某核電站1號機組首次大修通用服務(wù)人員集體劑量分析及優(yōu)化

李騰飛

(中國輻射防護研究院, 太原, 030006)

壓水堆核電站大修是核電站日常維修(定期試驗、糾正性維修等)之外的一種大規(guī)模維修換料活動。核電站大修具有周期固定、工作量大等特點，大修期間一回路相關(guān)工作較多、輻射風(fēng)險高，輻射防護工作比較集中。

核島通用服務(wù)工作是指在大修期間輔助現(xiàn)場維修活動的一系列輻射防護支持工作，主要包括：

(1) 控制區(qū)現(xiàn)場服務(wù)(輻射熱點鉛屏蔽、放射性污染場地搭拆、放射性負(fù)壓工作棚搭拆、地面放射性去污、放射性廢物收集轉(zhuǎn)運等)；

(2) 放射性廢物處理處置(分揀、壓縮、灌漿、存放等)及系統(tǒng)水介質(zhì)更換(濾芯、樹脂等)；

(3) 控制區(qū)保溫拆裝；

(4) 控制區(qū)腳手架搭拆。

本文從某核電站1號機組(CPR 1000)首次大修(簡稱“101大修”)進度以及專業(yè)分工等方面對通用服務(wù)人員受照劑量進行分析，找出通用服務(wù)人員受照劑量的影響因素并提出相應(yīng)的改進措施，將改進措施應(yīng)用到該核電站2號機組(CPR 1000)首次大修(簡稱“201大修”)中，通過兩次大修人員受照劑量比對，驗證改進措施的可執(zhí)行性。

1 大修通用服務(wù)工作人員集體劑量分布

按照同堆型核電站大修歷史數(shù)據(jù)分析，通用服務(wù)人員受照劑量約占大修集體劑量的1/3[1,2]，是集體劑量的主要貢獻之一。某核電站1號機組大修人員集體劑量為723.3 人·mSv，通用服務(wù)人員集體劑量258.2 人·mSv，占比約 35.7%。

某核電站2號機組首次大修人員集體劑量608.0 人·mSv；通用服務(wù)人員集體劑量161.8 人·mSv，占比約26.6%。

1.1 某核電站劑量限值要求

某核電站101大修輻射防護指標(biāo)為：集體劑量≤1 180 人·mSv；個人單次累計劑量超過5 mSv的非計劃人數(shù)≤3人；體表沾污事件≤8人次；不發(fā)生體內(nèi)沾污事件；不發(fā)生人因地面沾污事件。

人員個人受照劑量限值列于表1。

1.2 受照劑量按大修進度分布

101大修自2014年3月20日開始；3月25號機組進入維修停堆模式；3月27日—4月1日，機組處于換料停堆模式；4月1日機組完成卸料；4月1日—4月17日機組處于反應(yīng)堆完全卸料模式，一回路進入低低水位狀態(tài)；4月18日—4月26日進行一回路水壓試驗；4月26日—5月12日機組進入第二次低低水位；5月13日—5月18日機組進行安全殼打壓試驗；5月25日機組由低低水位進入裝料狀態(tài)；5月27日關(guān)反應(yīng)堆大蓋，關(guān)穩(wěn)壓器人孔，一回路充水升溫升壓，熱停堆平臺檢查、試驗，機組上行。

101大修通用服務(wù)人員集體劑量示于圖1。

由圖1可見，101大修期間通用服務(wù)人員集體劑量有明顯的3個高峰期，即3月26日—4月1日、4月26日—5月12日、5月19日—25日3個時間段，經(jīng)過與現(xiàn)場工作比對，3月26日—4月1日，現(xiàn)場主要為保溫拆除工作；4月26日—5月12日，現(xiàn)場主要工作為保溫回裝以及通用服務(wù)現(xiàn)場工作；5月19日—25日，現(xiàn)場主要工作為反應(yīng)堆和構(gòu)件池去污以及其他通用服務(wù)工作。

1.3 集體劑量按大修分工、專業(yè)分布

101大修通用服務(wù)人員各崗位集體劑量按現(xiàn)場專業(yè)工作分工情況列于表2。

由表2可見，某核電站101大修期間，核島保溫拆裝人員集體劑量為174.6 人·mSv、現(xiàn)場服務(wù)人員集體劑量為49.2 人·mSv、固體廢物處理及水介質(zhì)更換人員集體劑量為10.6 人·mSv、核島腳手架搭拆人員集體劑量為21.4 人·mSv，其他人員集體劑量為2.4 人·mSv。其中，前兩項占通用服務(wù)人員集體劑量的86.7%，固廢處理及水介質(zhì)更換和核島腳手架搭拆人員集體劑量占通用服務(wù)人員集體劑量的12.4%，其他人員的集體劑量占通用服務(wù)人員集體劑量的0.9%。

表1 某核電站個人劑量限值

圖1 101大修期間通用服務(wù)人員集體劑量趨勢圖

崗位 參加人數(shù) (人)工作時間 (h)集體劑量 (人·mSv)占通用服務(wù)人員集體劑量份額 (%)核島保溫拆裝 6017419174. 667.6核島腳手架搭拆 251648921.48.3現(xiàn)場服務(wù) 902141849.219.1固廢處理及水介質(zhì)更換16874610.64.1其他 158632.40.9合計 64935258.2100.0

與國家劑量限值及某核電站相關(guān)劑量管理限值對比，101大修期間，通用服務(wù)個人劑量未超出國家和核電站的劑量限值，101大修期間通用服務(wù)人員單日最高個人劑量為0.98 mSv。未發(fā)生體表沾污及內(nèi)沾污事件。

2 通用服務(wù)人員集體劑量的影響因素

經(jīng)對101大修通用服務(wù)人員集體劑量數(shù)據(jù)的整理分析，發(fā)現(xiàn)機組狀態(tài)、人員情況、質(zhì)量保證情況以及設(shè)備因素對通用服務(wù)人員集體劑量影響較大，對影響因素進行分析，以利于制定針對性的改進措施。

2.1 機組狀態(tài)

壓水堆核電站將機組正常運行狀態(tài)按照熱力學(xué)和核物理的特性劃分為6個“運行模式”，即反應(yīng)堆功率運行模式(RP)、蒸汽發(fā)生器冷卻正常停堆模式(NS/SG)、余熱排出泵冷卻正常停堆模式(NS/RRA)、維修停堆模式(MCS)、換料停堆模式(RCS)和反應(yīng)堆完全卸料模式(RCD)。針對不同的運行模式，有不同的運行限值和條件。在某一時刻機組處于何種運行模式，主要根據(jù)當(dāng)時一回路的溫度、壓力、水位、功率水平等特征參數(shù)來確定。在不同的機組狀態(tài)下即使是同一區(qū)域的環(huán)境劑量率也有變化[3]，在相同的受照時長下，環(huán)境劑量率越高，個人受照劑量越高。

2.2 人員因素

大修準(zhǔn)備不充分。101大修是某核電站首次大修，大修前對大修工作量和作業(yè)難度考慮不足，未識別出影響人員集體劑量的關(guān)鍵因素，工作信息傳達不流暢，指令不清晰，工作執(zhí)行不徹底，任務(wù)分工不明確，管理體系不完善等。如部分工作票是完全按照標(biāo)準(zhǔn)工作包準(zhǔn)備，在現(xiàn)場執(zhí)行時，部分工序與現(xiàn)場不符，需重新準(zhǔn)備工作包再開工；大修前部分物資準(zhǔn)備不充分，延誤現(xiàn)場工作；分工不明確，現(xiàn)場人員工作量不均。

作業(yè)人員安全意識薄弱、經(jīng)驗和技能水平不足。參加101大修之前，通用服務(wù)人員多數(shù)未參加過同堆型機組大修，部分新人無核電工作經(jīng)驗。因此，在主線工作識別、任務(wù)分派、任務(wù)跟蹤、風(fēng)險分析和現(xiàn)場工作執(zhí)行過程中，均不同程度出現(xiàn)偏差。在現(xiàn)場作業(yè)過程中，不重視個人防護，在高劑量區(qū)域待工，劑量優(yōu)化措施執(zhí)行不到位，未按工作流程執(zhí)行現(xiàn)場工作；不能按規(guī)定佩戴輻射檢測儀表；不測量工作場所周邊劑量率水平；不注重表面污染防護工作；新員工對廠房布局不熟悉，不能按照工作指令及時完成任務(wù)；保溫外殼重復(fù)挪動；工作配合不默契，增加了工作時間；屏蔽搭設(shè)未遵循最優(yōu)化原則等。

2.3 質(zhì)保因素

通用服務(wù)工作一般為輔助現(xiàn)場檢修作業(yè)，因此現(xiàn)場檢修作業(yè)的工作質(zhì)量管控，直接影響現(xiàn)場通用服務(wù)人員集體劑量，如閥門檢修不達標(biāo)，需重新檢修，通用服務(wù)工作需重新配合，受照劑量比一次合格的情況要高。通用服務(wù)本身的工作質(zhì)量也會影響集體受照劑量，如檢修工作需要一個檢修平臺和一塊防污染場地，經(jīng)與檢修人員溝通，現(xiàn)場通用服務(wù)人員搭設(shè)了腳手架和防污染場地，但檢修時發(fā)現(xiàn)場地過小，腳手架平臺不滿足檢修要求，這種情況下通用服務(wù)人員就需要對已搭設(shè)平臺和場地進行整改，增加了受照時長，同時也增加了受照劑量；還有一種常見的情況是在剛搭設(shè)完成時符合要求，隨著檢修工作的開展和廠房環(huán)境因素的變化，用于場地防污染的塑料布破損、粘在墻壁上的塑料布脫落，這時就需要通用服務(wù)人員進行修復(fù)，相比于檢修工作開始前，此時場地改動修復(fù)工作不僅增加服務(wù)人員集體劑量，同時還面臨著較高的體表沾污風(fēng)險。

在大修過程中，由于質(zhì)量和工作過程管控不嚴(yán)，會出現(xiàn)一些突發(fā)事件，尤其是高劑量區(qū)域的突發(fā)事件，也會造成通用服務(wù)人員集體劑量增加。如在某次大修中由于蒸發(fā)器堵板問題導(dǎo)致跑水，導(dǎo)致廠房大面積沾污，通用服務(wù)人員加班加點對核島廠房8 m、5 m、0 m，以及-3.4 m平臺的設(shè)備及地面進行全面去污，工作歷時15 d，共用工時1 013 h，參與去污的人員集體劑量約3.4 人·mSv。

2.4 設(shè)備因素

某核電站1號機組首次大修，許多設(shè)備是自施工階段安裝以后第一次拆卸，因此在拆卸中發(fā)現(xiàn)部分設(shè)備或材料存在缺陷，尤其是外殼，這也是核島保溫拆裝人員集體劑量偏高的原因之一。

(1) 穩(wěn)壓器下封頭與波動管的管嘴處保溫存在一定的缺陷，主要是管道上的支承托架連接的螺栓經(jīng)過高溫后無法拆除，需進行破拆，而穩(wěn)壓器下封頭儀表線距離管道過近，拆除保溫過程中易損傷儀表線。

(2) 反應(yīng)堆堆坑房間由于空間小，硬質(zhì)保溫塊大，房間無法存放，且此房間與各環(huán)蒸發(fā)器房間的門口管道密集，房間各種電纜很多且排列不規(guī)則，人員通行困難，增加了誤碰風(fēng)險，而且在保溫外殼搬運中需要耗費更多人力和時間。

(3) 1號機組一回路可拆式保溫所使用的搭扣由于無法調(diào)節(jié)，且用鉚釘固定，搭扣的保險裝置易變形無法起到保險作用，容易在拆裝過程中損壞脫落。

(4) 由于可拆式保溫的性質(zhì)決定了其存在的缺陷，使各保溫之間的間隙過大，造成環(huán)境溫度的上升，特別是支撐、設(shè)備的支架處無法使用雙壁保溫盒。在1號機組中發(fā)現(xiàn)了支撐、支架處的保溫棉袋填充不到位，且使用的棉袋易老化、破碎，101大修保溫回裝過程填充了大約5 m3的核級硅酸鹽保溫材料。

(5) 主管道支撐無保溫，管道支撐直接裸露在外，運行后表面溫度超過200 ℃，如三環(huán)路安全殼環(huán)形區(qū)的主管道阻尼器處保溫層厚度不夠，該處溫度較高，使可拆式保溫盒的表面因超高溫而變色。

3 改進措施

3.1 提升員工素質(zhì)

現(xiàn)場執(zhí)行人員的安全防護意識與工作技能的高低直接影響著個人受照劑量，做好準(zhǔn)備工作、加強人員培訓(xùn)和操練；利用長柄工具或者操作時選擇合適的工位，盡量遠(yuǎn)離“熱點”；在人員與輻射源之間設(shè)置屏蔽物，以降低人員受照劑量。如同樣是搭設(shè)蒸發(fā)器間SAS，安全意識高、工作技能強的團隊比一般團隊的搭設(shè)時間更短、搭設(shè)質(zhì)量更高，減少了搭設(shè)時的受照時間，減少了后期場地維護時間，從而降低了此次工作人員集體受照劑量。

(1) 優(yōu)化大修管理模式，包括大修準(zhǔn)備、大修執(zhí)行、大修總結(jié)。

(2) 完善崗位培訓(xùn)大綱和技能培訓(xùn)計劃，按期開展培訓(xùn)和考核工作，確保人員技能得到提升。

(3) 開展安全專項培訓(xùn)及實際操作訓(xùn)練，提升員工安全意識，提高安全防護水平。

(4) 大修前開展專項工作演練、應(yīng)急預(yù)案演習(xí)、防沾污培訓(xùn)等強化培訓(xùn)。

(5) 加強經(jīng)驗反饋、防人因知識宣貫，通過經(jīng)驗反饋和防人因相關(guān)管理工具減少現(xiàn)場偏差。

3.2 作業(yè)方式優(yōu)化

核電站大修工作有很高的重復(fù)性，大部分工作在每輪大修特定的時間和機組狀態(tài)下執(zhí)行。因此，在工作制度化的基礎(chǔ)上推行標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)是降低大修通用服務(wù)人員集體劑量的有效措施，通過現(xiàn)場實踐，把一些優(yōu)良工作方法、流程固定下來，使現(xiàn)場作業(yè)人員能夠按照既定方法和流程去執(zhí)行，降低人員出錯概率，減少工作時間，提高工作效率和工作質(zhì)量，從而降低通用服務(wù)人員集體受照劑量。

(1) 針對高劑量作業(yè)，制定完善的作業(yè)方案，合理安排人員。如在大修前準(zhǔn)備工作中，對同一功能位置不同專業(yè)的配合工作進行合票處理，避免人員頻繁進出高劑量區(qū)域(如再生熱交換器、非再生和密封水熱交換器保溫拆裝，余熱排出系統(tǒng)熱交換器房間閥門檢修等)。

(2) 在役檢查(目視檢查部分)保溫拆裝采用“邊拆邊查”方案，即拆開保溫盒待目視檢查結(jié)束后立刻回裝，減少保溫拆裝時間。

(3) 優(yōu)化檢修工作保溫拆裝范圍(如主泵泵殼法蘭保溫由歷次大修全拆改為只需拆除目視檢查的4個位置就可滿足法蘭面檢查工作要求)。

(4) 移動式在線去污裝置可采用加裝屏蔽等方案降低劑量率，核島排氣疏水系統(tǒng)地坑清潔作業(yè)方案改進等。

(5) 依據(jù)機組狀態(tài)優(yōu)化工作實施窗口，調(diào)整高輻射區(qū)域配合工作計劃，保證所有高輻射區(qū)域配合工作盡量在一回路滿水期間完成(如核島0 m平臺電梯門口屏蔽搭設(shè))；在某些高劑量區(qū)域可采用屏蔽輻射熱點等方法降低作業(yè)現(xiàn)場劑量率，從而達到降低通用服務(wù)人員集體受照劑量的效果。

3.3 設(shè)備設(shè)施改造

在現(xiàn)場作業(yè)中，鼓勵作業(yè)人員創(chuàng)新工藝、材料或改造方案，有助于提升工作質(zhì)量，降低通用服務(wù)人員集體劑量。

(1) 保溫改造建議

建議針對穩(wěn)壓器下封頭與波動管的管嘴處的保溫進行改造，對管嘴處的保溫用軟質(zhì)布保溫，縮短拆裝工作時間，減少人員受照劑量，不易損傷儀表管線；對反應(yīng)堆堆坑房間的過渡段保溫進行改造，使用軟質(zhì)保溫，使用軟質(zhì)保溫具有便易拆裝、在空間小的情況下也能存放，且不影響其它工種檢修工作，減少人員受照的風(fēng)險和誤碰電纜的風(fēng)險。1號機組一回路可拆式保溫所使用的搭扣進行改進，使用預(yù)制保溫棉袋。為有效降低主管道處的熱量損失，要增加支撐保溫盒，其厚度據(jù)主管道保溫厚度而定，也可使用0.5 mm不銹鋼板制作，里面填充保溫棉袋，保溫盒固定采用自攻鏍釘或可調(diào)節(jié)的不銹鋼搭扣，保溫盒的形狀根據(jù)現(xiàn)場情況而定。

(2) SAS搭設(shè)工藝改進

在通用服務(wù)大修工作中，蒸發(fā)器和穩(wěn)壓器SAS搭設(shè)是一個專項工作，均在大修計劃的關(guān)鍵路徑上，搭設(shè)時間、人數(shù)固定，而穩(wěn)壓器和蒸發(fā)器房間由于布局不規(guī)則，傳統(tǒng)搭設(shè)方法受溫度和膠帶粘合力的影響易出現(xiàn)頂部脫落現(xiàn)象，為徹底解決該難題，通用服務(wù)作業(yè)人員進行了專項工藝方案改進，在搭設(shè)過程中頂部使用鐵絲，周圍使用SAS桿，代替?zhèn)鹘y(tǒng)方案中使用膠帶粘連的方式，效果明顯。

(3) 污染場地布置優(yōu)化

在大修準(zhǔn)備階段全面梳理污染區(qū)/SAS清單，將位置相鄰、防護等級相同的場地合并為1個，并制定詳細(xì)的作業(yè)方案。在低低水位期間積極聯(lián)系主票進行現(xiàn)場踩點，按方案實施。如在某次大修中通用服務(wù)項目經(jīng)過梳理，將22個場地優(yōu)化為10個，按周邊環(huán)境劑量率以及計劃工作時長預(yù)估最少可降低人員集體受照劑量約2.1 人·mSv，減少放射性固體廢物約0.5 m3(以節(jié)省的物資預(yù)估)。

(4) 核島20 m平臺防異物值守優(yōu)化

在大修前期，20 m平臺防異物值守班組總結(jié)經(jīng)驗，召開班組技術(shù)交底會，就降低人員劑量照射問題積極與核島經(jīng)理、輻射防護專業(yè)討論，在核島20 m隔離區(qū)布置時，對守衛(wèi)的值守位置進行了優(yōu)化，將守衛(wèi)記錄位置從核島廠房電梯側(cè)移至3號蒸發(fā)器外環(huán)廊，以環(huán)境劑量率降低1 μSv/h計算，現(xiàn)場值守每班3人，根據(jù)值守時間估算，大修期間防異物值守可減少人員受照劑量1.8 人·mSv以上，劑量優(yōu)化效果顯著。

4 劑量對比

某核電站201大修在主線工作、現(xiàn)場主要工作、工作量等方面與101大修相近，因此，在201大修中吸取101大修的經(jīng)驗，在大修中進行了改進。表3列出了某核電站201大修期間通用服務(wù)人員各崗位集體劑量分布，并與101大修期間通用服務(wù)人員各崗位集體劑量(見表2)進行比對。

表3 某核電站201大修期間通用服務(wù)人員集體劑量分布

由表3可見，201大修期間，核島保溫拆裝專業(yè)人員集體劑量為95.6 人·mSv，與101大修相比降低79.0 人·mSv；現(xiàn)場服務(wù)人員集體劑量30.0 人·mSv，與101大修相比降低19.2 人·mSv；核島腳手架搭拆專業(yè)人員集體劑量17.2 mSv·人，與101大修相比降低4.2 人·mSv；固廢處理及水介質(zhì)更換專業(yè)人員集體劑量17.2 人·mSv，與101大修相比增加6.6 人·mSv，分析其原因主要是因為此部分工作量增加及固廢處理系統(tǒng)投入運行。

總體來說，201大修通用服務(wù)人員集體劑量相比于101大修降低96.2 人·mSv?？梢姡倪M措施是有效的。

5 結(jié)語

大修通用服務(wù)人員集體劑量的管控必須在工作中關(guān)注每一個在輻射一線的工作者和其執(zhí)行的任務(wù)，必須對現(xiàn)場每一項工作的安全和質(zhì)量進行嚴(yán)格監(jiān)管。大修通用服務(wù)人員集體劑量的管控涉及運行、化學(xué)、檢修、計劃、輻射防護等多個部門和專業(yè)，需要電廠所有部門共同努力，在大修中實踐中總結(jié)經(jīng)驗，完善管理措施，優(yōu)化技術(shù)方案。