田灣核電站3、4號(hào)機(jī)組常規(guī)島廢液排放廠房屏蔽設(shè)計(jì)

文/陳浩　中國核電工程有限公司鄭州分公司　河南鄭州　450000

1、引言

田灣核電站3、4號(hào)機(jī)組工程項(xiàng)目常規(guī)島廢液排放貯槽用于接收、暫存常規(guī)島產(chǎn)生的可能被放射性污染的廢液，且廢液排放貯槽有可能接收發(fā)生一回路泄露時(shí)的較高放射性的事故廢液。

常規(guī)島廢液排放廠房包括長54.88m，寬18m，主要包括貯槽間、泵房、控制室、更衣室和檢測(cè)間。貯槽間地面標(biāo)高為-4.5m，房間高15.5m。廢液排放貯槽最大外徑11500mm；最大高度11500mm；為便于去污，槽體采用碳鋼涂漆。

貯槽的液位0點(diǎn)定在槽底內(nèi)表面，低液位定在300mm，高液位定在9500mm，高高液位定在10300mm，溢流管中心線定在10500mm。

常規(guī)島廢液排放廠房建筑平面圖見圖1。

圖1　常規(guī)島廢液排放廠房建筑平面圖

2、采用限值

根據(jù)廠房輻射分區(qū)要求，泵房101房間、檢測(cè)間104房間、貯槽間輻射水平≤10μSv/h，控制室、更衣室輻射水平≤1μSv/h。以此劑量值作為廢液排放廠房主要房間的設(shè)計(jì)限值是合理的。

3、計(jì)算方法

廢液排放廠房的屏蔽計(jì)算采用QAD-CGA多個(gè)輻射源組合幾何點(diǎn)核積分程序。

QAD程序是美國洛斯阿拉莫斯科學(xué)實(shí)驗(yàn)室和橡樹嶺國立實(shí)驗(yàn)室研制的系列點(diǎn)核積分程序，以點(diǎn)核積分技術(shù)計(jì)算γ射線在輻射屏蔽幾何空間中的穿透。

4、源項(xiàng)資料

貯槽間設(shè)有1個(gè)滯留池，滯留池內(nèi)設(shè)有3個(gè)廢液貯槽。正常運(yùn)行工況下，其中一個(gè)貯槽接收完廢液后，進(jìn)行混合、取樣分析和排放，第二個(gè)貯槽接收廢液，第三個(gè)貯槽作為備用。電站正常運(yùn)行時(shí)，廠房接收的廢液為非放廢液或放射性很低。在特殊情況下（如二回路發(fā)生放射性沾污時(shí)），二回路側(cè)受沾污水（≥1000Bq/L）將輸送其中到其中一個(gè)貯槽內(nèi)。

正常運(yùn)行時(shí)接收廢液的源項(xiàng)見表2。

根據(jù)表2，二回路排放廢液中γ放射性核素以137Cs半衰期最長并且濃度也較高，其它核素濃度相對(duì)較低或者半衰期較短。因此，劑量率計(jì)算中廢液的放射性核素按137Cs考慮。

正常情況下二回路源項(xiàng)對(duì)應(yīng)的蒸汽發(fā)生器一次側(cè)向二次側(cè)的泄露率為1kg/h，而事故情況下的泄露率為5kg/h，即事故工況下二回路主冷卻劑活度濃度應(yīng)為正常情況下的5倍。

通過分析廢液排放廠房的廢液處理流程，可以知道其源項(xiàng)不會(huì)超過事故情況，出于保守考慮，將廢液貯槽內(nèi)的廢液源項(xiàng)取為事故工況下的源項(xiàng)，并近似取表2中數(shù)值的5倍。這樣的選取也符合二回路側(cè)沾污水≥1000Bq/L的描述。

5、屏蔽計(jì)算模型

單個(gè)貯槽的最大容積為1100m3，源項(xiàng)考慮廢液放射性活度較高的特殊情況，即表2中數(shù)據(jù)的5倍，則單個(gè)貯槽最大存放2.459E09Bq廢液。貯槽材料為碳鋼，直徑φ11.0m，高11.5m，壁厚8mm。貯槽通過設(shè)備排氣管與貯槽間大氣相同。由于廠房中3個(gè)貯槽為2用1備的模式，根據(jù)圖2不難判斷出當(dāng)圖中最右側(cè)的貯槽作為備用貯槽時(shí)，102、103的兩個(gè)房間劑量率將會(huì)最大，同時(shí)保守考慮左側(cè)2個(gè)貯槽均為裝滿廢液的情況。

滯留池容積考慮容納3個(gè)貯槽破裂后流出的放射性廢液的總體積。滯留池內(nèi)設(shè)有1個(gè)地坑。地坑有效容積約2.2m3。泵房共設(shè)有3臺(tái)廢液排放泵和1臺(tái)廢液處理輸送泵。泵房一側(cè)（D軸）與管廊和廢液管溝相接，另一側(cè)（A軸）設(shè)有設(shè)備和人員通道。

因廢液排放泵、輸送泵和地坑的體積遠(yuǎn)小于貯槽體積，計(jì)算中不考慮它們對(duì)房間內(nèi)劑量的貢獻(xiàn)。

計(jì)算選取的劑量點(diǎn)見圖1。其中，A點(diǎn)位于兩個(gè)廢液貯槽中間；B點(diǎn)位于貯槽間混凝土墻外30cm處，且正對(duì)第二個(gè)廢液貯槽；C點(diǎn)位于貯槽間混凝土墻外30cm處，且正對(duì)A點(diǎn)。3個(gè)劑量點(diǎn)在高度方向上均位于離貯槽底部5.75m處，即貯槽中間高度上。這三個(gè)劑量點(diǎn)基本能代表貯槽間內(nèi)、外空間的最大劑量。

貯槽間四周混凝土墻厚度均為60cm。計(jì)算中碳鋼的密度取7.0g/cm3，混凝土密度取2.2g/cm3。

6、計(jì)算結(jié)果

根據(jù)計(jì)算模型，計(jì)算出的A點(diǎn)劑量率為0.34μSv/h，小于綠區(qū)劑量率控制值10μSv/h；B點(diǎn)劑量率和C點(diǎn)劑量率均＜0.1μSv/h。

貯槽間外照射水平可參考A點(diǎn)劑量率，貯槽間相鄰房間（泵房、控制室、檢測(cè)間、更衣間）外照射水平可參考B點(diǎn)和C點(diǎn)劑量率。

結(jié)論：

結(jié)合各房間的設(shè)計(jì)限值，當(dāng)廢液排放廠房內(nèi)貯槽鋼殼厚8mm，廠房四周混凝土墻厚60cm時(shí)，廢液排放廠房正常運(yùn)行情況下或異常運(yùn)行情況下均能滿足屏蔽設(shè)計(jì)要求。屏蔽后的廠房內(nèi)最大外照射劑量率為0.34μSv/h，能有效保證廠房工作人員及廠外人員的輻射安全。