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(shí)際人員未受內(nèi)照射或未攜帶放射源），給運(yùn)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(yùn)行情況極不穩(wěn)定，給運(yùn)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?yàn)楦Ｇ搴穗? 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(shí)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(diǎn)～5 點(diǎn)，報警時測量數(shù)據(jù)最高達(dá)9286CPS，報警前通道處于正常運(yùn)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(diǎn)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(diǎn)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(shí)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(diǎn)計數(shù)＝（點(diǎn)源點(diǎn)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(diǎn)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(shí)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)?shí)際測量結(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(yàn)。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(shí)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(shí)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(yàn)公式計算某指定點(diǎn)位的吸收劑量率能夠反映實(shí)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(shí)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(yàn)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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(diǎn)位理論計算與測量值匯總

表5 對實(shí)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(yàn)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(yùn)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(yùn)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(shí)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(diǎn)，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。