對集體劑量概念在核電站輻射防護管理中角色的理解和思考

王 川,何俊男,沈恩偉

(1.核電運行研究(上海)有限公司,上海 200126;2.中核核電有限管理有限公司,浙江 海鹽 314300)

集體劑量是群體所受的總輻射劑量的一種表示,定義為受某一輻射源照射的群體的成員數(shù)與他們所受的平均輻射劑量的乘積[1]。在核電站的輻射防護管理中,某一時間段內(nèi)的所有進入輻射控制區(qū)的人員的內(nèi)外照射的劑量之和就是該時間段內(nèi)的集體劑量,時間段可以是日歷的時間段如月、年等,也可以是某一大的檢修活動時間段,如換料大修時間段。世界核營運者協(xié)會(WANO)建立了一套評價核電站運營績效的評價指標體系,其中,集體劑量是輻射防護相關(guān)的唯一指標,因此,國內(nèi)的核電運營組織或監(jiān)管部門都把集體劑量的高低作為衡量核電站輻射防護管理績效的重要指標,甚至是唯一的指標。本文基于多年的核電站輻射防護管理實踐和經(jīng)驗,對中國核電運行機組2012—2021年的年度集體劑量和個人劑量數(shù)據(jù)進行了分析,對集體劑量概念在核電站輻射防護管理中的角色進行了分析與探討,提出了全面評價核電站輻射防護管理績效的建議。

1 中國核電運行電廠人員受照劑量分析

1.1 集體劑量

截至2021年底,中國核電已建成五大核電運行基地,共有25臺運行機組。表1列出了21臺運行機組的集體劑量與WANO先進值(排名前1/4)以及中值的比較,另4臺機組投運時間很短,未列入統(tǒng)計。

表1 2012—2021年中國核電運行機組集體劑量 (人·mSv) [2]

表1中的數(shù)據(jù),機組年度集體劑量低于WANO先進值的年份,大部分是當年內(nèi)沒有進行換料大修。秦二廠3/4號機組由于運行初期輻射源項水平較低,大修高劑量工作較少,在2014—2016年期間尚能達到WANO先進值,之后隨著機組運行年限增加,在進行了換料大修的年份其集體劑量基本保持在WANO中值范圍。值得注意的是,福島核事故后,WANO先進值和中值近年來持續(xù)走低。其準確原因尚不得而知,其原因可能為2011年福島事故后,部分機組長期停運和實施長燃料循環(huán)策略的機組數(shù)的增加,進入WANO先進值行列的機組絕大部分為停運機組或當年未進行換料大修的機組。

1.2 最大個人劑量

中國核電運行電廠歷年的最大個人劑量列于表2。

表2 2012—2021年度中國核電運行電廠最大個人劑量(mSv)[2]

從表2看出,2012—2021年,中國核電各電廠的最大個人劑量都在10 mSv以下,遠低于國家標準GB 18871—2002中輻射工作人員單一年份的劑量限值50 mSv和連續(xù)5年的年平均劑量限值20 mSv。

1.3 年度人均個人劑量

中國核電運行電廠歷年的年度人均個人劑量列于表3。

表3 2012—2021年度中國核電運行電廠人均個人劑量(mSv)[2]

2012—2021年,歷年中國核電運行電廠的年人均劑量基本低于0.4 mSv,中國核電運行電廠歷年年度人均個人劑量中位值約為0.26 mSv[2]。

1.4 個人劑量分布

中國核電運行電廠的個人劑量分布列于表4。

表4 2021年度中國核電運行電廠個人劑量區(qū)間人數(shù)分布及百分比[2]

從表4可以看出,2021年,中國核電各運行電廠個人劑量小于0.5 mSv的人數(shù)占總?cè)藬?shù)80%以上,小于1 mSv的人數(shù)占總?cè)藬?shù)90%以上,大于5 mSv的人數(shù)占比基本在0.5%以下。以往年度人劑量區(qū)間分布也基本相同[2]。

1.5 關(guān)于受照劑量的分析

2012—2021年,隨著WANO先進值的持續(xù)走低,中國核電大部分運行機組只要年度內(nèi)進行了換料大修,當年的集體劑量都達不到WANO先進值,甚至也達不到WANO中值。近幾年,集體劑量WANO先進值基本在100～200人·mSv之間。查閱國際職業(yè)照射信息系統(tǒng)(ISOE)有關(guān)資料得知,世界范圍內(nèi)的絕大多數(shù)核電機組,只要年度內(nèi)進行了換料大修,其年度集體劑量基本達不到WANO先進值[3]。根據(jù)多年的核電站輻射防護管理經(jīng)驗,對一個成熟的運行電廠,運行若干年份之后,輻射防護管理模式已基本定型,年度的集體劑量將取決于現(xiàn)場的輻射水平和現(xiàn)場的工作量。如果在維修策略的改進方面沒有大的成效,想進一步顯著降低集體劑量基本是不可能的。相反,隨著機組堆齡的增加,現(xiàn)場的輻射水平會有不同程度的逐年升高,尤其是機組運行的前十年,同時,設備缺陷也會進一步增加,部分年份的大修工作量還會增加,二者疊加,造成年度集體劑量還會有所升高。

2012—2021年,中國核電各運行電廠年度最大個人劑量都小于10 mSv,遠低于國家標準GB 18871—2002中的職業(yè)照射年劑量限值,人均受照劑量基本低于0.4 mSv。從2021年中國核電各運行電廠個人劑量區(qū)間分布來看,90%的輻射工作人員受照劑量小于1 mSv,接受劑量大于5 mSv的人數(shù)占比不到1%,輻射工作人員受照劑量處于較低的水平。

2 世界同行壓水堆機組年度集體劑量

2017—2019年,全球主要核電國家的不同堆型機組的年度平均劑量列于表5。

從表5可以看出,2017—2019年,全球幾個主要核電國家的單機組年度平均劑量基本高于300人·mSv。受堆型設計影響,不同堆型機組的集體劑量差異較大,從全球范圍看,由于技術(shù)路線不同,沸水堆和重水堆機組的集體劑量要明顯高于壓水堆機組。因此,在不同堆型之間,將集體劑量作為評價其輻射防護管理績效的唯一指標是不恰當?shù)?。另?2018年三門核電AP1000機組裝料,2019年開始陸續(xù)開展換料大修,盡管AP1000機組采用三代核電技術(shù),大修期間輻射控制區(qū)內(nèi)檢修工作量較二代加機組少,但是從表1可以看出,在進行了換料大修的年份,其集體劑量也達不到 WANO先進值。將進行了換料大修年份的集體劑量與沒有進行換料大修年份的集體劑量比較也是不恰當?shù)摹?/p>

3 核電站運行輻射防護的主要任務

首先,核電站運行過程中會產(chǎn)生裂變產(chǎn)物和活化產(chǎn)物,這些裂變產(chǎn)物和活化產(chǎn)物就是對工作人員產(chǎn)生輻射照射的來源,在國際和國家標準中,有明確的關(guān)于工作人員接受輻射照射劑量限值的規(guī)定。因此,貫徹輻射防護最優(yōu)化原則,控制工作人員接受輻射照射的大小是非常重要的,這一點毋庸置疑。同樣,國際和國家標準也有關(guān)于放射性污染控制的明確的規(guī)定。放射性污染會對工作人員造成一定的輻射照射,同時對這些污染設備和場地的去污也會增加放射性廢物的產(chǎn)生量,因此放射性污染的控制也是非常重要的。第三方面,核電站的在役檢查、儀器儀表校驗活動要經(jīng)常使用各種活度的放射源,如果管理不善,發(fā)生放射源丟失等輻射事故是可能的。再者,由于運行或檢修活動,會有很多頻次的放射性物品運進或運出核電站廠區(qū),如果管理不善,會造成放射性物品未經(jīng)許可的運輸或廠區(qū)內(nèi)外的污染,這是典型的違法行為,甚至會引起法律糾紛,或影響周圍公眾對核電的可接受度。因此做好放射源和各種放射性物品的管控同樣是非常重要的。

WANO定期組織專家評估隊對核電廠的安全運營業(yè)績進行同行評估,評估依據(jù)的準則和標準是《WANO業(yè)績目標與準則》。輻射防護領(lǐng)域的評估準則分為兩個方面,RP.1是關(guān)于輻射防護人員的基本能力的要求,RP.2是關(guān)于輻射防護實施的準則和要求,包括輻射劑量控制、放射性污染控制和放射性物品控制三個維度的業(yè)績準則和要求[4]。這也從另一個側(cè)面說明了核電廠運行輻射防護的主要任務。

從以上分析可以得出,核電站運行輻射防護的主要任務應包括以下三個方面:輻射劑量控制、放射性污染控制和放射性物品的管控。

4 結(jié)論和建議

從中國核電各運行電廠職業(yè)照射的數(shù)據(jù)來看,雖然年度集體劑量達不到WANO先進值,但是輻射工作人員的個人受照劑量很低,絕大多數(shù)輻射工作人員的個人受照劑量遠低于國家標準的年劑量限值,工作人員的輻射安全是有保障的。在這一前提下,把集體劑量絕對值的大小簡單等效于電廠輻射防護業(yè)績的優(yōu)劣顯然是不恰當?shù)?甚至是錯誤的。應考慮當年內(nèi)是否進行了換料大修、換料大修的時間長短,而不能把機組的年度集體劑量與WANO先進值簡單地進行絕對值比較。在技術(shù)背景相近的情況下,集體劑量的比較才有意義。在實際工作中,有的電廠甚至制定了不切實際的目標,如要在幾年內(nèi)機組年度集體劑量達到WANO先進值甚至要進入WANO前十分之一值,而實際上,從國際同行的數(shù)據(jù)來看,只要當年內(nèi)進行了換料大修,機組的年度集體劑量基本不可能進入當年的WANO先進值之列。為了有效降低年度集體劑量,窮盡了目前所有可行的辦法,如進行主系統(tǒng)的整體化學去污,由于大修期間的放射性檢修作業(yè)并沒有減少,集體劑量的降低效果是非常有限的。如此而為,除給核電廠的各級管理層過度增加輻射防護管理的壓力外,對現(xiàn)場檢修工作的質(zhì)量也會有潛在影響,進行大范圍全系統(tǒng)的去污也會大大增加放射性廢物的產(chǎn)生量。因此,在保證個人劑量足夠低的前提下,無限制地追求集體劑量的降低,是沒有必要的,甚至是一種錯誤的管理導向。

從業(yè)界的實踐來看,核電站運行輻射防護的任務不僅僅是輻射劑量控制,做好放射性污染控制和放射性物品的管控同樣也非常重要。在輻射劑量控制方面,首先要做好個人劑量的控制,確保大部分輻射工作人員的個人受照劑量顯著低于國家標準規(guī)定的限值,同時要防止在輻射工作人員中造成受照劑量較大的不均勻,要做好最大個人劑量控制,要限制接受較高輻射照射人員的比例。在放射性污染控制方面,要做好輻射控制區(qū)內(nèi)的污染監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)污染及時去污,維持清潔電廠的管理理念;再者需要做好輻射控制區(qū)邊界的管控,防止放射性污染擴散到輻射控制區(qū)以外。在放射性物品的管控方面,要把做好放射源和放射性物品的管控提高到遵守國家法律的高度上來,要做好放射源和放射性物品的使用、運輸和保存等各環(huán)節(jié)的管控,堅決杜絕放射源丟失事故的發(fā)生和放射性物品的非受控的轉(zhuǎn)移或運輸,確保放射源和放射性物品時刻處于受控狀態(tài)。

綜上,雖然集體劑量是衡量核電站輻射防護管理業(yè)績的一個重要指標,但是不能把其作為一個唯一的指標,做好個人劑量的控制更為重要。在進行集體劑量這一指標比較時,不能簡單地比較絕對值的大小,技術(shù)背景差異不大的情況下,集體劑量絕對數(shù)值的大小才有意義。與輻射劑量控制一樣,放射性污染控制和放射性物品的管控也是核電站輻射防護管理中不可偏廢的兩個重要方面,應與輻射劑量控制置于同等重要的位置。