 ,分别表示成 u1 , u2 , u3 , u4 组成的因素集。
U = { ui } = { u1 , u2 , u3 , u4 } 　( i = 1 ,2 ,3 ,4)
212 　确定评价集
根据国家γ辐照装置的设计建造和使用规范[2 ] ,可将γ辐照装置的环境质量水平分为 4
级 ,用 v1 (优) , v2 (良) , v3 (一般) , v4 (差)表示 ,组成评价集。
V = { vj } = { v1 , v2 , v3 , v4 } 　( j = 1 ,2 ,3 ,4)
　　其中 :辐照装置环境γ辐射水平指标为[3 ] :
v1 (优) ≤011 (μSv/ h) ; 　011 (μSv/ h) < v2 (良) ≤110 (μSvΠh)
110 (μSv/ h) < v3 (一般) ≤215 (μSvΠh) ; 　v4 (差) > 215 (μSv/ h)
　　辐射产生的有害气体中氮氧化物的产额较臭氧低 ,且标准中允许浓度比臭氧的浓度高一
个数量级[4 ] ,故选用对环境影响较大的臭氧作为评价指标。
v1 (优) < 011 (mgΠm3 ) ; 　011 (mgΠm3 ) ≤ v2 (良) < 012 (mgΠm3 )
012 (mgΠm3 ) ≤ v3 (一般) < 013 (mgΠm3 ) ; 　v4 (差) ≥013 (mgΠm3 )
　　贮源井水质以电导率作为评价指标[2 ] :
v1 (优) < 5 (μS/ cm) ; 　5 (μS/ cm) ≤ v2 (良) < 715 (μS/ cm)
715 (μS/ cm) ≤ v3 (一般) < 10 (μS/ cm) ; 　v4 (差) ≥10 (μS/ cm)
　　地质、地理条件作为综合指标仍分为 v1 (优) , v2 (良) , v3 (一般) , v4 (差) 4 级。
环境γ辐射水平和辐照室臭氧浓度的确定 ,可根据辐照装置的防护设计、有害气体的排
放能力及环境的扩散水平经计算获得[5 ] 。贮源井水质可按要求取样测定。综合指标的评级划
分 ,应由专人通过对装置及周围的水文、地质、气象、交通等因素的全面考查评价后完成[6 ] 。
213 　模糊关系矩阵的确定
将每一因素选取 n 个评测点参与总体评价 ,得出单因素评价集。
由表 2 可知 ,若不采取通风措施 ,室内臭氧浓度分别超标 19、38 和 58 倍。故换气次数应
在每 2～3min 一次 ,才能使室内臭氧浓度维持在限值以下。而排放后的臭氧最大落地浓度仅
为 2105 ×10 - 4 mgΠm3 ,远远小于环境监测评价标准 ,与现场监测浓度比可忽略不计。
综合各单因素的评价结果得到评价模糊关系矩阵的矩阵元 rij 。其中 ,矩阵元 rij为 Ui 对
象能被评为V j 的隶属度。n 为随机选取的评测点的总数。χij为μi 判明为 vj 的评测点数 ,且
492 核　农　学　报 16 卷
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
满足关系式 : ∑
4
j = 1
χij = n , 　( i = 1 ,2 ,3 ,4 　j = 1 ,2 ,3 ,4)
利用评价得出的模糊关系矩阵元 rij ,可构造出模糊关系矩阵 R。
R = ( rij ) 4×4 =
0. 6 0. 2 0. 1 0. 1
0. 1 0. 6 0. 3 0. 0
0. 1 0. 4 0. 3 0. 2
0. 3 0. 4 0. 2 0. 1
表 1 　γ辐射水平各评测点的理论评价值
Table 1 　The theory value ofγ radiation level at evaluation point
序号
order
位置
position
距源中心之距
distance from source (m)
理论评价值
theory value (uSvΠh)
1 屏蔽墙外 outside shielding 6 0. 05
2 贮源井水面 wellhead 5 0. 05
3 迷道口 labyrinth door 3 次散射线 scattered rays in 3 times 0. 11
4 钴室顶 irradiator roof 5 17. 0
5 控制室 control room 8 0. 05
6 厂区内 inside plant 50 0. 14
7 厂区外 outside plant 100 0. 08
表 2 　不同装源量下辐照室内臭氧浓度评价值
Table 2 　The O3 density value of radiator in three source load (mgΠm3 )
装源量
source load
(PBq)
臭氧产额
O3 content
(mgΠh) 臭氧平均浓度O3 overage density(mgΠm3) 换气后臭氧浓度O3 density after wellventilated (20 timesΠh) 换气后臭氧浓度O3 density after bestventilated (30 timesΠh)
0. 37 2798 5. 81 0. 33 0. 22
7. 4 5595 11. 6 0. 66 0. 45
11. 1 8390 17. 4 0. 99 0. 67
214 　确定权重集
权重分配方案的确定方法有专家估测法、层次分析法、模糊逆方程法等 ,本文采用环比法
给出因素集 U 的权重集 A(表 3) 。
其中 :相对比值为自上而下把相邻两个因素对结果影响的重要性进行比较得出的值。修
正值为以 u4 = 110 为统一的比较基础 ,自下而上对相对值加以修正。权重为 ai = ui / ∑ui 。
利用环比法求出的模糊权重集 A 为 :A = {a1 ,a2 ,a3 ,a4 } = (0155 ,0122 ,0112 ,0111)
215 　综合评价集的形成
利用模糊关系矩阵 R 和相应的权重集 A 可得出新建γ辐照装置的环境质量综合评价集
B 。其中 : B = A·R。“·”为 Zadeh 算子 ,由 R 与 A 求 B 的过程称之为模糊变换。本评价的 Za2
deh 算子取 M ( ∧, ∨)运算 ,即 :
B = (0155 ,0122 ,0112 ,0111) 0. 6 0. 2 0. 1 0. 10. 1 0. 6 0. 3 0. 0
0. 1 0. 4 0. 3 0. 2
0. 3 0. 4 0. 2 0. 1
= (0155 ,0122 ,0122 ,0112)
592　5 期 用模糊数学方法评价γ辐照装置的环境质量
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
表 3 　环比法求权重集的过程
Table 3 　The process of obtaining weighting assemble
with ring ratio method
U
相对比值
relative ratio
修正后值
amended value
权重
weight number
u1 5 5 0. 55
u2 2 2 0. 22
u3 1 1 0. 12
u4 1 0. 11
合计 total ∑ui = 910 1100　　归一化处理后 ,形成综合模糊评价集B 3 : B 3 = (015 ,012 ,012 ,011)　　根据模糊评价的最大隶属原则[8 ] ,由模糊评价集 B 3 知 ,新扩建的γ辐照装置综合环境评价质量为 v1 级 ,即优级水平。3 　结果与讨论
采用模糊数学方法对新建γ辐照装置
环境质量的评价表明 :该γ辐照装置选址及防护建筑结构合理 ,防护和环保措施在技术上选择
得当 ,对周围环境质量不产生明显的影响 ,综合评价达优级水平。
利用模糊数学方法进行γ辐照装置的环境质量评价 ,可以较好地将放射防护评价与有害
气体排放、周围空气质量及水文、地质、地理等环境因子评价有机地结合在一起。更好地掌握
该项目周围环境质量现状 ,揭示装置运行后对环境质量可能造成的影响 ,评价防护和环保措施
的效果 ,为辐照装置的环境管理提供科学依据。
参考文献 :
[1 ] 　荩垆. 实用模糊数学. 北京 :科学技术文献出版社 ,1989 ,6 ,235～267
[2 ] 　国家质量技术监督局.γ辐照装置设计建造和使用规范. GB17568～98
[3 ] 　卫生部. 放射卫生防护基本标准. GB4792～84
[4 ] 　宋鹭 ,等. 大气环境质量的模糊综合评价方法. 上海环境科学 ,1999 ,18 (1) ,13～15
[5 ] 　李星洪. 辐射防护基础. 北京 :原子能出版社 ,1982 ,262～329
[6 ] 　杨俊诚 ,等. 粉煤灰农业应用及环境放射性污染评价. 核农学报 ,1999 ,13 (5) ,299～304
[7 ] 　哈益明. 食用明胶辐照加工质量的模糊数学评价. 食品科学 ,2000 ,1 ,17～19
[8 ] 　汪培庄. 模糊集合论及应用. 上海 :上海科技出版社 ,1983 ,157～230
EVAL UATE OF ENVIRONMENT QUALITY FORγ IRRADIATION FACILITIES
USING FUZZY COMPREHENSIVE JUD GMENT METHOD
HA Yi2ming
( Institute for Application of Atomic Energy , Chinese Academy of Agricultural Sciences , Beijing 　100094)
ABSTRACT :The environment quality of Jining Irradiation Centre newγ radiation facility was
evaluated by fuzzy comprehensive judgment method. The result showed that the place ofγ radi2
ation facility was well and the measures of radiate shelter and environment protect were effective.
The environment quality of its area was not obvious change and the result of environment evalu2
ation was first2rate.
Key words :fuzzy evaluation ;irradiation facilities ;environment quality
692 Acta Agriculturae Nucleatae Sinica
2002 ,16 (5) :293～296