秦山第二核電廠換料水池去污作業(yè)弱貫穿輻射劑量調(diào)查

趙鵬飛

【摘 要】在秦山第二核電廠多次大修期間，對(duì)參與換料水池作業(yè)的工作人員個(gè)人劑量進(jìn)行了監(jiān)測(cè)。測(cè)量給出了不同作業(yè)工作人員的Hp（10）、Hp（0.07）和Hp（3）值及比值關(guān)系，通過對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的分析，給出了相應(yīng)的個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)計(jì)劃建議。

【關(guān)鍵詞】換料水池去污;Hp（10）;Hp（0.07）;Hp（3）

中圖分類號(hào)： TM623 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2019）16-0041-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.16.018

Investigation on Weak Penetration Radioactive dose in Fuel Changing Bay Cleaning During Outages in Qin Shan Phase II Nuclear Power Plant

ZHAO Peng-fei

（CNNC Nuclear Power Operations Management Co.，Ltd，Zhejiang Haiyan 314300，China）

【Abstract】During several outages of QinShan nuclear power plant， the personal dose of workers who was in charge of cleaning the fuel changing bay was measured. This thesis provide the value ofHp（10）、Hp（0.07）andHp（3） of different types of workers. Based on the analysis of the measured dose， personal dose survey and radiation protection advices were provided in this thesis.

【Key words】Fuel changing bay cleaning;

堆芯水池和構(gòu)件水池統(tǒng)稱為換料水池，是壓水堆核電機(jī)組的重要系統(tǒng)設(shè)備，其主要功能為在機(jī)組停堆換料期間，由換料水池和乏燃料水池冷卻和處理系統(tǒng)（PTR）向水池中充水以對(duì)燃料組件和上部構(gòu)件進(jìn)行屏蔽，降低場(chǎng)所劑量率水平，減少換料作業(yè)人員劑量。堆芯水池是堆芯所在的水池，構(gòu)件水池是上部構(gòu)件吊離堆芯后，用于存放上部構(gòu)件的水池，兩個(gè)水池底部標(biāo)高存在一定落差。運(yùn)行過程中，主回路的腐蝕產(chǎn)物進(jìn)入堆芯，經(jīng)輻照活化后可能依然附著在燃料組件上。換料時(shí)，在燃料組件從堆芯向燃料轉(zhuǎn)運(yùn)通道運(yùn)輸過程中，附著在燃料組件上面的腐蝕活化產(chǎn)物可能掉落在兩個(gè)水池中，這些腐蝕活化產(chǎn)物成為水池主要的放射性來源。當(dāng)換料結(jié)束后，換料水池內(nèi)的水將排出，此時(shí)放射性物質(zhì)將會(huì)附著在水池地面、墻面和環(huán)形槽中。在其他工作人員下水池開展檢修工作之前，首先需要核清潔人員對(duì)水池進(jìn)行清洗去污，而此時(shí)換料水池的輻射水平最高，而且有存在輻射熱點(diǎn)的可能。因此，水池去污是與換料水池相關(guān)工作中外照射風(fēng)險(xiǎn)最高的工作，核清潔人員在作業(yè)過程中接受的弱貫穿輻射劑量也最為可觀。

1 換料水池和水池去污作業(yè)

1.1 換料水池結(jié)構(gòu)

壓水堆核電廠的換料水池屬于反應(yīng)堆和乏燃料水池冷卻和處理系統(tǒng)（PTR），該系統(tǒng)主要由2個(gè)水箱、6臺(tái)泵、2臺(tái)熱交換器、1臺(tái)除鹽器、5臺(tái)過濾器、5個(gè)水池和連接管道組成。5個(gè)水池分別為：堆芯水池和堆內(nèi)構(gòu)件水池、燃料輸送池、乏燃料貯存池、乏燃料裝罐池和乏燃料屏蔽罐沖洗池，其中，大修期間去污對(duì)象為堆芯水池和堆內(nèi)構(gòu)件水池，其去污工作為本文討論內(nèi)容。在換料大修期間，兩池之間可用氣密水閘門隔離，以便在其中一個(gè)水池充水的情況下，對(duì)另外一個(gè)水池進(jìn)行維修，水閘門由儀表用壓縮空氣分配系統(tǒng)提供密封墊充氣用的空氣。反應(yīng)堆正常運(yùn)行時(shí)，水泵PTR005PO的兩根吸水管開口，一旦發(fā)生失水事故時(shí)，能將安全殼噴淋水沿開口的吸水管線排到安全殼地坑。堆坑充水時(shí)，吸入口用法蘭盲板封住。

兩個(gè)水池位于安全殼內(nèi)，池面標(biāo)高+20m，其中：

（1）堆芯水池：也簡(jiǎn)稱堆芯池，位于壓力容器正上方，池底標(biāo)高+10.862m;

（2）堆內(nèi)構(gòu)件水池：也簡(jiǎn)稱構(gòu)件池，與堆芯池相通，池底標(biāo)高+7.5m。

1.2 換料水池去污作業(yè)情況

機(jī)組大修期間，水池去污作業(yè)根據(jù)作業(yè)位置和工種不同，可分為三個(gè)環(huán)節(jié)，主要特點(diǎn)見表1：

根據(jù)表1可以看出，換料水池去污作業(yè)中，三米以上池壁去污，由于作業(yè)地點(diǎn)在水池上方，人員在高處使用高壓水槍向下沖洗池壁，外照射風(fēng)險(xiǎn)較小。對(duì)于三米以下池壁及池底沖洗及去污作業(yè)，則存在較高的外照射風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也存在弱貫穿照射風(fēng)險(xiǎn)。

2 調(diào)查方法與設(shè)備

針對(duì)調(diào)查目標(biāo)和作業(yè)情況的特點(diǎn)，制訂了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查方法：在作業(yè)開始前給工作人員佩戴劑量計(jì)，并記錄工前劑量計(jì)讀數(shù)和劑量計(jì)編號(hào)，作業(yè)完成后回收劑量計(jì)同時(shí)記錄工后劑量計(jì)讀數(shù)。通過在手指和眼部分別佩戴熱釋光劑量計(jì)來測(cè)量工作人員的個(gè)人劑量當(dāng)量Hp（0.07）和Hp（3），Hp（10）來源于胸部佩戴的電子個(gè)人劑量計(jì)結(jié)果。

對(duì)于劑量調(diào)查設(shè)備，LiF：Mg，Cu，P具有靈敏度高、組織等效性好等特點(diǎn)，且在電廠有較好的應(yīng)用基礎(chǔ)，因此選擇LiF：Mg，Cu，P熱釋光劑量計(jì)作為Hp（0.07）和Hp（3）測(cè)量設(shè)備。在調(diào)查前期準(zhǔn)備階段，對(duì)熱釋光劑量計(jì)進(jìn)行了如批均勻性、重復(fù)性、劑量線性、能量響應(yīng)等性能測(cè)試，并且量值溯源到了γ射線空氣比釋動(dòng)能標(biāo)準(zhǔn)裝置、X射線空氣比釋動(dòng)能標(biāo)準(zhǔn)裝置和β射線吸收劑量標(biāo)準(zhǔn)裝置。電子個(gè)人劑量計(jì)選用DMC2000S 型劑量計(jì)，對(duì)相對(duì)固有誤差、重復(fù)性、能量響應(yīng)等性能進(jìn)行了測(cè)試，并在全景照射校準(zhǔn)裝置上進(jìn)行了校準(zhǔn)。

3 調(diào)查結(jié)果及分析

在秦山第二核電廠4臺(tái)機(jī)組8次換料檢修期間，對(duì)從事卸料后堆芯池去污、裝料后堆芯池去污及構(gòu)件池去污作業(yè)的133名工作人員的個(gè)人劑量進(jìn)行了調(diào)查測(cè)量。

3.1 三項(xiàng)作業(yè)人員弱貫穿輻射劑量

本節(jié)將以卸料后堆芯池去污、裝料后堆芯池去污及構(gòu)件池去污為研究對(duì)象，分析三項(xiàng)作業(yè)的集體劑量、個(gè)人劑量及比值平均值、個(gè)人最大劑量及最大比值情況。其中集體劑量和個(gè)人劑量及比值平均值是對(duì)8次調(diào)查結(jié)果的總體平均，最大劑量及最大比值為全部被調(diào)查人員的個(gè)人最大值。調(diào)查結(jié)果如表2所示。

從表中可以看出，在三項(xiàng)作業(yè)中，卸料后和裝料后堆芯池去污作業(yè)的人均劑量和集體劑量較為接近，主要是由于這兩項(xiàng)工作的作業(yè)對(duì)象、作業(yè)內(nèi)容和作業(yè)過程基本相同;而構(gòu)件池去污作業(yè)的集體劑量和人均劑量較高，主要原因是構(gòu)件池內(nèi)整體的環(huán)境劑量率比堆芯池更高，某些作業(yè)位置去污前的周圍劑量當(dāng)量甚至超過5mSv/h。三項(xiàng)作業(yè)個(gè)人劑量比值Hp（3）/Hp（10）和Hp（0.07）/Hp（10）的平均值十分接近，主要原因是堆芯池和構(gòu)件池同屬一個(gè)系統(tǒng)，源項(xiàng)情況類似，且人員的作業(yè)過程相同。通過調(diào)查、統(tǒng)計(jì)多次大修的總結(jié)資料，計(jì)算得到堆芯池卸料后、裝料后及構(gòu)件池清洗去污作業(yè)的平均集體劑量分別為0.44、0.36和0.75人·mSv，結(jié)合表2中個(gè)人劑量比值平均值，對(duì)三項(xiàng)作業(yè)整個(gè)班組的集體劑量Hp（3）和Hp（0.07）進(jìn)行初步估計(jì)。經(jīng)計(jì)算，三項(xiàng)作業(yè)的集體劑量Hp（3）分別為0.63、0.52和1.06mSv，Hp（0.07）分別為1.16、0.91和1.98mSv。

3.2 三個(gè)工種個(gè)人弱貫穿輻射劑量

本部分分別以沖洗、刮洗和擦洗三個(gè)工種為研究對(duì)象，對(duì)三個(gè)工種的個(gè)人劑量及比值的平均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。結(jié)果如表3所示。

統(tǒng)計(jì)結(jié)果反映了各工種的作業(yè)特點(diǎn)：沖洗人員在換料水池排水后最先進(jìn)入到水池中，而此時(shí)水池內(nèi)壁和底部殘留的放射性物質(zhì)最多、劑量率最高，且只有一人進(jìn)行沖水作業(yè)工作時(shí)間較長(zhǎng)，因此人均劑量最高;刮洗和擦洗人員的個(gè)人劑量相對(duì)較低;沖洗和刮洗人員的Hp（3）/Hp（10）和Hp（0.07）/Hp（10）的平均值十分接近，主要是因?yàn)槎叩淖鳂I(yè)姿態(tài)類似;擦洗人員的手部長(zhǎng)時(shí)間直接接觸池底、池壁和池內(nèi)殘留水，因此Hp（0.07）/Hp（10）比值在三個(gè)工種中最高。綜合來看，擦洗工種人員手部的弱貫穿輻射風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較高，需要重點(diǎn)關(guān)注;沖洗作業(yè)人員的Hp（10）、Hp（3）和Hp（0.07）需要持續(xù)監(jiān)測(cè)。另外，為了研究去污人員手掌和手背劑量的差別，還給部分擦洗去污人員手掌和手背分別佩戴了肢端劑量計(jì)。從調(diào)查結(jié)果來看，手掌側(cè)的Hp（0.07）是手背側(cè)的1～2倍左右，因此需要將肢端劑量計(jì)戴在手心側(cè)以更準(zhǔn)確的反映手部劑量。

3.3 換料水池去污作業(yè)的輻射防護(hù)

經(jīng)測(cè)量，換料水池內(nèi)定向劑量當(dāng)量率 '（0.07）與周圍劑量當(dāng)量率 *（10）的比值 '（0.07）/ *（10）為5.34，表明換料水池內(nèi)的弱貫穿輻射水平非?？捎^，對(duì) （0.07）的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)超過強(qiáng)貫穿輻射。γ譜測(cè)量結(jié)果表明換料水池中主要的放射性核素為95Nb、60Co、58Co和110mAg，四個(gè)核素的劑量率貢獻(xiàn)之和超過了90%。四個(gè)放射性核素的輻射特性如表4所示。從表中可以看出，500keV以下的β-輻射是換料水池內(nèi)弱貫穿輻射的絕對(duì)組成部分，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)的β測(cè)量譜也證實(shí)了這一點(diǎn)。

在水池去污作業(yè)時(shí)，為防止人員體表沾污，個(gè)人手部常穿著有細(xì)紗手套和橡膠手套，眼部佩戴有機(jī)玻璃防護(hù)眼鏡。手套組合在85Kr（β最大能量672keV）輻射場(chǎng)中對(duì) （0.07）的衰減比為4.23，防護(hù)眼鏡在90Sr-90Y輻射場(chǎng)中對(duì)的衰減比為11.6，表明這兩類防護(hù)用品對(duì)換料水池中的弱貫穿輻射有一定的衰減作用。但在γ標(biāo)準(zhǔn)參考輻射場(chǎng)（137Cs）中，這兩類防護(hù)用品的衰減比介于1～1.05之間，基本沒有輻射防護(hù)效果。綜合考慮防護(hù)用品效果、放射性廢物管理和作業(yè)便利等因素，建議維持目前個(gè)人防護(hù)用品配置，不必額外增加防護(hù)用品。

4 總結(jié)

在秦山核電二廠多次大修期間，經(jīng)過對(duì)換料水池去污作業(yè)人員弱貫穿輻射劑量調(diào)查，可以得出如下結(jié)論：

（1）構(gòu)件池去污作業(yè)人員的個(gè)人劑量明顯高于堆芯池去污作業(yè)，而個(gè)人劑量比值Hp（3）/Hp（10）和Hp（0.07）/Hp（10）的平均值十分接近;

（2）換料水池去污人員的三個(gè)工種中，外照射風(fēng)險(xiǎn)最大的為沖洗作業(yè)，因此在作業(yè)前要特別做好水池內(nèi)熱粒子的測(cè)量和排查工作;

（3）擦洗作業(yè)人員手掌皮膚劑量最高，建議做針對(duì)性監(jiān)測(cè);

（4）對(duì)于眼晶體，考慮到近年來國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)已將眼晶體年劑量限值由150mSv降低到20mSv，建議對(duì)水池去污人員進(jìn)行眼晶體劑量監(jiān)測(cè);

（5）作業(yè)人員劑量主要來自于水池內(nèi)γ射線的貢獻(xiàn)，而個(gè)人防護(hù)用品對(duì)γ射線基本沒有衰減效果，綜合考慮建議維持目前個(gè)人防護(hù)用品配置，不必額外增加防護(hù)用品。

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