核電站人員污染監(jiān)測(cè)儀報(bào)警分析與應(yīng)對(duì)策略

衛(wèi)振華

（福建福清核電有限公司維修二處，福建福州 350300）

0 引言

人員污染監(jiān)測(cè)儀安裝在核電廠出入口，用于監(jiān)測(cè)通過(guò)的人員、車(chē)輛是否攜帶放射性物質(zhì)或受到放射性污染。當(dāng)人員/車(chē)輛受到放射性沾污時(shí)，發(fā)出警告報(bào)警，防止放射性物質(zhì)被帶出廠區(qū)。2016 年以來(lái)，設(shè)備頻繁發(fā)生高本底故障報(bào)警和人員污染報(bào)警（實(shí)際人員未受內(nèi)照射或未攜帶放射源），給運(yùn)行和維修人員帶來(lái)了極大困擾。

1 問(wèn)題及原因分析

一段時(shí)間以來(lái)，福清核電8UD 配置的人員污染監(jiān)測(cè)儀頻繁觸發(fā)高本底故障報(bào)警、人員污染報(bào)警，運(yùn)行情況極不穩(wěn)定，給運(yùn)行人員造成了極大困擾。報(bào)警時(shí)間的間隔長(zhǎng)短不一，晚上20:00至早上8:00 及中午11:30 至12:30 的2 個(gè)時(shí)間段居多。人員污染監(jiān)測(cè)儀的頻繁報(bào)警不可用，頻繁閉鎖8UD 旋轉(zhuǎn)門(mén)，對(duì)人員正常進(jìn)入、退出8UD 產(chǎn)生極大影響。根據(jù)維修部門(mén)的排查，排除了6 臺(tái)人員污染監(jiān)測(cè)儀故障的可能性，懷疑頻繁造成人員污染監(jiān)測(cè)儀報(bào)警的原因?yàn)楦Ｇ搴穗? 號(hào)機(jī)組探傷。

1.1 設(shè)備自身故障排除

對(duì)于人員污染監(jiān)測(cè)儀而言，探測(cè)效率和最小可探測(cè)活度可表征儀表性能優(yōu)劣，維修人員對(duì)6 臺(tái)探測(cè)器執(zhí)行了標(biāo)定，評(píng)價(jià)合格，探測(cè)效率數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，最小可探測(cè)活度MDA 數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

由表1、表2 可知，6 臺(tái)設(shè)備探測(cè)效率均＞37%，MDA 均＜12 kBq，符合技術(shù)要求，排除設(shè)備自身故障的可能性。

1.2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析

2016 年8 月27 日凌晨，3 臺(tái)探測(cè)器同時(shí)發(fā)生高本底故障報(bào)警或人員污染報(bào)警，探測(cè)器發(fā)生報(bào)警后，維修人員第一時(shí)間導(dǎo)出了歷史數(shù)據(jù)，對(duì)8KZC015DT 數(shù)據(jù)處理分析如下。報(bào)警趨勢(shì)分析如圖1

表1 人員污染監(jiān)測(cè)儀探測(cè)效率標(biāo)定數(shù)據(jù)

表2 人員污染監(jiān)測(cè)儀MDA 標(biāo)定數(shù)據(jù)

圖1 8KZC015DT 數(shù)據(jù)趨勢(shì)

由圖1 知：2016 年9 月1 日全天共計(jì)發(fā)生3 次報(bào)警事件，集中在凌晨3 點(diǎn)～5 點(diǎn)，報(bào)警時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)最高達(dá)9286CPS，報(bào)警前通道處于正常運(yùn)行狀態(tài)，數(shù)據(jù)保持為本底計(jì)數(shù)狀態(tài)，連續(xù)發(fā)生3 次閃發(fā)報(bào)警后，本底計(jì)數(shù)保持緩慢上漲，至白天后恢復(fù)至本底計(jì)數(shù)水平。凌晨5 點(diǎn)以后，本底數(shù)據(jù)呈現(xiàn)略微增長(zhǎng)趨勢(shì)，從上午9 時(shí)左右，本底逐漸下降，恢復(fù)至正常水平。中午12 點(diǎn)左右，本底計(jì)數(shù)再次出現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，2 h 后再次恢復(fù)至本底水平。

8KZC013/014/016/017/018DT 數(shù)據(jù)趨勢(shì)與8KZC015DT 呈現(xiàn)高度的一致性。

2 臺(tái)探測(cè)器數(shù)據(jù)趨勢(shì)呈現(xiàn)高度的一致性，測(cè)量數(shù)據(jù)基本吻合，報(bào)警現(xiàn)象一致，可以排除設(shè)備誤報(bào)警的可能性。通過(guò)查閱當(dāng)天的天氣情況和工作安排，初步分析凌晨發(fā)生的通道報(bào)警由附近穹頂探傷放射源照射產(chǎn)生，夜間及中午的本底異常升高可能與陰雨天氣相關(guān)。

1.3 探傷對(duì)人員污染監(jiān)測(cè)儀的影響

（1）假設(shè)人員污染監(jiān)測(cè)儀輻射報(bào)警由設(shè)備探傷引起，本文對(duì)此推測(cè)進(jìn)行理論計(jì)算如下。由表1 知，探測(cè)器的平均探測(cè)效率約為39.07%，假設(shè)探傷放射源活度為3.7E11Bq（一般探傷源活度介于3.7E11Bq 至3.7E12Bq），放射源距離探測(cè)器距離為200 m（現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際約200 m），根據(jù)不同的入射角，從0°至90°，探測(cè)器理論計(jì)數(shù)情況，見(jiàn)表3。

其中，1Ci＝3.7E10Bq；探測(cè)器測(cè)量點(diǎn)計(jì)數(shù)＝（點(diǎn)源點(diǎn)有效計(jì)數(shù)×探測(cè)效率）/（距離×距離）；A 通道計(jì)數(shù)＝探測(cè)器測(cè)量點(diǎn)計(jì)數(shù)×（sin（角度））。

（2）由表3 知，在不考慮屏蔽效果的情況下，當(dāng)使用10Ci 的放射源進(jìn)行探傷，最高可產(chǎn)生3.52E+06CPS 的計(jì)數(shù)，達(dá)環(huán)境本底500 倍以上，會(huì)對(duì)8UD 人員污染監(jiān)測(cè)儀產(chǎn)生較大影響，因此在探傷期間8UD 人員污染監(jiān)測(cè)儀報(bào)警屬于正常報(bào)警，當(dāng)無(wú)人員通過(guò)時(shí)會(huì)增加環(huán)境本底，造成通道高本底故障報(bào)警，當(dāng)有人員通過(guò)期間，會(huì)造成測(cè)量結(jié)果偏高，報(bào)人員污染報(bào)警。但實(shí)際在工作中應(yīng)考慮放射源包殼、穹頂材料和建筑材料對(duì)放射源的屏蔽效果，應(yīng)當(dāng)考慮放射源的入射方向等因素。

放射源入射方向?qū)?shí)際測(cè)量結(jié)果影響如表3，當(dāng)平行入射時(shí)，探測(cè)器無(wú)法感知γ射線，理論測(cè)量結(jié)果為環(huán)境本底值，當(dāng)垂直入射時(shí)，理論結(jié)果高于環(huán)境本底3 個(gè)數(shù)量級(jí)，因在建機(jī)組穹頂結(jié)構(gòu)為蘑菇型結(jié)構(gòu)，本文選用最大理論值進(jìn)行分析，即垂直入射。

（3）屏蔽體試驗(yàn)?？臻g無(wú)障礙時(shí)銥-192放射源呈現(xiàn)指數(shù)衰減率變化，混凝土墻對(duì)γ射線具有非常好的屏蔽能力，查閱文獻(xiàn)得知，200 cm 厚普通家用住宅墻體對(duì)放射源的衰減能力可達(dá)100 倍以上。注：2005 年6月哈爾濱市北頭道街8 號(hào)居民樓區(qū)放射源丟失時(shí)間數(shù)據(jù)顯示180 cm 厚度的混凝土對(duì)屏蔽效果可達(dá)100 以上（屏蔽前吸收劑量率為2090 μGy/h，屏蔽后吸收劑量率為12.2 μGy/h）。

對(duì)探傷室混凝土屏蔽效果進(jìn)行效果研究，選用的探傷室墻體厚度約為720 mm，其中內(nèi)外分別為240 mm 的磚，中間夾240 mm 的鋇渣，選用2.65E12Bq 的放射源照射，選用WF-100 型輻射監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行測(cè)量，對(duì)比測(cè)量結(jié)果，如表4。

由表4 知，在有屏蔽體的情況下，前后吸收劑量率相差100 倍以上，反映出屏蔽體對(duì)放射源γ 射線較好的屏蔽效果，在實(shí)際計(jì)算時(shí)應(yīng)當(dāng)將其考慮進(jìn)去。探傷機(jī)放射源在裸照情況下，距離放射源4 m 和8 m 位置理論估算值與實(shí)際測(cè)量值基本相同，誤差＜1%。從而得知，在無(wú)屏蔽條件下，通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算某指定點(diǎn)位的吸收劑量率能夠反映實(shí)際條件下的劑量場(chǎng)分布。但對(duì)比探傷室墻外的理論計(jì)算值和實(shí)際測(cè)量值，偏差達(dá)一個(gè)數(shù)量級(jí)，究其原因，理論計(jì)算值經(jīng)驗(yàn)公式參數(shù)選取相對(duì)保守，計(jì)算值與測(cè)量值相差較大與屏蔽材料半值層和1/10 值層厚度取值有關(guān)。由于現(xiàn)有屏蔽材料多元化，而對(duì)于現(xiàn)有屏蔽材料的半值層和1/10 值厚度研究較少，僅能根據(jù)先關(guān)書(shū)籍查找少量的參數(shù)來(lái)推算現(xiàn)有屏蔽材料的屏蔽效果，從而產(chǎn)生較大的誤差。

綜合考慮上述因素，在增加屏蔽體的情況下（穹頂本身具有較強(qiáng)的屏蔽效果，8UD 人員污染監(jiān)測(cè)儀與穹頂間有QA/QB 廠房作為屏蔽體），對(duì)實(shí)際理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行修正后結(jié)果，如表5。

由表5 知，對(duì)比表5 數(shù)據(jù)與2016 年8 月27 日人員污染監(jiān)測(cè)儀數(shù)據(jù)，理論計(jì)算最大值為3.25E4CPS，實(shí)際測(cè)量最大值為9.12E3CPS，其測(cè)量值基本一致，通過(guò)對(duì)表4 進(jìn)行分析，實(shí)際測(cè)量值小于理論計(jì)算值屬于正常現(xiàn)象，符合預(yù)期。

2016 年8 月29 日凌晨，在執(zhí)行在建機(jī)組穹頂探傷期間，輻射防護(hù)工作人員手持便攜式γ 劑量率儀對(duì)人員污染監(jiān)測(cè)儀附近進(jìn)行了環(huán)境本底監(jiān)測(cè)，實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，探傷期間環(huán)境本底為正常本底水平的2 倍，因此可以得出，在建機(jī)組探傷是造成人員污染監(jiān)測(cè)儀夜間閃發(fā)高本底故障報(bào)警和人員污染報(bào)警的根本原因。

表3 從0°至90°探測(cè)器理論計(jì)數(shù)

表4 不同點(diǎn)位理論計(jì)算與測(cè)量值匯總

表5 對(duì)實(shí)際理論計(jì)算結(jié)果進(jìn)行修正后結(jié)果

2 結(jié)論

經(jīng)過(guò)理論計(jì)算與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比分析，在建機(jī)組探傷是造成人員污染監(jiān)測(cè)儀夜間閃發(fā)高本底故障報(bào)警和人員污染報(bào)警的根本原因，消除了運(yùn)行人員對(duì)儀表不穩(wěn)定的擔(dān)憂，也可避免電廠工作人員可能產(chǎn)生的恐慌心理，也為運(yùn)行人員正常決策提供了理論依據(jù)。在后續(xù)探傷工作中，根據(jù)不同型號(hào)，不同活度的放射源，輻射防護(hù)應(yīng)對(duì)周?chē)刂坪捅O(jiān)測(cè)區(qū)域范圍進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以確定工作范圍，并隨時(shí)間的推移作出修正。在實(shí)踐中，注意到探傷期間8UD 工作人員處有約2 倍的環(huán)境本底劑量，雖然劑量較小，但應(yīng)引起足夠的重視，如探傷工作是否對(duì)其他保衛(wèi)崗位工作人員產(chǎn)生影響，應(yīng)在開(kāi)工前予以告知。鑒于現(xiàn)場(chǎng)γ 射線探傷放射防護(hù)條件復(fù)雜多變，難度大等特點(diǎn)，必須對(duì)電廠相關(guān)工作人員進(jìn)行輻射防護(hù)知識(shí)培訓(xùn)，做到持證上崗。