某壓水堆核燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)輻射水平及對(duì)作業(yè)人員的健康影響

劉忠恕， 李紅， 賀良國(guó)， 文湘閩

(四川省疾病預(yù)防控制中心， 成都， 610041)

放射工作人員在從事接觸有放射性危害因素的工作過(guò)程中，有可能受到放射性職業(yè)危害。放射性職業(yè)危害對(duì)人體的影響亦即放射性所致生物效應(yīng)，包括隨機(jī)性效應(yīng)和確定性效應(yīng)。隨機(jī)性效應(yīng)不存在劑量閾值，主要表現(xiàn)為癌癥與遺傳疾病；確定性效應(yīng)存在劑量閾值，超過(guò)劑量閾值時(shí)，可引發(fā)局部器官和組織的放射性損傷，如放射性白內(nèi)障、放射性皮炎等。

本文通過(guò)對(duì)我國(guó)某壓水堆核燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)放射性職業(yè)病危害因素的識(shí)別，及其輻射防護(hù)措施的分析，結(jié)合人員個(gè)人劑量的監(jiān)測(cè)結(jié)果，對(duì)核燃料生產(chǎn)線(xiàn)對(duì)作業(yè)場(chǎng)所的輻射影響及對(duì)作業(yè)人員可能產(chǎn)生的健康影響進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。

1 對(duì)象與方法

1.1 對(duì)象

2009年9月—10月，四川省疾病預(yù)防控制中心對(duì)四川省宜賓市某壓水堆核燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)周?chē)h(huán)境輻射水平進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)工作人員職業(yè)健康體檢進(jìn)行調(diào)查。

1.1.1核燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)工藝

(1) 干法化工轉(zhuǎn)換工藝

干法化工轉(zhuǎn)換是通過(guò)UF6汽化、轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定化等工序制得UO2粉末產(chǎn)品。

(2) 濕法化工轉(zhuǎn)換工藝

濕法轉(zhuǎn)換主要工藝流程為UF6原料經(jīng)氣化水解、連續(xù)沉淀、老化、離心過(guò)濾、流化干燥、熱解還原、穩(wěn)定化及均勻化等工序生產(chǎn)出UO2粉末。

(3) 芯塊制造

芯塊制造主要工藝流程為將化工轉(zhuǎn)換生產(chǎn)的UO2粉末經(jīng)預(yù)壓與成型壓制、燒結(jié)、磨削等工藝而生產(chǎn)出UO2芯塊。

(4) 燃料棒制造

燃料棒制造采用的工藝流程主要為：包殼管來(lái)料檢查(抽檢)及準(zhǔn)備→貼條形碼→壓下端塞→下端塞與包殼管焊接→下端塞焊縫X光檢查→空管稱(chēng)重→芯塊裝管→空腔長(zhǎng)度測(cè)量→實(shí)管稱(chēng)重→裝入彈簧→壓入上端塞→上端塞與包殼管電子束環(huán)縫焊→上端塞堵孔焊→上端塞環(huán)焊縫及堵孔焊縫的X光檢查→單棒內(nèi)芯塊富集度檢查及間隙檢查→單棒外觀及尺寸檢查→132根單棒批稱(chēng)量→單棒氦找漏→成品入庫(kù)暫存。

(5) 組件制造

組件制造流程簡(jiǎn)述如下：

成品單棒從單棒庫(kù)轉(zhuǎn)移到組裝大廳單棒大貯槽支架上，單棒經(jīng)單棒臺(tái)插入位于單棒裝盒裝置上的單棒盒中。在單棒平臺(tái)上需要對(duì)單棒條碼進(jìn)行掃描并記錄，去除條碼、清潔。單棒位于單棒盒中的位置應(yīng)與掃描插入時(shí)的記錄一致。

燃料組件組裝時(shí)，將已插入單棒的單棒盒置于組件組裝線(xiàn)的單棒盒支架上，單棒盒的“Y”標(biāo)識(shí)必須與位于組件工作臺(tái)上的骨架的“Y”標(biāo)識(shí)一致。將骨架定位、夾緊，卸下上、下管座，并裝上模擬管座，使單棒盒的燃料棒層位與骨架中燃料棒孔的層位對(duì)正，利用拉棒機(jī)構(gòu)將燃料棒從單棒盒分層拉入骨架。拉棒結(jié)束后安裝上、下管座，并將導(dǎo)向管上下端分別用套筒螺釘和軸肩螺釘擰緊，在檢查無(wú)誤后用氣動(dòng)增壓工具將螺釘?shù)谋∵吤涢_(kāi)貼在管座的梅花狀槽中，以防螺釘松脫影響燃料元件的穩(wěn)定。在下管座上裝防漏網(wǎng)，再裝上三角形支座，然后將組裝工作臺(tái)回轉(zhuǎn)至垂直位置，用吊車(chē)轉(zhuǎn)運(yùn)組件到檢查崗位進(jìn)行檢查、入庫(kù)。

1.1.2輻射源項(xiàng)和職業(yè)病危害因素識(shí)別

(1) 輻射源項(xiàng)

該項(xiàng)目操作的放射性物料是UF6、UO2粉末、U3O8粉末及UO2芯塊，主要輻射源項(xiàng)為238U和235U。UF6，質(zhì)量指標(biāo)須符合《235U豐度低于5%的濃縮六氟化鈾技術(shù)條件》[1]；UO2粉末，質(zhì)量指標(biāo)須符合《核純級(jí)可燒結(jié)二氧化鈾粉末技術(shù)條件》[2]。

(2) 職業(yè)病危害因素

壓水堆核燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)操作的放射性物料是UF6、UO2粉末、U3O8粉末及UO2芯塊，放射性物質(zhì)是鈾，其輻射特性以α放射性為主，兼有一定的β、γ輻射。生產(chǎn)過(guò)程中放射性職業(yè)病危害因素有：UF6、UO2粉末、U3O8粉末和UO2芯塊操作和生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的鈾氣溶膠；鈾所產(chǎn)生的γ射線(xiàn)。

1.1.3輻射防護(hù)措施

(1) 放射性工作場(chǎng)所分區(qū)

①控制區(qū)。干法化工轉(zhuǎn)換：轉(zhuǎn)爐間、出料小室、均勻化間，尾氣間及尾氣吸收間等等；濕法化工轉(zhuǎn)換：水解崗位、沉淀崗位、還原崗位(一樓、二樓)屬于控制區(qū)；芯塊制造：負(fù)壓輸送間、制粒壓制、芯塊燒結(jié)間、芯塊磨削間、芯塊庫(kù)房、烘干間、返料氧化煅燒間；燃料棒制造、組件制造：芯塊烘干、裝管間。

②監(jiān)督區(qū)。干法化工轉(zhuǎn)換：汽化大廳、空氣取樣泵房間、儀修間、機(jī)修間、分析間、排風(fēng)機(jī)房、工作服更衣間等；濕法化工轉(zhuǎn)換：汽化大廳、控制分析間、排風(fēng)機(jī)室、機(jī)修間、儀器維修間、核物料庫(kù)房等場(chǎng)所；芯塊制造：工作服更衣間、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度室、排風(fēng)機(jī)室等；燃料棒制造、組件制造：燃料棒制造、組件制造。

(2) 出入控制和現(xiàn)場(chǎng)管理

干法化工轉(zhuǎn)換廠房設(shè)1個(gè)人流出入口和2個(gè)物流出入口；2個(gè)物流出入口中的一個(gè)為氫氟酸和UO2物料的出口，另一個(gè)為30B容器出入口。進(jìn)入車(chē)間的工作人員必須持有崗位作業(yè)卡，經(jīng)值班人員驗(yàn)證后，方可入內(nèi)。放射工作人員進(jìn)入衛(wèi)生出入口脫家常服，穿工作服，佩帶個(gè)人防護(hù)用品，進(jìn)入本車(chē)間；工作人員出本車(chē)間在衛(wèi)生出入口脫工作服、淋浴去污、表面污染檢查、穿家常服。

芯塊制造廠房設(shè)1個(gè)人流出入口和2個(gè)物流出入口；2個(gè)物流出入口中的一個(gè)為芯塊的出口，另一個(gè)為UO2粉末入口。其人流控制同干法化工轉(zhuǎn)換。

燃料棒制造、組件制造廠房設(shè)一個(gè)人流出入口和4個(gè)物流出入口；4個(gè)物流出入口中2個(gè)為組件出口、一個(gè)為管材入口、一個(gè)為芯塊入口。其人流控制同干法化工轉(zhuǎn)換。

(3) 密閉、通風(fēng)與空氣凈化

① 密閉。

密封操作是防止放射性物質(zhì)彌散于工作場(chǎng)所和環(huán)境的主要措施之一。為了保證在正常、異常及事故情況下不致使工作人員和公眾受到過(guò)量照射，對(duì)放射性物料設(shè)有3道密封屏障。

?第一道屏障為直接與放射性介質(zhì)接觸的設(shè)備、管道。化工轉(zhuǎn)換的IDR爐轉(zhuǎn)化、穩(wěn)定化、均勻化等工序的物料均在密閉的設(shè)備和管道內(nèi)反應(yīng)和轉(zhuǎn)運(yùn)，并且IDR爐等容器均按壓力容器設(shè)計(jì)，減少放射性物質(zhì)和其他有毒有害物質(zhì)的泄漏。

?第二道屏障為手套箱及其過(guò)濾器和通風(fēng)管道系統(tǒng)。化工轉(zhuǎn)換穩(wěn)定化、均勻化等操作，芯塊制造混料、壓制等操作均在手套箱內(nèi)進(jìn)行，減少放射性粉塵的擴(kuò)散。

?第三道屏障為建筑物本身。該生產(chǎn)線(xiàn)各子項(xiàng)建筑物采取密封結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)保證在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故情況下建筑物的安全功能不被破壞。

② 通風(fēng)與凈化

為了合理組織氣流，廠房?jī)?nèi)的氣流流向?yàn)椋旱臀廴緟^(qū)→高污染區(qū)，廠房?jī)?nèi)設(shè)有送排風(fēng)系統(tǒng)，對(duì)放射性工作場(chǎng)所進(jìn)行排風(fēng)換氣，換氣次數(shù)為3～6 次/h。操作區(qū)的負(fù)壓維持在10～20 Pa。

干式操作區(qū)的排風(fēng)經(jīng)亞高效、高效過(guò)濾器過(guò)濾，濕式操作區(qū)的排風(fēng)經(jīng)排風(fēng)系統(tǒng)的酸霧凈化塔凈化，最后通過(guò)80 m高的排氣筒排入大氣。

(4) 個(gè)人防護(hù)措施

該生產(chǎn)線(xiàn)主要危害因素為內(nèi)照射危害，因此，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)工作人員呼吸道的防護(hù)，為此，要求放射性操作人員上崗時(shí)必須穿工作服、鞋，并佩戴特種濾布口罩。

1.2 方法

到生產(chǎn)線(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)工作場(chǎng)所γ劑量率、主工藝生產(chǎn)崗位α表面污染水平、β表面污染水平、α放射性氣溶膠濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

2 結(jié)果

2.1 工作場(chǎng)所輻射水平

2.1.1監(jiān)測(cè)內(nèi)容和依據(jù)

(1) 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

工作場(chǎng)所γ空氣吸收劑量率；α放射性表面污染水平；β放射性表面污染水平；α放射性氣溶膠濃度。

(2) 監(jiān)測(cè)依據(jù)

《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》[3]；《鈾加工與核燃料制造設(shè)施輻射防護(hù)規(guī)定》[4]；《鈾加工與燃料制造設(shè)施的職業(yè)照射監(jiān)測(cè)規(guī)定》[5]；《職業(yè)性外照射個(gè)人監(jiān)測(cè)規(guī)范》[6]；《職業(yè)性?xún)?nèi)照射個(gè)人監(jiān)測(cè)規(guī)范》[7]。

2.1.2監(jiān)測(cè)儀器

監(jiān)測(cè)所用的儀器列于表1。

表1 監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備

2.1.3監(jiān)測(cè)結(jié)果

2010年，某壓水堆核燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)工作場(chǎng)所輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)結(jié)果列于表2～表4。

由表2可見(jiàn)，生產(chǎn)線(xiàn)工作場(chǎng)所γ劑量率最大值為38.67 μGy/h。

由表3可見(jiàn)，主工藝生產(chǎn)崗位α表面污染水平平均值最大為1.80 Bq/cm2；β表面污染水平平均值最大為3.38 Bq/cm2。

由表4可見(jiàn)，該生產(chǎn)線(xiàn)工作場(chǎng)所α氣溶膠濃度范圍為1.67×10-5～1.28×10-3Bq/L。其中，芯塊制造壓制監(jiān)測(cè)點(diǎn)最高，為1.21×10-3Bq/L；干法穩(wěn)定化次之，為1.28×10-3Bq/L；其余各測(cè)點(diǎn)結(jié)果均遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)限值。

2.2 工作人員受照劑量

2009年、2010年生產(chǎn)線(xiàn)試運(yùn)行期間，對(duì)該核燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)放射工作人員進(jìn)行了內(nèi)照射、外照射劑量的監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果列于表5、表6。

由表5、表6可見(jiàn)，在核燃料元件試運(yùn)行生產(chǎn)過(guò)程中，工作人員受到的最大個(gè)人劑量為9.62 mSv/a，低于項(xiàng)目管理目標(biāo)值( 10 mSv/a)。

2.3 工作人員職業(yè)健康體檢調(diào)查

2009年9月至11月，建設(shè)方組織該項(xiàng)目生產(chǎn)崗位人員共364人進(jìn)行了職業(yè)健康檢查，體檢項(xiàng)目主要包括：內(nèi)科、五官科、血常規(guī)、血小板、肝腎功能、表面抗原、甲胎蛋白、胸部攝片、B超、心電圖、外周血淋巴細(xì)胞染色體畸變及微核監(jiān)測(cè)等。體檢結(jié)果均未發(fā)現(xiàn)職業(yè)病(例)及職業(yè)禁忌證。

3 討論與結(jié)論

該項(xiàng)目操作的放射性物料是UF6、UO2粉末、U3O8粉末及UO2芯塊，主要輻射源項(xiàng)為放射性核素238U和235U。主要放射性職業(yè)危害因素有：UF6、UO2粉末、U3O8粉末和UO2芯塊操作和生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的鈾氣溶膠和鈾產(chǎn)生的γ射線(xiàn)。主要職業(yè)輻射危害是吸入工作場(chǎng)所空氣中鈾化合物氣溶膠所致的內(nèi)照射和γ射線(xiàn)產(chǎn)生的外照射。

根據(jù)《建設(shè)項(xiàng)目職業(yè)病危害分類(lèi)管理辦法》[8]規(guī)定：該壓水堆核燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)屬職業(yè)病危害因素嚴(yán)重的建設(shè)項(xiàng)目。因此，該生產(chǎn)線(xiàn)嚴(yán)格按照《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》和《鈾加工與核燃料制造設(shè)施輻射防護(hù)規(guī)定》的基本原則設(shè)計(jì)建設(shè)。通過(guò)對(duì)該壓水堆核燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)工作場(chǎng)所的γ劑量率、α、β放射性表面污染平均水平、α放射性氣溶膠濃度的監(jiān)測(cè)表明，在正常運(yùn)行時(shí)，作業(yè)場(chǎng)所的放射性水平符合《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

對(duì)放射工作人員個(gè)人受照劑量監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，工作人員個(gè)人受照劑量最大為9.62 mSv/a，低于國(guó)家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《鈾加工與核燃料制造設(shè)施輻射防護(hù)規(guī)定》要求鈾作業(yè)人員的年有效劑量當(dāng)量管理控制值10 mSv/a；工作人員可能受到的照射的平均年有效劑量和最高年有效劑量，均可控制在《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的范圍內(nèi)。通過(guò)對(duì)放射工作人員健康體檢的調(diào)查可知，在正常運(yùn)行條件下該生產(chǎn)線(xiàn)不會(huì)對(duì)工作人員的身體造成輻射危害。

表2 某壓水堆核燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)工作場(chǎng)所γ劑量率監(jiān)測(cè)結(jié)果 (μGy/h)1)

1) 監(jiān)測(cè)條件為正常生產(chǎn)；環(huán)境本底γ劑量率：0.07 μGy/h；測(cè)量結(jié)果均未扣除本底。

表3 某壓水堆核燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)主工藝生產(chǎn)崗位α、β表面污染水平監(jiān)測(cè)結(jié)果

表4 某壓水堆核燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)部分生產(chǎn)崗位α放射性氣溶膠水平監(jiān)測(cè)結(jié)果

表5 2009年某壓水堆核燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)放射工作人員個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)結(jié)果

表6 2010年某壓水堆核燃料元件生產(chǎn)線(xiàn)放射工作人員個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)結(jié)果