在氘-氘（D-D）、氘-氚（D-T）、氘-氦3（D-3He）、氢-硼11（H-11B）［1］等可能实现的可控核聚变反应中，D-T反应在400 keV离子温度以下时具有最大的聚变反应截面，所以D-T反应是目前最有望实现商用的可控核聚变反应。但氚的使用带来了放射性安全问题，作为一种放射性核素，每克氚的放射性活度为3.59×1014 Bq，半衰期为12.3 a，属于β放射性衰变。由于氚衰变释放的β粒子能量较低，在空气和水中的最大射程分别为5 mm和6 μm［2］，难以到达皮肤的敏感组织，因此氚的外照射对人体的危害很小，一般不予考虑。但作为H的放射性同位素，氚易取代水、有机物等中的H原子，因此吸入、皮肤吸收和食入氚导致的内照射剂量则不可忽视［3］，尤其是氚化水（HTO）和有机结合氚（Organically bound tritium，OBT），两者会参与人体的水和代谢循环，均匀分布于人体各处。辐射能量可直接沉积在细胞内，甚至直接作用于DNA上，造成氚的相对生物效应值较高［4］。在裂变堆中，与其他放射性核素相比，氚的产生量和存量很小，即使是氚产量较高的重水堆，每年的氚产生量仅为约100 g，存量约为数百克，且少量的氚流出物以液态HTO为主，放射性危害不明显，因此在假设事故分析中不受重视。但在未来的聚变堆中，情况则有很大不同。以国际热核聚变实验堆（International thermonuclear experimental reactor，ITER）为例，氚的总存量为3~4 kg，真空室中设置了1 kg的最大允许安全限值［5］。未来的聚变示范堆（Demonstration reactor，DEMO）每年的氚产量高达110~170 kg，存量高达数千克，一旦发生严重事故，大量气态氚可能会释放到环境中，危害公众健康。主流裂变堆型及ITER和DEMO的氚年产量和存量见表1。在氚释放的环境输运模式方面，多个国家针对性地开展了氚的环境迁移机理验证性研究，并开发了各自的模型程序，如德国的UFOTRI［6-7］和NORMTRI［8］、日本的ACUTRI［9］和ETDOSE［10］、英国的TERM［11］、法国的CERES［12］和TOCATTA［13-14］、加拿大的ETMOD［15］、美国的DCART［16］和中国科学技术大学的TAS3.0［17-18］等。10.11889/j.1000-3436.2023-0113.T001表1不同反应堆内的产氚率和氚存量[19]Table 1Tritium production rates and tritium inventories in different reactors.压水堆 Pressurized water reactor气冷堆 Gas cooledreactor熔盐堆 Moltensalt reactor重水堆 Heavywater reactorITERDEMO产氚率 / (g·a-1)Tritium production rate~ 0.75290~100~4(110~170)×103存量Inventory几克Several grams数十克Tens of grams数百克 Hundredsof grams数百克 Hundredsof grams数千克 Thousands of grams数千克 Thousands of grams气态氚释放到空气中的形式主要是HT和HTO，进入空气之后将随风进行输运和湍流扩散。部分HT和HTO在干沉积和降水冲刷的作用下沉积到土壤和植物表面，进入土壤中的HT会在微生物等作用下被氧化成HTO。土壤中的HTO部分进入植物体，部分蒸发从而再释放到空气中，和一次烟羽一起被人体吸入造成内照射。进入植物体的HTO在光合作用时部分迁移到有机物中，形成OBT，随后在食物链中迁移，进而可能被人体食入造成内照射剂量［20］。这些过程的示意图如图1所示。由于D-T聚变反应会产生大量不受磁场约束的高能中子，这些中子直接轰击面向等离子体部件，其中的钨材料部分活化成放射性钨同位素。同时在等离子体与第一壁材料的相互作用下，聚变装置中产生大量的粉尘。在真空室活化钨粉尘中，187W的早期剂量在W的总剂量占比中最大，且其具有γ放射性，因此，W的放射性可以被认为全部是187W的放射性。聚变堆在可能发生的失真空等事故情况下可能导致粉尘向环境中的释放，从而威胁到公众安全。10.11889/j.1000-3436.2023-0113.F001图1氚和粉尘在环境中的迁移示意图Fig.1Schematic diagram of tritium and radioactive dust migration in the environment本文针对未来聚变堆潜在氚和放射性粉尘释放事故时瞬时释放的大气扩散和随后的环境迁移行为，基于高斯多烟团模型和氚环境迁移的隔室模型，基于Python编程语言开发了聚变堆事故后放射性释放后果评估代码ACCTRI（ACCidental model for TRItium release），通过将代码计算结果与UFOTRI程序和HotSpot［21］程序进行对比，并借助加拿大1987年HT释放实验结果验证了其正确性，有助于为未来聚变堆的建设提供潜在事故后果评估和应急响应决策所需的数据支持。1 理论基础1.1　 大气扩散模型1.1.1　 高斯烟团模型气体污染物的大气迁移模型已经较为成熟，主要的气体污染物大气弥散理论模型包括高斯模型［22-23］、欧拉模型［24］及拉格朗日模型［25］等。其中，高斯模型输入参数少、计算速度快，适用于事故后快速应急响应的需求，主要用于研究污染物释放点20 km内的大气弥散情况。考虑到事故后放射性物质释放源项随时间快速变化的特性，对源项变化不敏感的高斯烟羽模型不适用，因此，本研究采用高斯烟团模型作为基础模型，其基本方程如式（1）所示。Cx,y,z=∑iQi2π3/2σxiσyiσzi⋅exp-x-xi22σx2⋅exp-y-yi22σy2⋅exp-z-zi22σz2+exp-z+zi22σz2（1）式中：C（x，y，z）为坐标（x，y，z）处的空气中污染物浓度，Bq∙m-3；Qi为第i个烟团中的污染物含量，Bq；σxi,σyi,σzi为烟团中浓度在x，y，z方向上分布的标准差，m，本程序中取σx=σy；xi,yi,zi为第i个烟团的中心坐标，m。1.1.2　 大气迁移模型的修正（1）干沉积修正。本程序使用源强耗减算法调整羽流中的空气浓度，以对干沉积现象进行修正。根据UFOTRI对HT和HTO的默认干沉积速度设置和HotSpot中气溶胶的默认干沉积速度，本程序假设HT的干沉积速度为0.05 cm/s，HTO的干沉积速度为1.8 cm/s，粉尘的干沉积速度为0.3 cm/s，这些数值可以在程序输入文件中修改，由于沉积导致空气中污染物浓度耗减的修正系数计算公式见式（2）［21］。DF(x)=exp∫0x1σz(x)exp12hσz(x)2dx-vu2π (2)式中：DF(x)为烟团移动距离为x后的干沉积耗减系数；v为沉积速度，m/s；h为有效释放高度，m；u为有效释放高度处的平均风速，m∙s-1。由于沉积导致的污染物向地面的沉积通量等于近地面空气污染物浓度与沉积速度之乘积，见式（3）。Wd=v∫C0dt (3)式中：C0为近地面处的空气污染物浓度，Bq/m3。（2）湿沉积修正。湿沉积的理论处理通常分为积雨云内的清除和积雨云下的冲刷两种情况。但在许多应用中，这两个过程简单地组合成单个过程来处理。本程序使用清除系数Λ（s-1）来描述湿沉积对烟气中污染物浓度的影响。清除系数Λ和降水强度I的关系可以用经验公式（式(4)）表示［26］。Λ=aIb (4)式中：I为降水强度，mm/h；a，b为经验系数。本程序中，对于HTO，a=9×10-5，b=0.6；对于粉尘，a=1.2×10-4，b=0.5；对于HT则不考虑湿沉积的影响。如果在污染物扩散过程中存在降水，则根据式（5）计算降水对污染物浓度的影响。Q(x)=Qexp(-Λxu) (5)由于湿沉积导致的污染物向地面的沉积通量用式（6）计算。Fw=ΛQ˙2π3/2σxσy⋅exp-x-xi22σx2⋅exp-y-yi22σy2 (6)式中：Q˙为考虑湿沉积损耗后的源强，Bq。（3）放射性衰变修正。187W的半衰期为23.9 h，即使是在短时间的事故释放模拟场景下也不能被忽略，因此需要考虑衰变对粉尘放射性的影响。根据衰变规律Qt=Q⋅exp-λt、衰变常数λ=ln2/T1/2以及时间t=x/u可推导出由衰变导致的烟团内源强变化由式（7）计算。Qx=Q⋅exp-ln2⋅x3 600T1/2u (7)式中：Qx为移动距离为x的烟团内部因衰变减少后的源强，Bq；T1/2为相应核素的半衰期，h。1.2　 氚的再释放模型沉降到土壤中的氚和植物中的HTO可通过蒸发和蒸腾再次进入空气中，这一过程被称为氚的再释放。由于直接吸入HT造成的剂量比直接吸入HTO的剂量少4个数量级以上，HT在土壤中被氧化成HTO进而再释放到空气中的过程将造成比HT更严重的吸入剂量。因此，有必要对氚的再释放进行建模。HTO从土壤和植物中再次进入大气时的源项为再释放源项，与一次释放源项不同的是，再释放源项为面源。本文的建模方法是将计算区域划分为多个小面源区域，把每个面源等效为一个虚点源，如图2所示。10.11889/j.1000-3436.2023-0113.F002图2等效虚点源建模示意图Fig.2Schematic diagram of equivalent virtual point source modeling图2中x方向为下风方向，y方向为侧风方向，正方形是与再释放面源区域面积相等的等效正方形面源，按照经验方法，在侧风向的扩散参数加上初始扩散系数σy0，其计算方法如式（8）所示［6］。σy0=a4.3 (8)式中：a为等效正方形面源的边长。1.3　 氚的环境迁移模型1.3.1　 土壤迁移模型土壤中的氚来自空气中氚的干、湿沉积，对于HT只考虑干沉积的作用，沉积到土壤中的HT被土壤微生物氧化成HTO。土壤中的部分HTO蒸发重新进入空气中，部分进入地下水，剩下的部分被植物根系吸收，转化为植物组织自由水氚（Tissue free water tritium，TFWT）。土壤隔室模型中氚的迁移由质量守恒定律描述，考虑大气、土壤、植物间氚的迁移，土壤中的氚浓度由式（9）（HTO）和式（10）（HT）给出。ddtCs,HTO=-D0∇2Cs,HTO+vd,HTOC+Fw-RsCs,HTO-UpCs,HTO+OsCs,HT (9)ddtCs,HT=-D0∇2Cs,HT+vd,HTC-RsCs,HT-OsCs,HT (10)式中：Cs,HTO/HT为土壤中的HTO/HT浓度，Bq/m2；D0为土壤中氚的下渗系数，m2/s；vd,HTO/HT为空气中HTO/HT的干沉降速度，m/s；C为近地面空气中氚的浓度，Bq/m3；Fw为空气中单位时间内HTO的湿沉降通量，Bq/m2∙s；Rs为再蒸发率，s-1；Up为植物根系吸收率，s-1；Os为土壤中HT的氧化率，s-1。1.3.2　 植物代谢模型本研究从人食谱和相关动物食谱出发考虑剂量计算需要模拟的植物种类，将相关植物分为叶菜类、根茎类、谷物类和牧草类。植物代谢模型主要考虑以下过程：植物从空气和土壤中吸收HTO并转化为TFWT、氚从TFWT迁移到不可交换有机物（即OBT）中、植物蒸腾导致氚的再释放。考虑氚在植物体内的转移过程，植物体内HTO浓度和OBT浓度由式（11）和式（12）表示。ddtCp,HTO=AaCa,HTO+UpCs,HTO-RpCp,HTO-PpCp,HTO (11)ddtCp,OBT=PpCp,HTO-VpCp,OBT (12)式中：Cp，HTO/OBT为植物TFWT/OBT的浓度，Bq/m2植被；Aa为空气中氚经叶片向植物中的迁移速率，m/s；Ca，HTO为空气中氚的浓度，Bq/m3；Rp为植物蒸腾作用导致的HTO从植物向空气的迁移速率，s-1；Pp为植物光合作用导致的氚从HTO向OBT的迁移速率，s-1；Vp为植物呼吸作用导致的氚从OBT向HTO的迁移速率，s-1。1.4　 剂量计算模型本程序采用国际放射防护委员会（International Commission on Radiological Protection，ICRP）推荐的剂量与活度转换因子评估公众接受的放射性剂量。氚的呼吸与皮肤吸收剂量、氚的饮食剂量、粉尘的剂量分别由公式（13）、（14）、（15）计算［27］。Doseinh=1.5⋅Iinh⋅DCFinh⋅∫Cdt (13)Doseing=∑fIf∫Cf,HTOdtDCFHTO+∑fIf∫Cf,OBTdtDCFOBT (14)Dosedust=Iinh⋅DCFdust,inh⋅∫Cdustdt+DCFdust,sub⋅∫Cdustdt+DCFdust,gs∫Cdust,depdt (15)式中：Doseinh为因呼吸和皮肤吸收导致的剂量，Sv；Iinh为呼吸空气的速率，m3/s；DCFinh为氚的呼吸剂量转换系数，对HTO为6.3×10-12 Sv/Bq，对HT为2.5×10-16 Sv/Bq；C为空气中的氚浓度，Bq/‍m3；t为在含氚空气中所处的时间，s；Doseing为因食入含氚食物导致的剂量，Sv；If为食用f类食物的速率，kg/s；Cf，HTO，Cf，OBT为f类食物中HTO和OBT的比活度，Bq/kg；DCFHTO，DCFOBT为食入HTO和OBT的剂量转换系数，分别为1.8×10-11 Sv/Bq和4.2×10-11 Sv/Bq；Dosedust为放射性粉尘造成的剂量，Sv；DCFdust,inh为粉尘的呼吸剂量转换系数，对187W为1.94×10-10 Sv/Bq；Cdust为空气中粉尘的放射性浓度，Bq/m3；DCFdust,sub为粉尘的浸没外照射剂量转换系数，对187W为2.00×10-14 Sv∙m3/Bq∙s；DCFdust,gs为粉尘的地面照射剂量转换系数，对187W为4.41×10-16 Sv‍∙m2/Bq∙s；Cdust,dep为粉尘的地面沉积浓度，Bq/m2。1.5　 程序计算流程综合上述理论基础，ACCTRI程序中氚和粉尘的大气扩散共用经过§1.1所述修正后的高斯烟团模型和气象数据，照射剂量采用各自的适用模型，其计算架构如图3所示。10.11889/j.1000-3436.2023-0113.F003图3ACCTRI程序的计算流程示意图Fig.3Schematic diagram of the calculating process of ACCTRIACCTRI程序主要包括氚的扩散和迁移计算及粉尘的扩散和剂量计算两大部分。首先，程序读取输入文件，并对源项、气象、计算域等数据进行预处理，随后使用高斯烟团模型模拟氚和粉尘在大气中的扩散和沉积等过程，并对氚的环境迁移过程进行计算。最后，根据氚和粉尘的剂量转换系数和人体受照射模拟结果，计算人体受到的辐照剂量。2 结果和验证2.1　 计算案例简介聚变堆在稳态运行时，会以近似持续稳定的速率释放少量氚到环境中。但在事故工况下，氚释放会在极短时间内进行，且释放量远大于稳态运行工况，同时可能伴随真空室内粉尘向环境的释放。本章节通过模拟事故释放参数，将程序运行结果与UFOTRI和Hotspot的模拟结果和加拿大1987年HT释放实验的结果进行对比，从而验证程序结果的正确性。模拟参数包括源项参数、气象参数和其他参数。（1）源项参数。假设事故后氚释放总量为100 g，即释放总活度为3.59×1016 Bq，释放形式为HTO；粉尘的放射性释放总量为3.7×1012 Bq。释放高度假设为10 m、20 m和60 m，释放的持续时间为2 min。（2）气象参数。核心气象参数如表2所示。此外，无降水，无烟羽抬升。10.11889/j.1000-3436.2023-0113.T002表2模拟事故发生时的核心气象参数Table 2Main meteorological parameters at the time of the simulated accident参数Parameters场景一Scenario 1场景二Scenario 2大气稳定度Atmospheric stabilityDF60 m高度处的风速 / (m∙s-1)Wind speed at 60 m5320 m高度处的风速 / (m∙s-1)Wind speed at 20 m3.4421.85010 m高度处的风速 / (m∙s-1)Wind speed at 10 m2.7191.364混合层高度 / mInversion layer height560200空气温度 / ℃Air temperature1010（3）其他参数。地表类型设置为平原地带的乡村地区，HTO的干沉降速率为1.8 cm/s，粉尘的干沉降速率为0.3 cm/s。2.2　 程序验证污染物释放到环境中后，经大气输运、扩散和沉积后，下风向的污染物浓度最大，因此，比较了ACCTRI和UFOTRI得到的下风向氚空气积分浓度、地面沉积浓度和剂量结果，使用HotSpot程序验证了ACCTRI的粉尘扩散和剂量计算结果，对比时分别采用UFOTRI及Hotspot所用的扩散系数参数化方法。2.2.1　 与UFOTRI的氚释放对比结果UFOTRI程序由德国卡尔斯鲁厄学院（Karlsruher institut für technologie，KIT）的Raskob教授［6-7］于1990年开发，经过测试验证，成功应用于选址参考的ITER事故工况下的氚环境安全分析中。场景1和场景2的下风向氚空气积分浓度、地面沉积浓度和剂量分别如图4和图5所示。由图4和图5表明，ACCTRI与UFOTRI计算结果符合程度较好，最大偏差不大于1个数量级，部分近源处差距较大，原因是UFOTRI程序的大气扩散模型是高斯分段烟羽模型，而ACCTRI程序采用高斯烟团模型，在近源处烟团未能充分扩散，造成部分数据差距较大。根据2008年罗马尼亚Galeriu的综述［28］，事故工况下不同模型之间的大气环境模拟结果的偏差在一个数量级的水平，考虑饮食途径的剂量模拟结果差距更大。总的来说，ACCTRI对聚变堆事故情况下气态氚释放及其造成的剂量计算的可靠性与国际知名程序UFOTRI相当。图4场景1时的计算结果：(a) 近地面空气积分浓度；(b) 地面沉积浓度；(c) 呼吸剂量；(d) 食入剂量Fig.4Comparison results for scenario 1: (a) near-ground air integral concentration; (b) ground deposition concentration; (c) inhalation dose; (d) ingestion dose10.11889/j.1000-3436.2023-0113.F4a110.11889/j.1000-3436.2023-0113.F4a210.11889/j.1000-3436.2023-0113.F4a310.11889/j.1000-3436.2023-0113.F4a4图5场景2时的计算结果：(a) 近地面空气积分浓度；(b) 地面沉积浓度；(c) 呼吸剂量；(d) 食入剂量Fig.5Comparison results for scenario 2: (a) near-ground air integral concentration; (b) ground deposition concentration; (c) inhalation dose; (d) ingestion dose10.11889/j.1000-3436.2023-0113.F5a110.11889/j.1000-3436.2023-0113.F5a210.11889/j.1000-3436.2023-0113.F5a310.11889/j.1000-3436.2023-0113.F5a42.2.2　 与HotSpot的粉尘释放对比结果HotSpot是美国劳伦斯∙利弗莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory，LLNL）开发的用于评估连续或间断释放、爆炸释放、燃料着火等不同释放情形的辐射影响评估程序。ACCTRI计算粉尘释放的近地面空气积分浓度、地面沉积浓度和总有效剂量当量（Total effective dose equivalent，TEDE）与HotSpot的对比见图6。与HotSpot的结果对比表明，两者的计算结果符合程度相当好，同样，由于高斯烟团模型和烟羽模型的差别，ACCTRI和HotSpot的模拟结果仅在部分近源处差距较大，且误差不大于4~5倍，在大部分距离处，两者差距很小。因此，ACCTRI的计算结果是正确可靠的。图6与HotSpot的对比结果：(a) D稳定度下近地面空气浓度；(b) D稳定度下地面沉积浓度；(c) D稳定度下TEDE；(d) F稳定度下近地面空气浓度；(e) F稳定度下地面沉积浓度；(f) F稳定度下TEDEFig.6Comparison with HotSpot: (a) near-ground air integral concentration under D stability; (b) ground deposition concentration under D stability; (c) TEDE under D stability; (d) near-ground air integral concentration under F stability; (e) ground deposition concentration under F stability; (f) TEDE under F stability10.11889/j.1000-3436.2023-0113.F6a110.11889/j.1000-3436.2023-0113.F6a210.11889/j.1000-3436.2023-0113.F6a310.11889/j.1000-3436.2023-0113.F6a410.11889/j.1000-3436.2023-0113.F6a510.11889/j.1000-3436.2023-0113.F6a62.2.3　 与氚释放实验结果的比较1987年6月10日，包括加拿大、美国、法国、日本等在内的几个国家在加拿大乔克河核实验室进行了氚化氢释放实验，以研究HT的环境迁移行为［29］。在实验中，在1 m高度向大气中释放了持续30 min 共3.54 TBq的氚化氢（用H2气体载气使出口处气压为1个标准大气压），并连续测量了空气中的HT和HTO浓度一周。。为验证ACCTRI程序结果的正确性，使用表3中的输入参数计算了程序模拟结果。由于实验地区距离释放源200 m内为草地，200 m外为沙地，因此，根据实验数据，设置HT的干沉积速率在200 m区域内设置为7.8×10-4 m/‍s，在200 m区域外设置为4.3×10-4 m/s。10.11889/j.1000-3436.2023-0113.T003表3与实验比较的计算使用的程序输入参数Table 3Program input parameters used for comparison with the HT release experiment参数Parameter值Value释放持续时间 / minRelease duration30HT释放量 / BqHT release amount3.54 × 1012释放高度 / mRelease height1.0HT沉积速度 / (m∙s-1)HT deposition velocity7.8×10-4 (≤ 200 m)4.3×10-4 ( 200 m)评估高度 / mEvaluation height1.0风速/(m∙s-1)Wind speed2.25大气稳定度类型Atmospheric stabilityBC湿沉积Wet deposition无No由于HT气体的密度远小于空气，因此，当释放气体中HT的质量分数较高时，可能存在浮力效应导致烟羽中心线在扩散过程中上升。根据Chen等［30］的研究结果，HT的质量分数超过10-4时会出现明显的浮力抬升。在下风向4 000 m处，100%质量分数HT烟羽的中心线从释放点的59 m高抬升到了高达360 m。在加拿大氚释放实验中，使用H2混合HT达到1个大气压后释放到空气中，因此按照HT在释放气体中质量分数占比100%考虑浮力效应，HT释放期间是否考虑浮力效应的空气浓度和实验值的对比如图7所示。10.11889/j.1000-3436.2023-0113.F007图7HT释放期间空气瞬时浓度的计算值和实验值Fig.7Calculated and experimental values of instantaneous air concentrations during HT release.从图7可以看出，不考虑浮力效应的模拟空气氚浓度远高于实验值，考虑浮力效应修正烟团高度后的模拟值与实验值符合较好，最大误差从一个数量级降到了3倍左右。考虑浮力效应后结果仍高于大多数观测值，原因可能在于浮力效应修正来源于100% HT烟羽，而实验中释放的气体中绝大部分是更轻的H2，这可能导致实验中浮力效应更强，而程序中考虑不足。总体来说，结果表明在HT质量分数较高时浮力的影响十分显著，不可忽略。但之前的程序大多没有考虑浮力修正，浮力抬升效应需要得到更多关注。2.3　 氚环境迁移和剂量计算结果§2.2.1中展示了ACCTRI程序氚释放的大气扩散和剂量计算结果与UFOTRI的比较，其中剂量中包含因氚的环境迁移而造成的氚水蒸气再释放呼吸剂量和食入剂量。本节以大气稳定度为D、释放高度为20 m为例，介绍ACCTRI程序计算的氚环境迁移和剂量结果，以说明氚在土壤、植物等环境要素间迁移对人体受照剂量的影响。HTO释放到空气中后，人体呼吸含HTO的空气将立即造成内照射剂量。此外，HTO能进入植物和动物体内，并在植物体中通过光合作用进入有机物。人体食入被污染的动植物产品将造成内照射剂量。使用隔室模型和迁移速率计算了氚在环境要素间的迁移，迁移速率是在24 h时间尺度上进行平均的，简化了动植物生命过程在一天内的差异。7 d内下风向剂量最大位置处4种代表性食物中的TFWT和OBT浓度如图8所示，释放后1 d内下风向剂量最大位置处呼吸和食入最大剂量及其在总剂量中的占比如图9所示。图8释放后7 d内4种代表性食物中的TFWT浓度（a）和OBT浓度（b）Fig.8TFWT concentrations (a) and OBT concentrations (b) in 4 representative foods over 7 days after the release10.11889/j.1000-3436.2023-0113.F8a110.11889/j.1000-3436.2023-0113.F8a2图9释放后1 d内每小时呼吸和食入剂量（a）及其在总剂量中的占比（b）Fig.9Hourly inhalation and ingestion dose within 1 d after release (a) and its proportion of the total dose (b)10.11889/j.1000-3436.2023-0113.F9a110.11889/j.1000-3436.2023-0113.F9a2从图8和图9可以看出，氚化水（HTO）释放后，植物内的TFWT浓度迅速升高，在烟羽过境后逐渐降低。其中，叶菜类中的TFWT变化尤其敏感，这是由于叶菜和空气中HTO交换速度很快。释放后3 h内，呼吸剂量贡献了氚的大部分照射剂量，随后食入剂量超过呼吸剂量的值，并在随后一直占据总剂量的绝大部分。因此，氚释放事故后果评估中不可忽略氚在环境中迁移的影响。在释放后暂时停止食入当地动植物产品，尤其是叶菜类植物，将有效降低氚释放对公众的照射剂量。3 结论近几十年来，聚变能一直被认为是满足人类长期需求的“终极能源”，D-T聚变是实现人工可控核聚变的最容易实现的途径，虽然聚变堆在设计上的安全性就强于当前应用的裂变堆，但不能因此忽视聚变堆发生事故而导致大量放射性氚和放射性粉尘释放到环境中的可能性，且氚极易与环境中的水、有机物等物质中的氢（H）发生同位素置换反应，由此带来了人吸入和摄入氚的风险，因此要获取公众对未来聚变堆的信任以及为聚变堆的安全运行及可能的事故后的及时应急响应提供依据，有必要评估聚变堆事故情况下释放的氚和粉尘对人体和环境元素造成的放射性影响。本文基于高斯多烟团模型及其修正，开发了用于评估聚变堆事故放射性释放后果的程序ACCTRI，模拟聚变堆事故条件下氚和放射性活化粉尘释放的大气扩散及随后的环境迁移，估算人体因此受到的照射剂量。与国际上知名的UFOTRI程序和HotSpot程序比较了计算结果，比较结果表明，ACCTRI程序具有与两者相当的准确性。与加拿大HT释放实验结果进行对比，表明高体积分数氚气释放时应考虑氚气与空气密度差导致的浮力效应。程序验证结果表明，ACCTRI程序可用于为事故后应急响应和决策提供数据参考。对事故后释放点附近的4种典型动植物产品中组织自由水氚和有机结合氚变化的模拟表明，氚水蒸气释放后数小时内动植物中的氚含量即达到峰值，尤其以叶菜类蔬菜变化最快。通过食入受污染动植物产品的剂量在3 h内即超过呼吸含氚空气的剂量，表明在分析氚释放的公众剂量时，氚在环境中的迁移及被人体食入的过程十分重要，不可忽略。