三門核電屏蔽驗證分析

楊龍

摘 要

為持續(xù)評價和改進三門核電輻射防護工作，電站建立了輻射防護性能指標，非計劃照射事件作為輻射防護性能指標其中一項指標，指輻射防護屏蔽（屏障）失效導致工作人員受到非計劃照射的事件。三門核電作為全球首臺AP1000機組，為避免非計劃照射的發(fā)生，必須對電站的所有屏蔽進行驗證。本文主要對調試期間的屏蔽驗證進行分析，從而為電站后續(xù)屏蔽驗證提供指導。

關鍵詞

生物屏蔽調查;非計劃照射;屏蔽驗證;分析

中圖分類號： TM623 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 17 . 70

0 前言

核電站屏蔽的目的是最大限度的減少工作人員受到的外照射，使工作人員在工作現(xiàn)場擁有充足的進入和停留時間進行維修、檢查和相關操作的安全，并使其受到的輻射照射滿足輻射防護最優(yōu)化。AP1000核電站屏蔽主要包括安全殼廠房內一次屏蔽、二次屏蔽、安全殼屏蔽、燃料運輸通道屏蔽、燃料廠房屏蔽、輔助廠房放射性系統(tǒng)設備屏蔽等。為確保電站屏蔽滿足設計要求，機組升功率期間執(zhí)行生物屏蔽調查，驗證了安全殼內一次屏蔽、二次屏蔽和安全殼屏蔽。本文通過對生物屏蔽調查的執(zhí)行情況、數(shù)據(jù)及人員受照劑量進行分析，根據(jù)生物屏蔽調查與其它屏蔽驗證的區(qū)別，對電站其它屏蔽的驗證提出建議和規(guī)劃。

1 生物屏蔽調查

生物屏蔽調查是電站屏蔽驗證的第一步，電站臨界后反應堆開始鏈式裂變反應，鏈式裂變反應過程中產生大量的中子及γ射線，安全殼內一次屏蔽、二次屏蔽和安全殼屏蔽作為包容安全殼和一回路及其放射性的屏障，其有效性的確認至關重要。

1.1 生物屏蔽調查執(zhí)行

生物屏蔽調查執(zhí)行階段包括機組臨界前、升功率期間（包括15%RTP、25%RTP、50%RTP、75%RTP）和滿功率（100%RTP）。調試升功率期間，腐蝕活化產物產生較少，安全殼內輻射水平與機組功率成正比，機組滿功率時輻射水平將達到最大。所以，電站屏蔽是否滿足設計要求需要在機組滿功率時確認。按照調試程序，執(zhí)行生物屏蔽調查時分別在不同功率平臺執(zhí)行，一方面由于機組功率與輻射水平滿足線性正比關系，低功率的測量數(shù)據(jù)可以為機組滿功率時提供數(shù)據(jù)，通過不同功率平臺的執(zhí)行可以避免由于某一次測量數(shù)據(jù)不準確而未發(fā)現(xiàn)屏蔽缺陷;另一方面低功率的測量數(shù)據(jù)可以為執(zhí)行測量的人員提供參考，通過線性正比的方式外推得到機組滿功率時的測量點位的輻射水平，以防止測量人員出現(xiàn)非計劃照射。

為確保生物屏蔽調查的有效執(zhí)行以及測量人員的輻射安全，生物屏蔽調查前必須確認如下先決條件。

（1）11廠房無空氣污染。

（2）廠房照明良好，人員閘門正常開關。

（3）生物屏蔽調查點完成標記。

（4）執(zhí)行功率平臺生物屏蔽調查前，機組必須穩(wěn)定在相應的功率平臺，時間窗口不少于2小時。

生物屏蔽調查的輻射測量人員分4個調查組、每組2人，分別對輔助廠房輻射控制區(qū)外、輔助廠房輻射控制區(qū)內、安全殼廠房107平臺及以下、107平臺以上執(zhí)行調查。另外，為了高效完成輻射調查，在正式執(zhí)行調查任務前，規(guī)劃合理的調查路線、并安排調查人員根據(jù)規(guī)劃的調查路線進行調查演練，目的是使調查人員提前熟悉調查點位和調查路線，確認調查使用的輻射防護鑰匙可用、輻射防護物資、儀表和文件準備齊全、有效。

1.2 生物屏蔽調查數(shù)據(jù)分析

通過生物屏蔽調查確認三門核電屏蔽滿足設計要求，下面主要分兩類進行說明。

不滿足輻射水平與功率水平正比關系數(shù)據(jù)。

分析調查數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，部分區(qū)域調查數(shù)據(jù)不滿足輻射水平與劑量水平正比關系，但所有測點的測量數(shù)據(jù)均低于驗收準則2.5μSv/h，且滿功率時測量數(shù)據(jù)均為本底值。在機組低功率時的測量數(shù)據(jù)與機組滿功率時的測量數(shù)據(jù)基本保持一致，即不滿足功率與輻射水平的正比關系。說明存在貫穿件的房間，其貫穿件的屏蔽沒有缺陷，不存在放射性漏束，屬于正常情況。

安全殼廠房的測量數(shù)據(jù)基本滿足功率與輻射水平的正比關系，說明在安全殼內部，經過一次屏蔽和二次屏蔽，仍有部分放射性漏束，且主要來自反應堆堆腔。

1.3 生物屏蔽調查人員受照劑量分析

生物屏蔽調查分別在1、2#機組調試升功率期間執(zhí)行。調查人員集體劑量的特點是：

（1）高功率平臺的集體劑量比低功率平臺的集體劑量高，且個人受照劑量主要在安全殼廠房，安全殼廠房輻射水平高于安全殼外，與設計相符，沒有屏蔽缺陷。

（2）根據(jù)低功率平臺的調查結果，執(zhí)行100%RTP輻射調查不會發(fā)生非計劃照射，并確定執(zhí)行所有功率平臺的生物屏蔽調查。

（3）特定功率平臺執(zhí)行生物屏蔽調查，2號機組較1號機組低，主要通過節(jié)省測量時間，從而降低個人受照劑量。

1.4 生物屏蔽調查與其它屏蔽驗證對比

生物屏蔽驗證的有效完成為后續(xù)電站屏蔽驗證提供了很好的借鑒意義，其測量方法、測量要求均適用于其它的屏蔽驗證，同時生物屏蔽調查又區(qū)別于其它屏蔽驗證。主要體現(xiàn)在以下三方面。

（1）生物屏蔽調查同時執(zhí)行γ和中子輻射調查，除燃料運輸通道屏蔽和乏池屏蔽驗證外，其它屏蔽驗證執(zhí)行γ輻射調查即可。

（2）生物屏蔽調查執(zhí)行時功率水平與輻射水平是正比關系，所以分別在不同的功率平臺執(zhí)行。其它的屏蔽驗證需要考慮的是反應堆運行產生的腐蝕活化產物的累積和相關系統(tǒng)設備的投運情況，不受機組功率影響。

（3）生物屏蔽調查執(zhí)行工作量大、執(zhí)行要求比較苛刻，必須要在機組穩(wěn)定于功率平臺時才能測得有效的數(shù)據(jù)，且功率平臺滯留時間須滿足執(zhí)行輻射測量的時間要求。為此，生物屏蔽調查分4組、8個人同時執(zhí)行。其它屏蔽驗證時間較為充裕。

2 電站其它屏蔽驗證

2.1 燃料操作區(qū)屏蔽及燃料運輸通道屏蔽

燃料操作區(qū)屏蔽和燃料運輸通道屏蔽的驗證主要考慮在機組經過第一個燃料周期運行后裝、卸料期間執(zhí)行。

（1）燃料操作區(qū)屏蔽驗證。

燃料操作區(qū)屏蔽使得屏蔽墻和乏池水屏蔽外的可接近區(qū)域的輻射水平限制在10μSv/h以內。燃料廠房外墻的屏蔽使得外部區(qū)域的劑量率小于2.5μSv/h。燃料操作區(qū)屏蔽驗證在卸料期間進行監(jiān)測。

（2）燃料運輸通道屏蔽驗證。

AP1000的燃料運輸通道屏蔽包括包容燃料運輸通道的混凝土屏蔽和鋼制安全殼與混凝土之間5.08cm的膨脹間隙的水囊屏蔽。屏蔽設計使得中部環(huán)廊區(qū)域劑量率水平控制在150μSv/h以內。

燃料運輸通道屏蔽驗證主要需要關注的是水囊屏蔽，需要定期進行沖排水，基于其投運情況和設計壽期內有效性驗證需要，每次機組大修裝、卸料時均需要輻射防護人員測量驗證，測量時考慮到其失效可能造成非計劃照射影響，首先使用長桿γ劑量率儀進行初步測量，如未發(fā)現(xiàn)屏蔽缺陷，可進一步使用γ劑量率儀和中子儀進行測量驗證。

2.2 輔助廠房屏蔽

輔助廠房屏蔽執(zhí)行較復雜，需考慮系統(tǒng)運行與腐蝕活化產物積累過程，目前1號機組已功率運行接近一個燃料周期，機組雖然按照設計輻射分區(qū)進行管理，但是輔助廠房內大部分房間的輻射水平仍達不到或遠遠低于設計分區(qū)限值，主要原因有三個：1）輻射水平高的設備的屏蔽滿足設計要求;2）部分系統(tǒng)設備暫未投入運行或運行時間較短，腐蝕活化產物暫未累積或積累較少;3）根據(jù)其它電站運行經驗和設計文件，腐蝕活化產物隨著機組運行不斷產生和累積，在機組運行10-15年的時候達到峰值，且達到一個平衡狀態(tài)。所以輔助廠房屏蔽有待驗證。因此，建議輔助廠房屏蔽驗證進行如下安排。

（1）廢樹脂沖排影響房間的屏蔽驗證。

除鹽床通常使用樹脂來除去水中的腐蝕產物、裂變產物和懸浮物，以降低其放射性水平，所以，廢樹脂的放射性通常極高。因此，當樹脂失效而需要更換樹脂時，廢樹脂的沖排的房間存在極大的輻射風險，廢樹脂沖排時輔助廠房部分房間輻射水平會增高，且可能影響到部分房間的輻射分區(qū)。

（2）RNS投運時的房間屏蔽驗證。

RNS在機組停堆第二階段投入運行，用于將一回路從176.7℃降到51.7℃，并維持此溫度穩(wěn)定。雖然此時反應堆已停堆，但一回路腐蝕活化產物和裂變產物因RNS的運行，使得RNS系統(tǒng)設備輻射水平較高。

（3）其它屏蔽驗證。

其它屏蔽驗證主要考慮高放射性廢物處理時使用的臨時屏蔽設施，如廢樹脂轉運、濾芯更換及轉運。放射性系統(tǒng)運行，包括廢液監(jiān)測排放、一回路執(zhí)行下泄、乏燃料卸至乏池后乏池冷卻系統(tǒng)運行等。

3 結束語

生物屏蔽調查按照源項、機組功率與輻射水平的正比關系分別在各功率平臺完成測量，驗證了安全殼內部屏蔽和安全殼貫穿件屏蔽，本文通過分析生物屏蔽調查的執(zhí)行先決條件、測量數(shù)據(jù)、人員受照劑量以及與電站其它屏蔽驗證的不同之處，并分析電站其它屏蔽進行屏蔽驗證的時機，對屏蔽驗證提出建議，為電站避免非計劃照射提供一定的幫助。

參考文獻

[1]《三門核電一期工程1&2號機組初步安全分析報告》，內部資料.

[2]中華人民共和國國家標準.輕水堆核電廠輻射屏蔽檢測大綱[S].GB13160-1991.

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