核電站人員污染監(jiān)測儀報警分析與應(yīng)對策略

衛(wèi)振華

（福建福清核電有限公司維修二處，福建福州 350300）

0 引言

人員污染監(jiān)測儀安裝在核電廠出入口，用于監(jiān)測通過的人員、車輛是否攜帶放射性物質(zhì)或受到放射性污染。當(dāng)人員/車輛受到放射性沾污時，發(fā)出警告報警，防止放射性物質(zhì)被帶出廠區(qū)。2016年以來，設(shè)備頻繁發(fā)生高本底故障報警和人員污染報警（實際人員未受內(nèi)照射或未攜帶放射源），給運行和維修人員帶來了極大困擾。

1 問題及原因分析

一段時間以來，福清核電8UD配置的人員污染監(jiān)測儀頻繁觸發(fā)高本底故障報警、人員污染報警，運行情況極不穩(wěn)定，給運行人員造成了極大困擾。報警時間的間隔長短不一，晚上20:00至早上8:00及中午11:30至12:30的2個時間段居多。人員污染監(jiān)測儀的頻繁報警不可用，頻繁閉鎖8UD旋轉(zhuǎn)門，對人員正常進(jìn)入、退出8UD產(chǎn)生極大影響。根據(jù)維修部門的排查，排除了6臺人員污染監(jiān)測儀故障的可能性，懷疑頻繁造成人員污染監(jiān)測儀報警的原因為福清核電4號機(jī)組探傷。

1.1 設(shè)備自身故障排除

對于人員污染監(jiān)測儀而言，探測效率和最小可探測活度可表征儀表性能優(yōu)劣，維修人員對6臺探測器執(zhí)行了標(biāo)定，評價合格，探測效率數(shù)據(jù)見表1，最小可探測活度MDA數(shù)據(jù)見表2。

由表1、表2可知，6臺設(shè)備探測效率均＞37%，MDA均＜12 kBq，符合技術(shù)要求，排除設(shè)備自身故障的可能性。

1.2 實時數(shù)據(jù)分析

2016年8月27日凌晨，3臺探測器同時發(fā)生高本底故障報警或人員污染報警，探測器發(fā)生報警后，維修人員第一時間導(dǎo)出了歷史數(shù)據(jù)，對8KZC015DT數(shù)據(jù)處理分析如下。報警趨勢分析如圖1

表1 人員污染監(jiān)測儀探測效率標(biāo)定數(shù)據(jù)

表2 人員污染監(jiān)測儀MDA標(biāo)定數(shù)據(jù)

圖1 8KZC015DT數(shù)據(jù)趨勢

由圖1知:2016年9月1日全天共計發(fā)生3次報警事件，集中在凌晨3點～5點，報警時測量數(shù)據(jù)最高達(dá)9286CPS，報警前通道處于正常運行狀態(tài)，數(shù)據(jù)保持為本底計數(shù)狀態(tài)，連續(xù)發(fā)生3次閃發(fā)報警后，本底計數(shù)保持緩慢上漲，至白天后恢復(fù)至本底計數(shù)水平。凌晨5點以后，本底數(shù)據(jù)呈現(xiàn)略微增長趨勢，從上午9時左右，本底逐漸下降，恢復(fù)至正常水平。中午12點左右，本底計數(shù)再次出現(xiàn)增長趨勢，2 h后再次恢復(fù)至本底水平。

8KZC013/014/016/017/018DT數(shù)據(jù)趨勢與8KZC015DT呈現(xiàn)高度的一致性。

2臺探測器數(shù)據(jù)趨勢呈現(xiàn)高度的一致性，測量數(shù)據(jù)基本吻合，報警現(xiàn)象一致，可以排除設(shè)備誤報警的可能性。通過查閱當(dāng)天的天氣情況和工作安排，初步分析凌晨發(fā)生的通道報警由附近穹頂探傷放射源照射產(chǎn)生，夜間及中午的本底異常升高可能與陰雨天氣相關(guān)。

1.3 探傷對人員污染監(jiān)測儀的影響

（1）假設(shè)人員污染監(jiān)測儀輻射報警由設(shè)備探傷引起，本文對此推測進(jìn)行理論計算如下。由表1知，探測器的平均探測效率約為39.07%，假設(shè)探傷放射源活度為3.7E11Bq（一般探傷源活度介于3.7E11Bq至3.7E12Bq），放射源距離探測器距離為200 m（現(xiàn)場實際約200 m），根據(jù)不同的入射角，從0°至90°，探測器理論計數(shù)情況，見表3。

其中，1Ci＝3.7E10Bq；探測器測量點計數(shù)＝（點源點有效計數(shù)×探測效率）/（距離×距離）；A通道計數(shù)＝探測器測量點計數(shù)×（sin（角度））。

（2）由表3知，在不考慮屏蔽效果的情況下，當(dāng)使用10Ci的放射源進(jìn)行探傷，最高可產(chǎn)生3.52E+06CPS的計數(shù)，達(dá)環(huán)境本底500倍以上，會對8UD人員污染監(jiān)測儀產(chǎn)生較大影響，因此在探傷期間8UD人員污染監(jiān)測儀報警屬于正常報警，當(dāng)無人員通過時會增加環(huán)境本底，造成通道高本底故障報警，當(dāng)有人員通過期間，會造成測量結(jié)果偏高，報人員污染報警。但實際在工作中應(yīng)考慮放射源包殼、穹頂材料和建筑材料對放射源的屏蔽效果，應(yīng)當(dāng)考慮放射源的入射方向等因素。

放射源入射方向?qū)嶋H測量結(jié)果影響如表3，當(dāng)平行入射時，探測器無法感知γ射線，理論測量結(jié)果為環(huán)境本底值，當(dāng)垂直入射時，理論結(jié)果高于環(huán)境本底3個數(shù)量級，因在建機(jī)組穹頂結(jié)構(gòu)為蘑菇型結(jié)構(gòu)，本文選用最大理論值進(jìn)行分析，即垂直入射。

（3）屏蔽體試驗。空間無障礙時銥-192放射源呈現(xiàn)指數(shù)衰減率變化，混凝土墻對γ射線具有非常好的屏蔽能力，查閱文獻(xiàn)得知，200 cm厚普通家用住宅墻體對放射源的衰減能力可達(dá)100倍以上。注:2005年6月哈爾濱市北頭道街8號居民樓區(qū)放射源丟失時間數(shù)據(jù)顯示180 cm厚度的混凝土對屏蔽效果可達(dá)100以上（屏蔽前吸收劑量率為2090 μGy/h，屏蔽后吸收劑量率為12.2 μGy/h）。

對探傷室混凝土屏蔽效果進(jìn)行效果研究，選用的探傷室墻體厚度約為720 mm，其中內(nèi)外分別為240 mm的磚，中間夾240 mm的鋇渣，選用2.65E12Bq的放射源照射，選用WF-100型輻射監(jiān)測儀進(jìn)行測量，對比測量結(jié)果，如表4。

由表4知，在有屏蔽體的情況下，前后吸收劑量率相差100倍以上，反映出屏蔽體對放射源γ射線較好的屏蔽效果，在實際計算時應(yīng)當(dāng)將其考慮進(jìn)去。探傷機(jī)放射源在裸照情況下，距離放射源4 m和8 m位置理論估算值與實際測量值基本相同，誤差＜1%。從而得知，在無屏蔽條件下，通過經(jīng)驗公式計算某指定點位的吸收劑量率能夠反映實際條件下的劑量場分布。但對比探傷室墻外的理論計算值和實

際測量值，偏差達(dá)一個數(shù)量級，究其原因，理論計算值經(jīng)驗公式參數(shù)選取相對保守，計算值與測量值相差較大與屏蔽材料半值層和1/10值層厚度取值有關(guān)。由于現(xiàn)有屏蔽材料多元化，而對于現(xiàn)有屏蔽材料的半值層和1/10值厚度研究較少，僅能根據(jù)先關(guān)書籍查找少量的參數(shù)來推算現(xiàn)有屏蔽材料的屏蔽效果，從而產(chǎn)生較大的誤差。

綜合考慮上述因素，在增加屏蔽體的情況下（穹頂本身具有較強(qiáng)的屏蔽效果，8UD人員污染監(jiān)測儀與穹頂間有QA/QB廠房作為屏蔽體），對實際理論計算結(jié)果進(jìn)行修正后結(jié)果，如表5。

由表5知，對比表5數(shù)據(jù)與2016年8月27日人員污染監(jiān)測儀數(shù)據(jù)，理論計算最大值為3.25E4CPS，實際測量最大值為9.12E3CPS，其測量值基本一致，通過對表4進(jìn)行分析，實際測量值小于理論計算值屬于正常現(xiàn)象，符合預(yù)期。

2016年8月29日凌晨，在執(zhí)行在建機(jī)組穹頂探傷期間，輻射防護(hù)工作人員手持便攜式γ劑量率儀對人員污染監(jiān)測儀附近進(jìn)行了環(huán)境本底監(jiān)測，實際監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，探傷期間環(huán)境本底為正常本底水平的2倍，因此可以得出，在建機(jī)組探傷是造成人員污染監(jiān)測儀夜間閃發(fā)高本底故障報警和人員污染報警的根本原因。

表3 從0°至90°探測器理論計數(shù)

表4 不同點位理論計算與測量值匯總

表5 對實際理論計算結(jié)果進(jìn)行修正后結(jié)果

2 結(jié)論

經(jīng)過理論計算與試驗結(jié)果對比分析，在建機(jī)組探傷是造成人員污染監(jiān)測儀夜間閃發(fā)高本底故障報警和人員污染報警的根本原因，消除了運行人員對儀表不穩(wěn)定的擔(dān)憂，也可避免電廠工作人員可能產(chǎn)生的恐慌心理，也為運行人員正常決策提供了理論依據(jù)。在后續(xù)探傷工作中，根據(jù)不同型號，不同活度的放射源，輻射防護(hù)應(yīng)對周圍控制和監(jiān)測區(qū)域范圍進(jìn)行監(jiān)測，以確定工作范圍，并隨時間的推移作出修正。在實踐中，注意到探傷期間8UD工作人員處有約2倍的環(huán)境本底劑量，雖然劑量較小，但應(yīng)引起足夠的重視，如探傷工作是否對其他保衛(wèi)崗位工作人員產(chǎn)生影響，應(yīng)在開工前予以告知。鑒于現(xiàn)場γ射線探傷放射防護(hù)條件復(fù)雜多變，難度大等特點，必須對電廠相關(guān)工作人員進(jìn)行輻射防護(hù)知識培訓(xùn)，做到持證上崗。