某壓水堆核電廠輻射控制區(qū)氚化水蒸汽監(jiān)測(cè)

馬來(lái)山， 張志強(qiáng)， 崔進(jìn)， 李文國(guó)

(廣西防城港核電有限公司， 廣西 防城港， 538001)

0 引言

壓水堆核電廠在日常運(yùn)行及停堆大修階段均會(huì)產(chǎn)生放射性核素氚(3H)，氚在環(huán)境中存在的形態(tài)主要有3中：氣態(tài)氚(T2、HT)、氚化水(HTO)和有機(jī)結(jié)合氚(OBT)。核電廠氚最常見(jiàn)的形態(tài)是HTO，工作場(chǎng)所中的HTO又主要是以氚化水蒸汽的形式存在[1]。

在壓水反應(yīng)堆運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生氚，且無(wú)法通過(guò)設(shè)備去除，只能在電站壽期內(nèi)逐年控制排放。隨著核電廠運(yùn)行時(shí)間的增加，氚的產(chǎn)生量也會(huì)相應(yīng)增加。

壓水堆核電廠廠房空氣中的氚化水蒸汽主要來(lái)源于反應(yīng)堆一回路水的滲漏、擴(kuò)散和蒸發(fā)。與其它氣態(tài)放射性核素不同之處是乏燃料存貯廠房、換料時(shí)反應(yīng)堆廠房充水階段廠房空氣中的氚水蒸汽濃度相對(duì)較高。其原因在于，乏燃料存貯水池和反應(yīng)堆換料水池均是一種開(kāi)放形式的水池，水池與廠房空氣的接觸面積大約分別為150 m2和120 m2，因此水池中的氚水通過(guò)水池表面以蒸發(fā)的形式擴(kuò)散到廠房空氣中去。

氚對(duì)人體的影響時(shí)段主要是在核電廠大修階段。運(yùn)行階段RX廠房是封閉的，人員進(jìn)入幾率低。大修階段一回路設(shè)備開(kāi)口后、充排水操作均會(huì)增加氚的釋放，好在大修階段人員大量進(jìn)入RX廠房時(shí)，通風(fēng)系統(tǒng)已經(jīng)投入運(yùn)行，這使得RX廠房的氚濃度能大幅度降低；大修期間KX廠房的燃料操作也會(huì)導(dǎo)致KX20m氚濃度有所變化，由于通風(fēng)系統(tǒng)(DVK)的正常運(yùn)行，氚濃度也是在可以接受的范圍之內(nèi)。目前國(guó)內(nèi)各壓水堆核電廠均不開(kāi)展氚致內(nèi)照射劑量監(jiān)測(cè)。

國(guó)內(nèi)同行對(duì)壓水堆核電廠氚的研究結(jié)論是：一回路冷卻劑中的氚濃度是逐年累計(jì)增加的，但對(duì)核電廠工作人員的集體劑量和個(gè)人劑量的影響很小；由于氚濃度升高的趨勢(shì)明顯，有必要跟蹤關(guān)注[2]。

1 某核電廠氚測(cè)量情況

為確認(rèn)核電廠工作場(chǎng)所氣態(tài)氚濃度實(shí)際情況，2019年10月至2020年4月，某核電廠對(duì)輻射控制區(qū)內(nèi)部分有代表性的房間進(jìn)行了氣態(tài)氚采樣測(cè)量。

1.1 現(xiàn)場(chǎng)采樣

1.1.1現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)

運(yùn)行期間，采樣時(shí)1、2號(hào)機(jī)組均100% Pn滿功率運(yùn)行、無(wú)燃料操作；大修期間，采樣時(shí)1號(hào)機(jī)正常停堆大修(第3次換料大修)，2號(hào)機(jī)100%Pn滿功率運(yùn)行，采樣期間1號(hào)機(jī)反應(yīng)堆廠房和燃料廠房有燃料操作。

1.1.2采樣選點(diǎn)原則

(1) 根據(jù)氚濃度在不同場(chǎng)所的分布情況，選取采樣點(diǎn)，如：輻射控制區(qū)邊界所在房間(電氣廠房L215)；一回路輔助系統(tǒng)管線區(qū)域(連接廠房W217，核輔助廠房NA219)；水池周邊區(qū)域〔反應(yīng)堆廠房20 m (RX20m)，燃料廠房20 m (KX716/KX756)〕。

(2) 現(xiàn)場(chǎng)工作人員可能有較多停留的場(chǎng)所，如：核輔助廠房(N270)。

1.1.3采樣位置

運(yùn)行期間：K716、K756、N270、W217、NA219、L215。

大修期間：RX20m、RX8m、K716、N270、W217、NA219、L215。

1.1.4樣品采集

氚采樣器型號(hào)為MARC 7000(法國(guó)SEDC生產(chǎn))，含4個(gè)串聯(lián)的鼓泡采樣瓶，每個(gè)鼓泡采樣瓶均添加160 mL除鹽水，制樣時(shí)四個(gè)瓶子樣品混合后再進(jìn)行測(cè)量，采樣流量為20 L/h。

采樣前采樣器進(jìn)行了流量校準(zhǔn)，確保采樣設(shè)備的可靠性。每次采樣過(guò)程中對(duì)采樣裝置的鼓泡瓶潤(rùn)洗3次，并且每次換用新的采樣瓶。

采樣過(guò)程中，由2人執(zhí)行(1人操作，1人監(jiān)護(hù))，確保采樣過(guò)程不出現(xiàn)人因失誤；采樣區(qū)域進(jìn)行隔離，防止人員誤碰設(shè)備。采樣過(guò)程中每天對(duì)采樣設(shè)備巡檢3次，防止現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境變化對(duì)采樣結(jié)果的影響。

1.2 樣品測(cè)量

樣品測(cè)量所用儀器為Tri-Carb 3180 TR/SL液閃譜儀，譜儀在檢定有效期內(nèi)(2019年3月15日—2021年3月14日)，水中樣品儀器探測(cè)限為1.64×104Bq/m3。

配樣操作為5 mL樣品+15 mL ULTIMA GOLD LLT閃爍液，樣品本底約2 cpm，氚計(jì)數(shù)效率為29.01%。

測(cè)量模式選用low level模式，能量范圍0～18.6 keV，測(cè)量時(shí)間為20 min，每次測(cè)量分析都同時(shí)進(jìn)行質(zhì)控源的分析，質(zhì)控源偏差均小于5%，以保證測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠性。

1.3 監(jiān)測(cè)結(jié)果與分析

1.3.1運(yùn)行期間監(jiān)測(cè)結(jié)果

某核電廠運(yùn)行期間主要廠房空氣中HTO濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果列于表1。

表1 某核電廠運(yùn)行期間工作場(chǎng)所空氣中HTO濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果

由表1可見(jiàn)，HTO濃度較高的區(qū)域?yàn)榉θ剂纤厮趨^(qū)域(K716，K756)，最大值9.2×102Bq/m3；其次是W217，測(cè)值為101Bq/m3級(jí)；其他區(qū)域均低于測(cè)量的探測(cè)限。

1.3.2大修期間監(jiān)測(cè)結(jié)果

大修期間(第三次燃料循環(huán)大修)主要廠房空氣中HTO濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果列于表2。

由表2可見(jiàn)，HTO濃度較高的區(qū)域?yàn)镽X廠房和乏燃料水池區(qū)域(K716)，最大值為3.14×103Bq/m3(最大值位于RX20 m水池旁邊，RX和KX廠房測(cè)量時(shí)均有燃料操作)；其次是W217，測(cè)量值為101Bq/m3級(jí)；其他區(qū)域均低于測(cè)量的探測(cè)限。

1.3.3監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

從運(yùn)行期間和大修期間主要工作場(chǎng)所空氣中HTO濃度的監(jiān)測(cè)結(jié)果可以看出：

(1) 大修期間KX廠房20 m空氣中的HTO濃度高于運(yùn)行期間1個(gè)量級(jí)。

(2) 各監(jiān)測(cè)點(diǎn)HTO濃度分布和理論分析的結(jié)果一致，HTO濃度由高到低的場(chǎng)所依次為：水池所在場(chǎng)所(RX20m，KX20m)；與主回路直接相連接的一回路輔助系統(tǒng)管線所在區(qū)域(W217)；輻射控制區(qū)內(nèi)其他區(qū)域(N270)；輻射控制區(qū)邊界(L215)。

表2 某核電廠第三次大修期間主要廠房空氣中HTO濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果

2 同類電廠對(duì)比分析

為了進(jìn)一步驗(yàn)證某核電廠運(yùn)行和大修期間空氣中氚測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性，根據(jù)文獻(xiàn)[3]收集了國(guó)內(nèi)同類核電廠B某次大修的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行對(duì)比分析。

國(guó)內(nèi)核電廠B某大修期間主要廠房HTO濃度監(jiān)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3[3]。

由表3可見(jiàn)，大修期間測(cè)量最大值為1.469×104Bq/m3，由RX20m水池旁邊測(cè)得；KX廠房測(cè)量結(jié)果為102Bq/m3級(jí)；W217廠房測(cè)量結(jié)果為101Bq/m3級(jí)；其他區(qū)域均為100Bq/m3級(jí)。

通過(guò)對(duì)比表2、表3可以看出：

(1) 大修期間廠房空氣中HTO濃度分布兩個(gè)電廠情況一致，由高到低依次為RX廠房、KX廠房、一回路輔助系統(tǒng)管線所在房間、9NX和控制區(qū)邊界處。

(2) 對(duì)應(yīng)廠房監(jiān)測(cè)結(jié)果處同一量級(jí)：RX廠房為103～104Bq/m3級(jí)；KX20m為102～103Bq/m3級(jí)；W217為101Bq/m3級(jí)；9NX和控制區(qū)邊界為100Bq/m3級(jí)或低于探測(cè)限。

3 結(jié)論

我國(guó)核行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《氚內(nèi)照射監(jiān)測(cè)大綱的最低要求》[4]中規(guī)定：“工作人員經(jīng)常出入和停留場(chǎng)所空氣中的氚水蒸汽濃度可能超過(guò)8×104Bq/m3(1/10導(dǎo)出空氣濃度)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行氚內(nèi)照射個(gè)人監(jiān)測(cè)?！?/p>

表3 核電廠B第一次大修期間主要廠房空氣中HTO濃度 (Bq/m3)[3]

某壓水堆核電廠運(yùn)行初期，機(jī)組正常運(yùn)行及大修期間，相關(guān)工作場(chǎng)所空氣中HTO濃度監(jiān)測(cè)值最大為3.14 ×103Bq/m3，低于《氚內(nèi)照射監(jiān)測(cè)大綱的最低要求》規(guī)定的進(jìn)行氚內(nèi)照射個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)的限值要求。因此，在此期間該核電廠相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)工作人員無(wú)需采取額外的氚防護(hù)措施和進(jìn)行氚內(nèi)照射劑量監(jiān)測(cè)。