福清核電101大修集體劑量分析與控制改進討論

胡凌++郭行++楊威++李剛

摘 要：該文介紹了福清核電1號機組首次換料大修的集體劑量情況，并與國內(nèi)同行電廠同類型機組首次大修集體劑量數(shù)據(jù)進行了對比，分析了集體劑量偏高的原因，并從運行控制、設(shè)計優(yōu)化、工作安排、人員培訓、現(xiàn)場監(jiān)督和管理等方面提出了一些建議，以期后續(xù)改善電廠集體劑量指標情況。

關(guān)鍵詞：核電廠 大修 集體劑量

中圖分類號：R144 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）12（a）-0014-03

核電廠大修期間是輻射防護工作最集中、輻射風險高、管理難度最大的階段，從國內(nèi)同行電廠的大修集體劑量統(tǒng)計情況來看，此期間集體劑量通常占機組全年總集體劑量的85%～90%。WANO（Word Association of Nuclear Operators）將集體輻射照射劑量作為一項重要的衡量核電廠安全業(yè)績的性能指標。福清核電廠1號機組首次大修，人員、經(jīng)驗都存在欠缺，通過對大修集體劑量的統(tǒng)計跟蹤，分析現(xiàn)場管理和劑量控制方面存在的問題，及時提出改進措施，以確保電廠輻射防護業(yè)績指標不斷得到改善，工作人員的受照劑量合理可行。

1 101大修集體劑量情況和分布

福清核電1號機組于2015年10月1日開始進行首次大修，12月28日并網(wǎng)結(jié)束，共完成檢修約8 890余項，最終集體劑量為765.821 man·mSv。

1.1 大修集體劑量按檢修階段分布

101大修從解列到并網(wǎng)設(shè)置了一系列重要的里程碑節(jié)點（如解列、卸料、低低水位、臨界、并網(wǎng)等）。大修集體劑量按相關(guān)的節(jié)點分階段統(tǒng)計后發(fā)現(xiàn)，低低水位階段和壓力容器在役檢查階段集體劑量分別為306.356 man·mSv，134.965 man·mSv，占大修集體劑量比重較高，分別達到了40%和17.6%。大量的主回路開口作業(yè)、閥門檢修作業(yè)、主回路重大設(shè)備近距離的檢查維修在此期間開展，這也是高輻射風險、高污染作業(yè)較為集中的兩個階段。

1.2 大修集體劑量按專項、專業(yè)分布

為對重要專項、專業(yè)作業(yè)的集體劑量有所了解，核電廠也采取分專項、專業(yè)的劑量統(tǒng)計方式。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，壓力容器、閥門檢修、在役檢查、蒸汽發(fā)生器、核清潔、保溫作業(yè)的集體劑量占大修集體劑量的比重較大。

同時我們通常認為各類現(xiàn)場檢修工作是集體劑量貢獻的主要因素，但實際上保溫拆裝、腳手架搭拆、核清潔作業(yè)這類現(xiàn)場配合的工種所占的集體劑量比重不亞于那些主要的檢修項目。這些作業(yè)過程簡單，技術(shù)含量不高，但工作量大，是大部分檢修工作的前提。在現(xiàn)場輻射水平無法降低的情況，提高工作人員熟練程度，減少保溫拆裝、腳手架搭拆、核清潔作業(yè)的作業(yè)時間，是有效降低這些工作人員劑量的一個重要方面。

2 集體劑量與同行電廠的對比

在只考慮工期、輻射控制區(qū)人員進出數(shù)量影響的條件下，福清1號機組的集體劑量比同行電廠（同類型機組的首次大修）要高。福清1號機組大修集體劑量為765.821 man·mSv，方家山1號機組大修集體劑量為630.537 man·mSv，紅沿河1號機組大修集體劑量為723.2 man·mSv，這也反映出福清核電廠在輻射防護集體劑量控制方面還存在改善空間。

3 影響集體劑量的主要因素

根據(jù)實踐經(jīng)驗，在核電廠，影響大修集體劑量的主要因素見圖1。

4 101大修集體劑量偏高原因分析

根據(jù)101大修實際過程情況，對大修集體劑量偏高的原因分析如下。

4.1 源項控制及機組、系統(tǒng)整體輻射水平

大修期間，源項的控制措施不足，機組、系統(tǒng)的輻射水平是影響現(xiàn)場工作人員受照劑量的主要原因。

以福清核電與方家山核電101大修期間一回路放化參數(shù)對比為例，氧化運行期間產(chǎn)生了較多腐蝕產(chǎn)物，其中Co-58總活度和γ總活度均高于方家山電廠。

機組總體輻射水平偏高一方面可能是由于存在燃料元件破損；另一方面，在機組下行時的運行控制方面與電廠大修運行規(guī)程規(guī)定存在偏差：一回路冷卻劑從170 ℃降到80 ℃用時過長，同類型機組參考電站通常用時4～5 h，在運行規(guī)程中明確說明：“當一回路冷卻劑溫度<170 ℃，有一種氧化現(xiàn)象，主要會使因科鎳燃料組件格架的金屬溶入冷卻劑，這種產(chǎn)物（尤其是Co58）會增加大修期間的放射性活度”。

此外，根據(jù)實際測量，發(fā)現(xiàn)福清核電101大修RCV系統(tǒng)指數(shù)明顯高于同類型機組首次大修輻射指數(shù)（使用便攜式輻射儀表測量采集主要放射性系統(tǒng)具有代表性的點位輻射水平，并取算術(shù)平均值，反映的是系統(tǒng)整體的輻射水平。

福清1號機組RCV系統(tǒng)輻射指數(shù)較高的原因主要如下：在氧化運行后的凈化環(huán)節(jié)，由于腐蝕產(chǎn)物不斷剝落，頻繁堵塞RCV001FI，需要更換過濾器，在此期間，旁路了1RCV001DE，使得凈化無法順利實施；另外，在氧化運行后期為了加大凈化流量，加快凈化時間，將過濾器的尺寸由0.45 μm更換至5 μm，使得部分粒徑在0.45～5 μm的腐蝕產(chǎn)物無法被有效過濾并在燃料組件、相關(guān)管道進行了沉積。

4.2 檢修和技改項目的影響

高輻射風險檢修項目是影響大修集體劑量的直接原因之一。101大修檢修項目較多，期間開展了重要的技改工作，與方家山電廠首次大修相比主要增加的技改項目包括除鹽床改造、核一級手動截止閥物項改造、主泵相關(guān)工作、高強螺栓更換等。以核一級手動截止閥物項改造（共28臺）為例，大部分位置在主泵間測溫旁路側(cè)，環(huán)境劑量率水平大約在200～400 μSv/h，福清101大修期間，總共進行了28臺核一級手動截止閥的改造工作（其工序包括切割、打磨、焊接、探傷），單此項工作集體劑量貢獻約為46 man·mSv。

4.3 設(shè)計不合理導致檢修工作集體劑量增加及區(qū)域輻射水平升高

電廠系統(tǒng)、設(shè)備的設(shè)計不合理，給現(xiàn)場檢修、運行控制帶來的不利影響也往往是造成集體劑量增加的一個因素，比如：101大修卸料后反應堆水池排水期間池底殘水排水較慢，主要原因是PTR601VB和PTR602VB結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理導致排水不暢；為加快排水，使用了1PTR005PO排除殘水，導致池底殘水進入W213房間PTR管道和閥門，W213房間最大熱點管道劑量率達到19.1 mSv/h，W213是人員經(jīng)常通行的走道，造成過往人員受到額外照射。

由于PTR601VB和PTR602VB結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，池底殘水排水后PTR602VB沉積熱粒子，最大接觸劑量率為282 mSv/h，拆除PTR602VB集體劑量3.583 man·mSv。

4.4 工序安排不合理，重復工作導致劑量增加

現(xiàn)場檢修工作量的增多有時候也會因為工序安排不合理或事先沒有計劃協(xié)商好造成。福清核電101大修核清潔專業(yè)集體110.858 man·mSv，重要的一方面原因是由于與其他部門的工序安排事先沒有做好規(guī)劃，鉛屏蔽搭設(shè)未考慮保溫的拆裝或者役檢的需求，不得不多次拆裝。

4.5 高放射性廢物存放與高放射性廢物轉(zhuǎn)運應對不足

此外，大修期間會產(chǎn)生大量的高劑量廢物，其轉(zhuǎn)運、現(xiàn)場的臨時貯存是集體劑量貢獻的重要因素。舉例如下。

101大修期間，原計劃在R20m設(shè)置400 L帶屏蔽容器金屬桶，用于存放高放射性廢物，由于擔心屏蔽容器重量過重對R20m地面造成承重影響，改為2個200 L金屬桶，表面用鉛皮包裹，廢物轉(zhuǎn)運只能采用人工轉(zhuǎn)運，無法采用吊裝方式。101大修產(chǎn)生的大量高劑量廢物（多來自堆芯水池去污產(chǎn)生）轉(zhuǎn)運工作同時缺乏專用轉(zhuǎn)運容器，增加了核清潔人員集體劑量。

101大修實施28臺核一級手動截止閥物項改造，切割下的閥門最大接觸劑量率達4 mSv/h，且閥門較重不便于運輸，由于轉(zhuǎn)運、存儲方案不完善，導致運輸人員受到較高劑量照射。

4.6 大修期間檢修工作質(zhì)量的控制

良好的工作質(zhì)量的保證和控制，高效地完成檢修工作，是減少工作時間，降低人員受照劑量的重要因素。101大修期間，由于質(zhì)量控制不到位，檢修人員不按規(guī)程開展工作，造成部分工作重復開展或進行返工復查，使得工作人員現(xiàn)場工時增加。比如在大修期間，發(fā)現(xiàn)核一級閥門物項改造過程中，存在水溶紙在焊接過程中碳化，未及時清除，進而在系統(tǒng)運行過程中形成異物堵塞管道的情況，為此進行了大量的返工排查工作，對整個大修的集體劑量貢獻也不容忽視。

4.7 工作人員個人輻射防護意識不足

對于工作人員本身來說，其防護技能和意識也是影響其受照劑量的因素。在101大修期間，部分工作人員還存在個人防護意識不足、不遵守輻射防護要求規(guī)定的情況，如工作人員進入輻射區(qū)域不進行輻射水平測量，對現(xiàn)場輻射防護措施不按要求執(zhí)行；不注意高劑量區(qū)域快速通過指示牌，不按要求快速通過；工作人員不執(zhí)行低劑量待命要求，在高輻射區(qū)域討論工作；工作產(chǎn)生的高劑量部件不按要求進行轉(zhuǎn)運，遺留在工作現(xiàn)場，給其他靠近現(xiàn)場的工作人員造成額外劑量等。這些細小的行為偏差，短期或單項工作來看可能給個人貢獻的劑量不大，但考慮到整個大修時間跨度長（101大修88.3天）、輻射控制區(qū)工作進出人次頻繁（101大修高峰期約每日1 500人次）來看，最終給大修總的集體劑量的貢獻也不容小視。

5 集體劑量控制改進措施建議

從福清核電101大修的過程和結(jié)果來看，從以下方面制訂相應的措施，對今后降低機組大修集體劑量指標有重要意義。

5.1 優(yōu)化放射性控制，降低機組整體輻射水平

大修期間對機組下行期間提前制訂好放化指標控制優(yōu)化方案，包括運行操作嚴格按照操作規(guī)定進行操作，盡量縮短機組降溫的時間。氧化運行開始前關(guān)注RCV001FI壓差和KRT010MA劑量數(shù)據(jù)，評估是否在氧化運行開始前更換RCV001FI；提前做好RCV001FI更換準備，減少更換次數(shù)和時間；盡量使用0.45 μm濾芯，合理評估是否使用5 μm濾芯替代0.45 μm濾芯來加快凈化時間以實現(xiàn)主線工期。

5.2 設(shè)計改進和相關(guān)現(xiàn)場控制

對于設(shè)計上存在的缺陷可能導致劑量增加的情況，應通過設(shè)計變更或采取其他技術(shù)手段、加強現(xiàn)場管理來補救，比如：為解決換料水池池底殘水排水不暢問題，對PTR601VB和PTR602VB實施技改，變更閥門結(jié)構(gòu)。

5.3 合理選擇技改時機

對于新建電核電廠來說，從外部經(jīng)驗反饋或調(diào)試實踐中發(fā)現(xiàn)的一些有必要開展的系統(tǒng)設(shè)備部件的技術(shù)改造工作應盡量選擇在機組尚未帶核運行期間開展，此時現(xiàn)場尚未有輻射水平，從劑量控制角度來說，是最理想的變更時機。

5.4 優(yōu)化工序安排

大修期間各項工作安排次序的先后優(yōu)化有利于降低檢修人員受照劑量。結(jié)合101大修實踐，可優(yōu)化并合理安排保溫、役檢、屏蔽搭設(shè)的時間窗口，確認熱停堆期間首先實施保溫拆卸，然后由役檢人員對需要檢查的設(shè)備進行標記，核清潔人員確認不遮擋標記區(qū)域的前提下實施鉛屏蔽，避免重復實施鉛屏蔽。

5.5 提前制訂好高放廢物臨時貯存、轉(zhuǎn)運方案，定制專用屏蔽容器

對大修期間放射性廢物存放點進行優(yōu)化，避免在人流比較集中的區(qū)域設(shè)置存放點，對過往的人員造成額外的劑量，同時提前設(shè)置鉛屏蔽，減少存放點設(shè)置人員的劑量；另外采購和定制一些專用高劑量廢物存放容器；根據(jù)實際情況，提前制訂好高劑量廢物轉(zhuǎn)運方案（包括運輸包裝容器、路線等）嚴格把控高劑量廢物運輸工作。

5.6 提高工作人員技能以及安全防護意識

工作的質(zhì)量和人員技能是現(xiàn)場工作時效的主要因素，因此，必須一方面通過技能培訓提高人員技能，另一方面要通過質(zhì)量控制管理保證工作質(zhì)量。

在大修期間，可將同行電廠大修輻射防護案例增加到輻射防護基本授權(quán)課程中，同時針對運行巡檢、隔離等作業(yè)開展專項輻射防護培訓，提高運行人員識別輻射風險的能力和個人防護的意識。另外可編制一些輻射防護違章違規(guī)示例手冊，發(fā)給大修人員學習。在大修現(xiàn)場，可張貼一些違規(guī)違章安全示例，創(chuàng)造良好的安全氛圍。

5.7 完善輻射防護控制及監(jiān)督措施

作為核電廠大修集體劑量控制管理的直接部門，輻射防護管理部門還可以采取以下管理措施。

在大修期間編制劑量日報并分析其變化趨勢，及時發(fā)現(xiàn)個人劑量異常并進行調(diào)查和改進。

優(yōu)化EPD累積劑量報警值和環(huán)境劑量率報警值，根據(jù)工種和機組狀態(tài)的不同重新調(diào)整設(shè)置了不同的日累積劑量報警值和環(huán)境劑量率報警值，使得人員單日劑量控制更合理。

根據(jù)現(xiàn)場實際情況增設(shè)低劑量待命點并在廠房圖紙中標記張貼至現(xiàn)場，便于工作人員尋找就近的低劑量待命區(qū)域待命，降低待命人員的受照劑量風險。

考慮有一定數(shù)量的“新人”首次參與大修，對輻射風險的認識和個人防護能力存在欠缺，要求“新人”選擇貼有特定標識的安全帽，便于輻射防護人員對“新人”進行重點關(guān)注，對其不恰當?shù)妮椛浞雷o行為進行現(xiàn)場監(jiān)督指導。

電廠輻射防護監(jiān)督部門制訂大修期間巡視和觀察指導制度，對檢修現(xiàn)場工作進行監(jiān)督和觀察，及時發(fā)現(xiàn)有可能導致劑量增加的人員行為偏差，對相關(guān)偏差采取通報、整改跟蹤，形成閉環(huán)管理。

6 結(jié)語

集體劑量的控制須關(guān)注每一個人在每一項工作當中承擔的輻射風險，應嚴格把控工作過程中的每一個環(huán)節(jié)；集體劑量的控制涉及運行、化學、檢修、計劃、輻射防護等各個部門、專業(yè)，需要電廠各個部門共同努力，不斷總結(jié)實踐，完善管理措施，優(yōu)化技術(shù)方法。

參考文獻

[1] 楊茂春，陳德淦.大亞灣核電站大修中職業(yè)照射控制的實踐與經(jīng)驗[J].輻射防護，2004，24（3）：144-154.

[2] 何興旭，徐宏明，姜建其.秦山一廠換料大修的集體劑量分布及降低措施[J].輻射防護通訊，2013（1）：1-7.

[3] 朱明山，王志兵，李中華，等.田灣核電站大修集體劑量控制經(jīng)驗[J].輻射防護，2014，34（4）：258-264.