核電站人員污染監測儀報警分析與應對策略

衛振華

（福建福清核電有限公司維修二處，福建福州 350300）

0 引言

人員污染監測儀安裝在核電廠出入口，用于監測通過的人員、車輛是否攜帶放射性物質或受到放射性污染。當人員/車輛受到放射性沾污時，發出警告報警，防止放射性物質被帶出廠區。2016 年以來，設備頻繁發生高本底故障報警和人員污染報警（實際人員未受內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 配置的人員污染監測儀頻繁觸發高本底故障報警、人員污染報警，運行情況極不穩定，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。人員污染監測儀的頻繁報警不可用，頻繁閉鎖8UD 旋轉門，對人員正常進入、退出8UD 產生極大影響。根據維修部門的排查，排除了6 臺人員污染監測儀故障的可能性，懷疑頻繁造成人員污染監測儀報警的原因為福清核電4 號機組探傷。

1.1 設備自身故障排除

對于人員污染監測儀而言，探測效率和最小可探測活度可表征儀表性能優劣，維修人員對6 臺探測器執行了標定，評價合格，探測效率數據見表1，最小可探測活度MDA 數據見表2。

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

1.2 實時數據分析

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

表1 人員污染監測儀探測效率標定數據

表2 人員污染監測儀MDA 標定數據

圖1 8KZC015DT 數據趨勢

由圖1 知：2016 年9 月1 日全天共計發生3 次報警事件，集中在凌晨3 點～5 點，報警時測量數據最高達9286CPS，報警前通道處于正常運行狀態，數據保持為本底計數狀態，連續發生3 次閃發報警后，本底計數保持緩慢上漲，至白天后恢復至本底計數水平。凌晨5 點以后，本底數據呈現略微增長趨勢，從上午9 時左右，本底逐漸下降，恢復至正常水平。中午12 點左右，本底計數再次出現增長趨勢，2 h 后再次恢復至本底水平。

8KZC013/014/016/017/018DT 數據趨勢與8KZC015DT 呈現高度的一致性。

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

1.3 探傷對人員污染監測儀的影響

（1）假設人員污染監測儀輻射報警由設備探傷引起，本文對此推測進行理論計算如下。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（現場實際約200 m），根據不同的入射角，從0°至90°，探測器理論計數情況，見表3。

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

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

放射源入射方向對實際測量結果影響如表3，當平行入射時，探測器無法感知γ射線，理論測量結果為環境本底值，當垂直入射時，理論結果高于環境本底3 個數量級，因在建機組穹頂結構為蘑菇型結構，本文選用最大理論值進行分析，即垂直入射。

（3）屏蔽體試驗。空間無障礙時銥-192放射源呈現指數衰減率變化，混凝土墻對γ射線具有非常好的屏蔽能力，查閱文獻得知，200 cm 厚普通家用住宅墻體對放射源的衰減能力可達100 倍以上。注：2005 年6月哈爾濱市北頭道街8 號居民樓區放射源丟失時間數據顯示180 cm 厚度的混凝土對屏蔽效果可達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行效果研究，選用的探傷室墻體厚度約為720 mm，其中內外分別為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 型輻射監測儀進行測量，對比測量結果，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，在實際計算時應當將其考慮進去。探傷機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，偏差達一個數量級，究其原因，理論計算值經驗公式參數選取相對保守，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。由于現有屏蔽材料多元化，而對于現有屏蔽材料的半值層和1/10 值厚度研究較少，僅能根據先關書籍查找少量的參數來推算現有屏蔽材料的屏蔽效果，從而產生較大的誤差。

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

由表5 知，對比表5 數據與2016 年8 月27 日人員污染監測儀數據，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 進行分析，實際測量值小于理論計算值屬于正常現象，符合預期。

2016 年8 月29 日凌晨，在執行在建機組穹頂探傷期間，輻射防護工作人員手持便攜式γ 劑量率儀對人員污染監測儀附近進行了環境本底監測，實際監測數據表明，探傷期間環境本底為正常本底水平的2 倍，因此可以得出，在建機組探傷是造成人員污染監測儀夜間閃發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

表4 不同點位理論計算與測量值匯總

表5 對實際理論計算結果進行修正后結果

2 結論

經過理論計算與試驗結果對比分析，在建機組探傷是造成人員污染監測儀夜間閃發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定的擔憂，也可避免電廠工作人員可能產生的恐慌心理，也為運行人員正常決策提供了理論依據。在后續探傷工作中，根據不同型號，不同活度的放射源，輻射防護應對周圍控制和監測區域范圍進行監測，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 倍的環境本底劑量，雖然劑量較小，但應引起足夠的重視，如探傷工作是否對其他保衛崗位工作人員產生影響，應在開工前予以告知。鑒于現場γ 射線探傷放射防護條件復雜多變，難度大等特點，必須對電廠相關工作人員進行輻射防護知識培訓，做到持證上崗。