三門核電屏蔽驗(yàn)證分析

楊龍

摘 要

為持續(xù)評(píng)價(jià)和改進(jìn)三門核電輻射防護(hù)工作，電站建立了輻射防護(hù)性能指標(biāo)，非計(jì)劃照射事件作為輻射防護(hù)性能指標(biāo)其中一項(xiàng)指標(biāo)，指輻射防護(hù)屏蔽（屏障）失效導(dǎo)致工作人員受到非計(jì)劃照射的事件。三門核電作為全球首臺(tái)AP1000機(jī)組，為避免非計(jì)劃照射的發(fā)生，必須對(duì)電站的所有屏蔽進(jìn)行驗(yàn)證。本文主要對(duì)調(diào)試期間的屏蔽驗(yàn)證進(jìn)行分析，從而為電站后續(xù)屏蔽驗(yàn)證提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞

生物屏蔽調(diào)查;非計(jì)劃照射;屏蔽驗(yàn)證;分析

中圖分類號(hào)： TM623 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 17 . 70

0 前言

核電站屏蔽的目的是最大限度的減少工作人員受到的外照射，使工作人員在工作現(xiàn)場(chǎng)擁有充足的進(jìn)入和停留時(shí)間進(jìn)行維修、檢查和相關(guān)操作的安全，并使其受到的輻射照射滿足輻射防護(hù)最優(yōu)化。AP1000核電站屏蔽主要包括安全殼廠房?jī)?nèi)一次屏蔽、二次屏蔽、安全殼屏蔽、燃料運(yùn)輸通道屏蔽、燃料廠房屏蔽、輔助廠房放射性系統(tǒng)設(shè)備屏蔽等。為確保電站屏蔽滿足設(shè)計(jì)要求，機(jī)組升功率期間執(zhí)行生物屏蔽調(diào)查，驗(yàn)證了安全殼內(nèi)一次屏蔽、二次屏蔽和安全殼屏蔽。本文通過對(duì)生物屏蔽調(diào)查的執(zhí)行情況、數(shù)據(jù)及人員受照劑量進(jìn)行分析，根據(jù)生物屏蔽調(diào)查與其它屏蔽驗(yàn)證的區(qū)別，對(duì)電站其它屏蔽的驗(yàn)證提出建議和規(guī)劃。

1 生物屏蔽調(diào)查

生物屏蔽調(diào)查是電站屏蔽驗(yàn)證的第一步，電站臨界后反應(yīng)堆開始鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)，鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)過程中產(chǎn)生大量的中子及γ射線，安全殼內(nèi)一次屏蔽、二次屏蔽和安全殼屏蔽作為包容安全殼和一回路及其放射性的屏障，其有效性的確認(rèn)至關(guān)重要。

1.1 生物屏蔽調(diào)查執(zhí)行

生物屏蔽調(diào)查執(zhí)行階段包括機(jī)組臨界前、升功率期間（包括15%RTP、25%RTP、50%RTP、75%RTP）和滿功率（100%RTP）。調(diào)試升功率期間，腐蝕活化產(chǎn)物產(chǎn)生較少，安全殼內(nèi)輻射水平與機(jī)組功率成正比，機(jī)組滿功率時(shí)輻射水平將達(dá)到最大。所以，電站屏蔽是否滿足設(shè)計(jì)要求需要在機(jī)組滿功率時(shí)確認(rèn)。按照調(diào)試程序，執(zhí)行生物屏蔽調(diào)查時(shí)分別在不同功率平臺(tái)執(zhí)行，一方面由于機(jī)組功率與輻射水平滿足線性正比關(guān)系，低功率的測(cè)量數(shù)據(jù)可以為機(jī)組滿功率時(shí)提供數(shù)據(jù)，通過不同功率平臺(tái)的執(zhí)行可以避免由于某一次測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確而未發(fā)現(xiàn)屏蔽缺陷;另一方面低功率的測(cè)量數(shù)據(jù)可以為執(zhí)行測(cè)量的人員提供參考，通過線性正比的方式外推得到機(jī)組滿功率時(shí)的測(cè)量點(diǎn)位的輻射水平，以防止測(cè)量人員出現(xiàn)非計(jì)劃照射。

為確保生物屏蔽調(diào)查的有效執(zhí)行以及測(cè)量人員的輻射安全，生物屏蔽調(diào)查前必須確認(rèn)如下先決條件。

（1）11廠房無(wú)空氣污染。

（2）廠房照明良好，人員閘門正常開關(guān)。

（3）生物屏蔽調(diào)查點(diǎn)完成標(biāo)記。

（4）執(zhí)行功率平臺(tái)生物屏蔽調(diào)查前，機(jī)組必須穩(wěn)定在相應(yīng)的功率平臺(tái)，時(shí)間窗口不少于2小時(shí)。

生物屏蔽調(diào)查的輻射測(cè)量人員分4個(gè)調(diào)查組、每組2人，分別對(duì)輔助廠房輻射控制區(qū)外、輔助廠房輻射控制區(qū)內(nèi)、安全殼廠房107平臺(tái)及以下、107平臺(tái)以上執(zhí)行調(diào)查。另外，為了高效完成輻射調(diào)查，在正式執(zhí)行調(diào)查任務(wù)前，規(guī)劃合理的調(diào)查路線、并安排調(diào)查人員根據(jù)規(guī)劃的調(diào)查路線進(jìn)行調(diào)查演練，目的是使調(diào)查人員提前熟悉調(diào)查點(diǎn)位和調(diào)查路線，確認(rèn)調(diào)查使用的輻射防護(hù)鑰匙可用、輻射防護(hù)物資、儀表和文件準(zhǔn)備齊全、有效。

1.2 生物屏蔽調(diào)查數(shù)據(jù)分析

通過生物屏蔽調(diào)查確認(rèn)三門核電屏蔽滿足設(shè)計(jì)要求，下面主要分兩類進(jìn)行說明。

不滿足輻射水平與功率水平正比關(guān)系數(shù)據(jù)。

分析調(diào)查數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，部分區(qū)域調(diào)查數(shù)據(jù)不滿足輻射水平與劑量水平正比關(guān)系，但所有測(cè)點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)均低于驗(yàn)收準(zhǔn)則2.5μSv/h，且滿功率時(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)均為本底值。在機(jī)組低功率時(shí)的測(cè)量數(shù)據(jù)與機(jī)組滿功率時(shí)的測(cè)量數(shù)據(jù)基本保持一致，即不滿足功率與輻射水平的正比關(guān)系。說明存在貫穿件的房間，其貫穿件的屏蔽沒有缺陷，不存在放射性漏束，屬于正常情況。

安全殼廠房的測(cè)量數(shù)據(jù)基本滿足功率與輻射水平的正比關(guān)系，說明在安全殼內(nèi)部，經(jīng)過一次屏蔽和二次屏蔽，仍有部分放射性漏束，且主要來(lái)自反應(yīng)堆堆腔。

1.3 生物屏蔽調(diào)查人員受照劑量分析

生物屏蔽調(diào)查分別在1、2#機(jī)組調(diào)試升功率期間執(zhí)行。調(diào)查人員集體劑量的特點(diǎn)是：

（1）高功率平臺(tái)的集體劑量比低功率平臺(tái)的集體劑量高，且個(gè)人受照劑量主要在安全殼廠房，安全殼廠房輻射水平高于安全殼外，與設(shè)計(jì)相符，沒有屏蔽缺陷。

（2）根據(jù)低功率平臺(tái)的調(diào)查結(jié)果，執(zhí)行100%RTP輻射調(diào)查不會(huì)發(fā)生非計(jì)劃照射，并確定執(zhí)行所有功率平臺(tái)的生物屏蔽調(diào)查。

（3）特定功率平臺(tái)執(zhí)行生物屏蔽調(diào)查，2號(hào)機(jī)組較1號(hào)機(jī)組低，主要通過節(jié)省測(cè)量時(shí)間，從而降低個(gè)人受照劑量。

1.4 生物屏蔽調(diào)查與其它屏蔽驗(yàn)證對(duì)比

生物屏蔽驗(yàn)證的有效完成為后續(xù)電站屏蔽驗(yàn)證提供了很好的借鑒意義，其測(cè)量方法、測(cè)量要求均適用于其它的屏蔽驗(yàn)證，同時(shí)生物屏蔽調(diào)查又區(qū)別于其它屏蔽驗(yàn)證。主要體現(xiàn)在以下三方面。

（1）生物屏蔽調(diào)查同時(shí)執(zhí)行γ和中子輻射調(diào)查，除燃料運(yùn)輸通道屏蔽和乏池屏蔽驗(yàn)證外，其它屏蔽驗(yàn)證執(zhí)行γ輻射調(diào)查即可。

（2）生物屏蔽調(diào)查執(zhí)行時(shí)功率水平與輻射水平是正比關(guān)系，所以分別在不同的功率平臺(tái)執(zhí)行。其它的屏蔽驗(yàn)證需要考慮的是反應(yīng)堆運(yùn)行產(chǎn)生的腐蝕活化產(chǎn)物的累積和相關(guān)系統(tǒng)設(shè)備的投運(yùn)情況，不受機(jī)組功率影響。

（3）生物屏蔽調(diào)查執(zhí)行工作量大、執(zhí)行要求比較苛刻，必須要在機(jī)組穩(wěn)定于功率平臺(tái)時(shí)才能測(cè)得有效的數(shù)據(jù)，且功率平臺(tái)滯留時(shí)間須滿足執(zhí)行輻射測(cè)量的時(shí)間要求。為此，生物屏蔽調(diào)查分4組、8個(gè)人同時(shí)執(zhí)行。其它屏蔽驗(yàn)證時(shí)間較為充裕。

2 電站其它屏蔽驗(yàn)證

2.1 燃料操作區(qū)屏蔽及燃料運(yùn)輸通道屏蔽

燃料操作區(qū)屏蔽和燃料運(yùn)輸通道屏蔽的驗(yàn)證主要考慮在機(jī)組經(jīng)過第一個(gè)燃料周期運(yùn)行后裝、卸料期間執(zhí)行。

（1）燃料操作區(qū)屏蔽驗(yàn)證。

燃料操作區(qū)屏蔽使得屏蔽墻和乏池水屏蔽外的可接近區(qū)域的輻射水平限制在10μSv/h以內(nèi)。燃料廠房外墻的屏蔽使得外部區(qū)域的劑量率小于2.5μSv/h。燃料操作區(qū)屏蔽驗(yàn)證在卸料期間進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

（2）燃料運(yùn)輸通道屏蔽驗(yàn)證。

AP1000的燃料運(yùn)輸通道屏蔽包括包容燃料運(yùn)輸通道的混凝土屏蔽和鋼制安全殼與混凝土之間5.08cm的膨脹間隙的水囊屏蔽。屏蔽設(shè)計(jì)使得中部環(huán)廊區(qū)域劑量率水平控制在150μSv/h以內(nèi)。

燃料運(yùn)輸通道屏蔽驗(yàn)證主要需要關(guān)注的是水囊屏蔽，需要定期進(jìn)行沖排水，基于其投運(yùn)情況和設(shè)計(jì)壽期內(nèi)有效性驗(yàn)證需要，每次機(jī)組大修裝、卸料時(shí)均需要輻射防護(hù)人員測(cè)量驗(yàn)證，測(cè)量時(shí)考慮到其失效可能造成非計(jì)劃照射影響，首先使用長(zhǎng)桿γ劑量率儀進(jìn)行初步測(cè)量，如未發(fā)現(xiàn)屏蔽缺陷，可進(jìn)一步使用γ劑量率儀和中子儀進(jìn)行測(cè)量驗(yàn)證。

2.2 輔助廠房屏蔽

輔助廠房屏蔽執(zhí)行較復(fù)雜，需考慮系統(tǒng)運(yùn)行與腐蝕活化產(chǎn)物積累過程，目前1號(hào)機(jī)組已功率運(yùn)行接近一個(gè)燃料周期，機(jī)組雖然按照設(shè)計(jì)輻射分區(qū)進(jìn)行管理，但是輔助廠房?jī)?nèi)大部分房間的輻射水平仍達(dá)不到或遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)分區(qū)限值，主要原因有三個(gè)：1）輻射水平高的設(shè)備的屏蔽滿足設(shè)計(jì)要求;2）部分系統(tǒng)設(shè)備暫未投入運(yùn)行或運(yùn)行時(shí)間較短，腐蝕活化產(chǎn)物暫未累積或積累較少;3）根據(jù)其它電站運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和設(shè)計(jì)文件，腐蝕活化產(chǎn)物隨著機(jī)組運(yùn)行不斷產(chǎn)生和累積，在機(jī)組運(yùn)行10-15年的時(shí)候達(dá)到峰值，且達(dá)到一個(gè)平衡狀態(tài)。所以輔助廠房屏蔽有待驗(yàn)證。因此，建議輔助廠房屏蔽驗(yàn)證進(jìn)行如下安排。

（1）廢樹脂沖排影響房間的屏蔽驗(yàn)證。

除鹽床通常使用樹脂來(lái)除去水中的腐蝕產(chǎn)物、裂變產(chǎn)物和懸浮物，以降低其放射性水平，所以，廢樹脂的放射性通常極高。因此，當(dāng)樹脂失效而需要更換樹脂時(shí)，廢樹脂的沖排的房間存在極大的輻射風(fēng)險(xiǎn)，廢樹脂沖排時(shí)輔助廠房部分房間輻射水平會(huì)增高，且可能影響到部分房間的輻射分區(qū)。

（2）RNS投運(yùn)時(shí)的房間屏蔽驗(yàn)證。

RNS在機(jī)組停堆第二階段投入運(yùn)行，用于將一回路從176.7℃降到51.7℃，并維持此溫度穩(wěn)定。雖然此時(shí)反應(yīng)堆已停堆，但一回路腐蝕活化產(chǎn)物和裂變產(chǎn)物因RNS的運(yùn)行，使得RNS系統(tǒng)設(shè)備輻射水平較高。

（3）其它屏蔽驗(yàn)證。

其它屏蔽驗(yàn)證主要考慮高放射性廢物處理時(shí)使用的臨時(shí)屏蔽設(shè)施，如廢樹脂轉(zhuǎn)運(yùn)、濾芯更換及轉(zhuǎn)運(yùn)。放射性系統(tǒng)運(yùn)行，包括廢液監(jiān)測(cè)排放、一回路執(zhí)行下泄、乏燃料卸至乏池后乏池冷卻系統(tǒng)運(yùn)行等。

3 結(jié)束語(yǔ)

生物屏蔽調(diào)查按照源項(xiàng)、機(jī)組功率與輻射水平的正比關(guān)系分別在各功率平臺(tái)完成測(cè)量，驗(yàn)證了安全殼內(nèi)部屏蔽和安全殼貫穿件屏蔽，本文通過分析生物屏蔽調(diào)查的執(zhí)行先決條件、測(cè)量數(shù)據(jù)、人員受照劑量以及與電站其它屏蔽驗(yàn)證的不同之處，并分析電站其它屏蔽進(jìn)行屏蔽驗(yàn)證的時(shí)機(jī)，對(duì)屏蔽驗(yàn)證提出建議，為電站避免非計(jì)劃照射提供一定的幫助。

參考文獻(xiàn)

[1]《三門核電一期工程1&2號(hào)機(jī)組初步安全分析報(bào)告》，內(nèi)部資料.

[2]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).輕水堆核電廠輻射屏蔽檢測(cè)大綱[S].GB13160-1991.

[3]中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)[S].GB18871-2002.