核燃料后處理放化實(shí)驗(yàn)設(shè)施分析條件建設(shè)

魏 艷，周常新，安洪軍，王 欣，朱玲凡，李衛(wèi)民

（中國原子能科學(xué)研究院，北京 102413）

0 引言

核燃料后處理放化實(shí)驗(yàn)設(shè)施（China Reprocessing And Radiochemistry Laboratory，CRARL）是國家級核燃料后處理實(shí)驗(yàn)研究基地的組成部分，是我國后處理放化人才培養(yǎng)的重要場所和對外交流的窗口。CRARL 主要用于開展動力堆乏燃料后處理工藝流程研究，工藝流程分析是工藝流程研究的重要組成部分，是工藝的“眼睛”。為保障準(zhǔn)確考察工藝流程性能和產(chǎn)品質(zhì)量，在CRARL 內(nèi)開展分析條件建設(shè)，配備大量高精尖分析設(shè)備，用于后處理流程各工藝過程研究。如采用多接收電感耦合等離子體質(zhì)譜（MC-ICP-MS）對元件溶解液進(jìn)行分析，采用拉曼分析儀分析后處理樣品中的鈾，采用熱重分析儀對鈾、钚產(chǎn)品進(jìn)行分析，采用核磁共振譜儀對后處理流程中TBP 降解物及聚合物進(jìn)行分析等。

在分析條件建設(shè)過程中，需要明確以下事項(xiàng)：

（1）分析條件建設(shè)過程中各相關(guān)單位職責(zé)分工。

（2）后處理工藝流程研究在CRARL 現(xiàn)有基礎(chǔ)上，對分析設(shè)備的需求。

（3）分析設(shè)備安裝對實(shí)驗(yàn)室的要求。

（4）如何開展分析設(shè)備的安裝、調(diào)試和驗(yàn)收工作。

（5）在放射性區(qū)域如何安全地開展分析條件建設(shè)。

為了保障分析條件建設(shè)順利開展，針對以上需要明確的事項(xiàng)，在分析條件建設(shè)實(shí)施前建立組織機(jī)構(gòu)，明確了職責(zé)分工，制定管理程序，以規(guī)范實(shí)施過程。在實(shí)施過程中開展分析設(shè)備需求分析[1]、設(shè)備采購、實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)和施工、設(shè)備安裝調(diào)試驗(yàn)收[2-5]等工作，保質(zhì)保量地完成分析條件建設(shè)任務(wù)。

1 建立分工協(xié)作的組織機(jī)構(gòu)

為開展分析條件建設(shè)，成立工程部。在工程部的組織下，秉承“小核心，大協(xié)作”的模式，充分發(fā)揮研究室的技術(shù)專長，各司其職。實(shí)施過程中，以工程部技術(shù)管理組為核心，負(fù)責(zé)組織協(xié)調(diào)設(shè)備的采購、實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)、設(shè)備的安裝調(diào)試及驗(yàn)收工作，由各研究室根據(jù)工藝流程提出分析設(shè)備采購需求和性能指標(biāo)需求，在采購、設(shè)計(jì)輸入、設(shè)計(jì)輸出、設(shè)備安裝調(diào)試及驗(yàn)收中進(jìn)行技術(shù)把關(guān)，確保分析設(shè)備滿足工藝流程分析需求。在分析設(shè)備需求確定后，工程部通過委托書向研究室進(jìn)行任務(wù)分配，明確雙方職責(zé)、責(zé)任人和接口管理方式。

2 建立項(xiàng)目管理體系

根據(jù)組織機(jī)構(gòu)和職責(zé)分工，工程部建立質(zhì)量保證管理體系，梳理各項(xiàng)工作管理流程，編制質(zhì)保大綱，制定管理程序，如《合同管理程序》、《采購實(shí)施細(xì)則》、《三方接口管理程序》、《設(shè)計(jì)變更控制程序》、《現(xiàn)場管理程序》、《工程部應(yīng)急預(yù)案》等，確保分析條件建設(shè)有序?qū)嵤?。在?shí)施過程中嚴(yán)格執(zhí)行管理程序，確保項(xiàng)目實(shí)施過程中的各項(xiàng)工作處于受控狀態(tài)。

3 明確分析設(shè)備需求

結(jié)合各研究室專業(yè)特點(diǎn)，向研究室征集分析設(shè)備采購需求，進(jìn)行論證后明確設(shè)備采購需求，納入采購計(jì)劃。對采購計(jì)劃內(nèi)的分析設(shè)備，根據(jù)分析設(shè)備采購的特點(diǎn)和性質(zhì)，結(jié)合研究室專業(yè)特點(diǎn)，對采購任務(wù)進(jìn)行分配。工程部負(fù)責(zé)設(shè)備的采購，研究室負(fù)責(zé)采購過程的技術(shù)支持。采購任務(wù)技術(shù)支持部分，工程部以《采購委托書》的形式向研究室下達(dá)任務(wù)，委托書包括采購物項(xiàng)名稱、技術(shù)指標(biāo)、數(shù)量、采購期限、采購形式、采購過程中接口管理流程等。受托研究室指定專人對采購物項(xiàng)技術(shù)部分負(fù)責(zé)，并按照委托書要求及工程部采購要求開展工作。

4 明確分析設(shè)備安裝條件

在分析設(shè)備采購合同簽訂后，按照設(shè)備廠家提供的安裝使用條件，多方協(xié)作，進(jìn)行配套條件建設(shè)，同時(shí)考慮使用時(shí)的實(shí)驗(yàn)室布局要求，向設(shè)計(jì)院提出設(shè)計(jì)輸入，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室改造設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)輸入包括實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部布局、光照要求、試驗(yàn)平臺要求、用氣要求、通風(fēng)要求、潔凈度要求、溫濕度要求、振動要求、電氣要求等。在設(shè)計(jì)過程中需考慮以下因素：分析設(shè)備盡可能選擇陰面房間，避免陽光直射；設(shè)備尺寸大小、材質(zhì)、形狀等；設(shè)備用氣氣源、氣路等；新增通風(fēng)設(shè)施的安裝位置、通風(fēng)量是否滿足設(shè)備運(yùn)行要求等；正常工作溫濕度范圍和波動；設(shè)備振動、防振、遠(yuǎn)離振動源要求；由于大部分設(shè)備用于放射性樣品分析，同時(shí)實(shí)驗(yàn)室已開展放射性實(shí)驗(yàn)，在進(jìn)行設(shè)計(jì)輸入時(shí)，必須考慮放射性通風(fēng)系統(tǒng)對接改造及分析設(shè)備封閉式操作要求、放射性樣品運(yùn)輸路徑等[6]。如時(shí)間分辨熒光光譜儀、熱重分析儀等需要配備密封手套箱，通風(fēng)接入紅區(qū)通風(fēng)系統(tǒng)，連接放射性樣品氣動送樣系統(tǒng)；MC-ICP-MS、ICP-AES 需要配備氬氣供應(yīng)系統(tǒng)；核磁共振譜儀、離子色譜需要避免日照，遠(yuǎn)離可能的振動源、強(qiáng)磁場；XRD 對實(shí)驗(yàn)室有樓面承重要求，需要進(jìn)行承重復(fù)核；LC-MS、GC-MS 等設(shè)備需要獨(dú)立地線等。

完成施工設(shè)計(jì)后，工程部組織相關(guān)方，包括設(shè)備運(yùn)行單位、設(shè)備用戶單位對設(shè)計(jì)輸出進(jìn)行審查，確認(rèn)設(shè)計(jì)輸出滿足設(shè)計(jì)輸入要求方可進(jìn)行施工設(shè)計(jì)圖定稿，交施工單位開展現(xiàn)場改造實(shí)施工作。在施工過程中，由于CRARL 本身復(fù)雜的系統(tǒng)，難免會出現(xiàn)施工設(shè)計(jì)圖與現(xiàn)場實(shí)際情況沖突的情況。在這種情況下，工程部組織施工單位、設(shè)計(jì)單位、運(yùn)行單位和用戶召開專題研討會，共同確定可行的解決方案后，進(jìn)行現(xiàn)場變更和設(shè)計(jì)變更。施工完成后，工程部組織運(yùn)行單位和用戶單位參與實(shí)驗(yàn)室改造預(yù)驗(yàn)收，在預(yù)驗(yàn)收過程中如果發(fā)現(xiàn)不符合運(yùn)行和設(shè)備安裝調(diào)試要求時(shí)及時(shí)進(jìn)行整改，整改完成后方可進(jìn)行正式驗(yàn)收，以確保實(shí)驗(yàn)室改造滿足運(yùn)行要求和分析設(shè)備安裝調(diào)試要求。

5 設(shè)備的安裝、調(diào)試和驗(yàn)收

實(shí)驗(yàn)室改造完成后，分析設(shè)備具備安裝條件。根據(jù)設(shè)備特點(diǎn)制定設(shè)備進(jìn)場安裝、調(diào)試計(jì)劃，協(xié)調(diào)設(shè)備安裝相關(guān)方參與到安裝工作，包括工程部采購負(fù)責(zé)人、分析設(shè)備廠家、手套箱廠家、分析設(shè)備技術(shù)負(fù)責(zé)人、運(yùn)行單位相關(guān)系統(tǒng)負(fù)責(zé)人。在設(shè)備安裝前，由采購負(fù)責(zé)人對分析設(shè)備進(jìn)行到貨驗(yàn)證。開箱前確定設(shè)備外包裝標(biāo)識物記錄完整、外觀無破損、無油浸或雨淋水浸。拆箱后首先確定設(shè)備無損壞現(xiàn)象、裝箱單和合格證齊全、設(shè)備編號齊全，然后對裝箱單所述儀器的生產(chǎn)單位、型號、規(guī)格、批號、數(shù)量、耗材等與采購單據(jù)逐一進(jìn)行核對檢查，確認(rèn)到貨設(shè)備為合同購置設(shè)備，設(shè)備、附件、配件、耗材等的數(shù)量符合合同要求。到貨驗(yàn)證通過后，設(shè)備送第三方計(jì)量檢定機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢定合格后，進(jìn)行設(shè)備的安裝調(diào)試。設(shè)備的安裝調(diào)試由設(shè)備廠家委派技術(shù)工程師進(jìn)行，工程部協(xié)調(diào)研究室技術(shù)負(fù)責(zé)人全程參與到設(shè)備的安裝調(diào)試，及時(shí)溝通并解決安裝調(diào)試過程中存在的問題，便于使用人員盡早全面了解分析儀器的整體情況，并盡快熟悉儀器及其操作程序及注意事項(xiàng)等。安裝調(diào)試工作完成后，根據(jù)合同要求，結(jié)合設(shè)備運(yùn)行單位和使用單位的意見，編制分析設(shè)備驗(yàn)收方案。按照驗(yàn)收大綱嚴(yán)格把關(guān)，對分析設(shè)備性能進(jìn)行測試，確認(rèn)各方面指標(biāo)滿足驗(yàn)收大綱要求后，分析設(shè)備通過驗(yàn)收。設(shè)備通過驗(yàn)收后，設(shè)備廠家派出應(yīng)用工程師按照工程部提出的培訓(xùn)要求對設(shè)備用戶進(jìn)行培訓(xùn)，使用戶能夠掌握設(shè)備操作技能，滿足分析測試需求。

6 加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)室改造過程的安全管理

在CRARL 內(nèi)開展分析條件建設(shè)，施工現(xiàn)場涉及放射性區(qū)域施工、高空作業(yè)、動火、臨時(shí)用電、吊裝等危險(xiǎn)作業(yè)，容易造成放射性交叉污染、火災(zāi)、觸電、高處墜落、物體打擊等安全事故。針對以上安全隱患，在分析條件建設(shè)安全管理過程中，秉承“安全第一、預(yù)防為主”的方針，采取了以下5 條措施保障分析條件建設(shè)施工現(xiàn)場安全：①建立安全管理體系，落實(shí)安全管理責(zé)任，做到安全管理有章可依，在實(shí)施過程中嚴(yán)格執(zhí)行安全管理規(guī)章制度；②對相關(guān)方開展常規(guī)安全培訓(xùn)和輻射防護(hù)安全培訓(xùn)，提供相關(guān)方安全意識；③識別施工和設(shè)備安裝調(diào)試過程中的危險(xiǎn)源和安全隱患，制定應(yīng)急預(yù)案，選取電擊、高空墜落、火災(zāi)等危險(xiǎn)源進(jìn)行應(yīng)急演習(xí)，提高現(xiàn)場人員突發(fā)事件應(yīng)對能力；④嚴(yán)格按照放化設(shè)施管理要求，對進(jìn)入施工場所的人員進(jìn)行嚴(yán)格管理，滿足放射性場所輻射防護(hù)管理要求；⑤定期對施工過程和設(shè)備安裝調(diào)試過程進(jìn)行安全檢查，及時(shí)識別危險(xiǎn)源并進(jìn)行整改，消除安全隱患[7-9]。通過采取以上安全管理措施，在分析條件建設(shè)過程中實(shí)現(xiàn)“項(xiàng)目零事故”的安全管理目標(biāo)，施工現(xiàn)場未發(fā)生建筑施工安全事故事件和輻射安全事故事件，保障分析條件建設(shè)順利完成。

7 結(jié)語

在CRARL 分析條件建設(shè)過程中，工程部秉承“小核心，大協(xié)作”的模式，建立組織機(jī)構(gòu)，通過明確職責(zé)、分工協(xié)作，制定項(xiàng)目管理規(guī)章制度，按照規(guī)定嚴(yán)格控制采購、設(shè)計(jì)、施工、安裝調(diào)試和驗(yàn)收過程，將安全管理貫穿全程，保質(zhì)保量安全地完成分析條件建設(shè)任務(wù)，為后處理工藝流程樣品分析提供保障條件，提升CRARL 的工藝流程研究分析能力，為后續(xù)CRARL 升級改造探索出一套行之有效的管理模式。