國產(chǎn)化RP N系統(tǒng)入堆輻射防護最優(yōu)化

史曉宇

（秦山核電保健物理一處，浙江 海鹽314300）

0 引言

中國核動力研究設(shè)計院正在進行三代壓水堆關(guān)鍵技術(shù)研究，其中，深度次臨界刻棒研究（國產(chǎn)化RPN）是其中專題之一。國產(chǎn)化RPN入堆考核和試驗項目，擬委托中核運行執(zhí)行，擬在方家山2號機組上進行入堆考核和試驗。主要考驗探測器性能和二次儀表之間的設(shè)備匹配性能。為國產(chǎn)化RPN入堆提供技術(shù)性支持，驗證通過后對核電廠的設(shè)備選擇性和經(jīng)濟性都有很顯著的提高?？刂圃硪妶D1。

圖1 RPN控制原理圖

方家山2號機組目前RPN系統(tǒng)運行正常，包括探測器（源量程探測器、中間量程探測器和功率量程探測器），4個處理機柜和1個控制機柜。系統(tǒng)運行正常。其中，源量程探測器和中間量程探測器為組合件?，F(xiàn)場有兩個備用空洞，分別位于0°和180°位置。

維修部門已經(jīng)完成前期調(diào)研和可行性工作，并與設(shè)計院簽署相關(guān)合同。變更實施后，RPN系統(tǒng)完全獨立與現(xiàn)在運行系統(tǒng)，不參與機組控制和保護。利用2號機組2個備用空洞：0°安裝源量程和中間量程探測組合件，180°安裝功率量程探測器組件。利用11個同軸電氣貫穿件芯棒，鋪設(shè)11根電纜（從核島連接板處至電氣廠房機柜處），國產(chǎn)化RPN項目保護機柜和控制機柜布置在電氣廠房，并從鄰近的檢修電源取電。建議方案見圖2。

圖2 建議方案示意圖

1 風險評估

1.1 輻射水平測量

首先對反應(yīng)堆堆坑房間（R480）和換料水池各區(qū)域的輻射狀況進行詳細的調(diào)查測量劑量率見表1，以便于制定輻射防護最優(yōu)化方案，經(jīng)測量，R480房間人員工作區(qū)域環(huán)境劑量率1～3.6 mSv/h。

表1 卸料后反應(yīng)堆換料水池劑量率

圖3 換料水池各點劑量率（單位：mSv/h）

1.2 輻射風險分析

由于R480房間輻射水平很高，探頭安裝過程中避免意外照射成為輻射防護最突出的問題，水池底部作業(yè)期間的污染控制，更作為輻射防護最優(yōu)化工作的重點。輻射防護的前期風險分析將影響到輻射最優(yōu)化方案設(shè)計和現(xiàn)場探頭安裝和接線的全過程。

（1）源量程和中間量程探測組合件和功率量程探測器組件需要分別下放至0°和180°的備用孔道內(nèi)，整個作業(yè)過程需要起重、儀控、輻射防護、核清潔以及核動力院等多個專業(yè)多人配合執(zhí)行，多人長時間作業(yè)會對項目集體劑量造成很大的壓力，如果不能保證工作人員與熱點之間的安全距離，工作人員將有接受大劑量照射的風險。

（2）卸料結(jié)束水池底部經(jīng)過核清潔去污后，輻射水平有所降低，但松散污染沒有徹底去除，如果特殊防護用品使用不當，則存在較高的內(nèi)照射和體表污染風險，因此需結(jié)合現(xiàn)場作業(yè)步驟，合理配備防護用品，避免作業(yè)人員污染事件。

（3）R480房間為設(shè)計紅區(qū)，可達工作區(qū)域的環(huán)境劑量率最高可達3.6 mSv/h，存在極高的意外照射和超劑量風險，并且此區(qū)域的工作存在作業(yè)時長、作業(yè)地點的不確定性，進一步增加了外照射風險。

（4）從電氣廠房機柜處至核島連接板的11根電纜的敷設(shè)路徑需經(jīng)過主泵間，此房間的環(huán)境劑量水平為0.076 mSv/h，熱點劑量率0.382 mSv/h，共有6名電纜橋架工作人員進行電纜橋架的安裝以及電纜敷設(shè)作業(yè)，預(yù)計工期48 h，作業(yè)時是否能進行工作進度的控制和實時反饋成為有效控制工作時間的關(guān)鍵因素，如果工作時間分配不合理有可能接受不必要的劑量照射。

（5）RPN國產(chǎn)化項目由核動力院和維修二處共同負責，雙方在工作前期準備、技能的熟練程度、配合的默契程度上存在不確定性，為此項目在工期上增加了不確定因素，項目組的集體劑量有意外增加的風險。

1.3 劑量預(yù)估

按照輻射防護和最優(yōu)化的要求，結(jié)合現(xiàn)場實際的輻射水平，對工作中的高風險環(huán)節(jié)進行評估，制定總的和各分項目集體劑量目標、個人劑量目標，具體數(shù)值見表2。編制風險控制計劃文件《QF-OT204方家山2號機組國產(chǎn)化RPN入堆考核試驗ALARA行動單》。

表2 集體劑量預(yù)估

2 作業(yè)過程中的輻射防護最優(yōu)化措施

2.1 降低輻射水平

探頭就位以及連接板端接時，多個工作人員聚集在水池底部作業(yè)，按照大修計劃，卸料完成后的換料水池去污工作已完成，水池底部的表面污染水平以及外照射水平均已達到歷次大修的平均值以下。但由于國產(chǎn)化RPN入堆項目的特殊性與重要性，輻射防護人員針對項目重新進行了去污代價分析以及屏蔽代價分析，決定再次進行局部的水池去污，通過輻射防護人員的定點普查，以及核清潔人員的擦拭去污，使換料水池0°、180°RPN蓋板處的接觸劑量分別由0.357 mSv/h和0.561 mSv/h降低至0.235 mSv/h和0.317 mSv/h，盡可能地降低了該項目的集體劑量，同時也大大降低了體表污染發(fā)生的概率。

2.2 輻射風險控制

針對作業(yè)項目的風險分析結(jié)果，現(xiàn)場防護工作中制定了一系列的最優(yōu)化行動措施，使其為每一項具有輻射風險環(huán)節(jié)支持和保證。

（1）大修開始前，召開專項交流會，與工作負責人及全體參與項目的工作人員就工作內(nèi)容、工作過程、劑量目標和經(jīng)驗反饋等事項進行協(xié)商、討論，為項目作業(yè)人員介紹作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境劑量水平，污染控制方法、自我防護措施及安全注意事項，對具體作業(yè)環(huán)節(jié)中所需使用的特殊防護用品的使用方法進行講解使用。項目實施時在廠房低劑量等待區(qū)召開現(xiàn)場工前會。會議上再次強調(diào)安全注意事項、現(xiàn)場環(huán)境劑量水平、污染控制方法、自我防護措施。

（2）2RX20m平臺換料水池入口處搭設(shè)標準污染隔離區(qū)，所需防護用品全部到位，由專人進行現(xiàn)場管理，作業(yè)期間控制人數(shù)和限制無關(guān)人員進入。在反應(yīng)堆廠房20 m平臺設(shè)置低劑量等待區(qū)（環(huán)境劑量率約為0.003 mSv/h），引導(dǎo)作業(yè)人員進入低劑量等待區(qū)，進行短暫休息、等待、討論，同時有效減少人員集體劑量。

（3）因R480房間內(nèi)工作環(huán)境狹小，輻射水平高，進入R480房間的工作人員穿戴鉛衣，并且由現(xiàn)場輻射防護人員先行確認線路及作業(yè)點環(huán)境劑量率，并將測量結(jié)果告知操作人員，防止意外照射的發(fā)生。

（4）涉及電纜橋架鋪設(shè)的工作現(xiàn)場，空間復(fù)雜，放射性源項復(fù)雜，有來自反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（RCP）、余熱排出系統(tǒng)（RRA）、化學和容積控制系統(tǒng)（RCV）等高放射性系統(tǒng)的管道的閥門，現(xiàn)場輻射防護人員對電纜橋架鋪設(shè)人員的活動區(qū)域進行了嚴格限定，對于作業(yè)點熱點屏蔽不完整的區(qū)域進行再次屏蔽，來降低作業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境劑量率水平。

（5）為配合工作人員確認R480與換料水池底部RPN蓋板的準確位置，通過對講機隨時與各點工作人員隨時保持聯(lián)系。此項措施有利于控制工作進程并有效防止發(fā)生意外照射。

（6）在探頭由AC廠房轉(zhuǎn)運至RX廠房20 m后，組織工作人員進行包括連接板安裝、端接等模擬演練。通過演練，作業(yè)人員可熟悉整個流程，可加強單項工作的技能熟練度，節(jié)約有效工時，有效降低集體劑量。同時，輻射防護人員可從中了解可供參考的有效作業(yè)時間，為劑量預(yù)估、人員安排提供了寶貴的數(shù)據(jù)。

2.3 劑量限制

在工作實施階段工作人員所佩戴的電子劑量計按照輻射風險評估的結(jié)果進行設(shè)置：劑量率報警閾值設(shè)為2 mSv/h，日劑量報警閾值設(shè)為0.5 mSv，最大個人劑量限值為2 mSv。并告知主泵間橋架搭設(shè)的工作人員作業(yè)中如發(fā)生劑量計報警應(yīng)立即退出該區(qū)域。

通過以上有效的輻射防護手段，有效地控制了作業(yè)過程中的各項指標，達到了預(yù)期的管理效果。

表3 國產(chǎn)化RPN入堆考核試驗劑量數(shù)據(jù)

3 評價及良好實踐

3.1 結(jié)果評價

在作業(yè)前，防護人員按照輻射防護最優(yōu)化（ALARA）計劃同工作班組負責人充分溝通，建議其工作分步驟分階段進入水池底部作業(yè)或堆芯R480房間，有效縮短人員集體受照劑量。

針對現(xiàn)場不同的輻射水平狀況，與作業(yè)人員進行充分交底，讓其充分了解劑量分布，嚴格按照輻射防護要求進行作業(yè)。

整體現(xiàn)場工作狀況良好，輻射防護人員對重點作業(yè)區(qū)域進行輻射水平調(diào)查，作業(yè)區(qū)域搭建污染隔離區(qū)，特殊工況下使用鉛衣、面擋等特殊防護用品應(yīng)用于現(xiàn)場做業(yè)。

工作組成員對現(xiàn)場情況不清晰，不清楚安裝的方位（0°和180°），不清楚R480內(nèi)部情況（取消安裝連接板），時間和人員安排上合理性不夠，人員過多、過長時間在反應(yīng)堆廠房20 m平臺待命，該區(qū)域環(huán)境劑量率約2～10μSv/h。

在完成各項準備工作后，召開工前會，提醒作業(yè)人員在作業(yè)過程中可能存在的工作風險及出現(xiàn)狀況時該如何處理等并指導(dǎo)工作人員正確穿戴特殊防護用品。

3.2 良好實踐

外照射風險控制方面，輪流作業(yè)，控制作業(yè)時間，減少個人劑量；

體表污染風險控制方面，作業(yè)過程中待命人員盡量在低污染區(qū)域相對低劑量等待，盡可能地一次完成作業(yè)，避免多人和多次干一個活。

4 經(jīng)驗反饋與總結(jié)

（1）人員資質(zhì)：該項工作需要進入R480紅區(qū)工作，需要輻射防護2級（RP2）人員授權(quán)，工作組輻射防護2級（RP2）授權(quán)人員數(shù)量不足，不利于人員劑量分攤作業(yè)。

（2）工作組對高輻射區(qū)域作業(yè)，缺少專職或兼職輻射防護安全員，安全員對作業(yè)人員交接不清楚，部分工作人員對已去過的R480工作現(xiàn)場不清楚，后期再進時不確定從哪一個入口進入，工作人員前往R480三個入口，進行多次確認，導(dǎo)致多接受不必要的劑量。

（3）項目組人員過多，真實工作開展并沒有計劃中的工作量大，導(dǎo)致人員過多、過長時間在反應(yīng)堆廠房20 m平臺待命。

（4）工作班組準備不夠充分，導(dǎo)致現(xiàn)場確認工作量增加較多。

該項目的外照射風險、體表污染、內(nèi)照射污染的風險都較高，在輻射防護方法上采用了如上所訴的各種方法后，有效地保護了作業(yè)人員的輻射安全，對整個項目的順利進行起到了較好的防護作用。同時，也為國產(chǎn)化RPN組件入堆考核和試驗項目，提供了參考性探索方向和數(shù)據(jù)。本次國產(chǎn)化RPN組件入堆考核和試驗項目中無一起人員體表污染事件，無一起人員內(nèi)照射污染事件，ALARA計劃預(yù)計值與實際值基本吻合。