方家山機組蒸汽發生器裝拆堵板的輻射防護最優化

要巍 王超

摘 要

蒸汽發生器一次側水室裝拆堵板是壓水堆核電站大修的一項重要工作，具有較大的輻射風險，目前國內M310機組普遍采用首修或十年大修安裝承壓堵板，其余大修安裝假堵板的工作方式。本文主要介紹了方家山機組在首次大修裝拆承壓堵板工作中，實施輻射防護最優化的方法及效果，以及根據現有方案結合其他電廠經驗，總結出輻射防護相關改進措施。對今后大修及其他M310機組具有一定的借鑒意義。

關鍵詞

蒸汽發生器;一次側水室;裝拆堵板;輻射防護最優化

中圖分類號： TL75 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2020.15.038

Abstract

Mount and dismount of the block of the steam generator water chamber in the steam generator is important in the major repair of the pressurized water reactor power plant， and it is associated with high radiation risk. Currently， the working mode of installation of the pressure-bearing block board in the first repair or the ten-year major repair and installation of pseudo block board in the remaining major repairs is widely adopted in the M310 aircraft crew in China.This paper mainly introduces the method and effect of radiation protection optimization in the first overhaul of loading and unloading pressure block plate of fangjiashan unit， and summarizes the improvement measures of radiation protection based on the existing scheme and the experience of other power plants.It had certain reference significance to the future major repair and other M310 aircraft crews.

Key Words

Steam generator;Primary water chamber;Assembly and disassembly of the block board;Radiation protection optimization

壓水堆核電廠停堆大修期間，蒸汽發生器一次側相關檢修項目，如一次側水室內壁腐蝕檢查、人孔密封面超聲波探傷和“U”形管渦流探傷等，均須在蒸汽發生器水室內進行。而要順利完成蒸汽發生器檢修工作，蒸汽發生器水室裝拆堵板則是其關鍵步驟。由于蒸汽發生器水室輻射水平高，工作條件苛刻，水室內裝拆堵板作業的集體劑量和人員單次受照劑量都較大，放射性污染的風險也較大，尤其是在機組首次大修和十年大修時，需要安裝承壓堵板，因此，如何將輻射防護最優化（ALARA）的原則應用到裝拆堵板的作業中，有效降低受照劑量，控制輻射風險，是對輻射防護人員技能的重要考驗。

1 裝拆堵板輻射風險分析

蒸汽發生器水室作為主冷卻劑系統的一部分，功率運行時輻射源項從壓力容器的堆芯活性區產生，通過主冷卻劑的高速流動，在多種因素的作用下，沉積于其水室內表面，造成水室內表面的污染。

在正常工況下，蒸汽發生器、主泵和主管道等主設備在停堆一周后內表面的劑量率為20～30mSv/h（參考秦一廠R109大修期間對開口部位的直接測量數據），局部可高達100mSv/h。假設蒸汽發生器水室內的表面劑量率為25mSv/h，那么每分鐘的劑量便高達0.4mSv/h。

方家山在OT101大修蒸汽發生器人孔打開后，用長桿γ輻射測量儀測得的蒸汽發生器水室的平均劑量率高達12mSv/h。在OT101蒸汽發生器裝拆堵板完成后，對進入水室的裝拆堵板工作人員進行了輻射數據統計，見表1和表2。

由表2、表3可以知，進入蒸汽發生器水室裝拆堵板工作人員接受的平均劑量率為9.3mSv/h，人員集體計量為7.484人·mSv，最大個人計量0.795mSv。OT101大修蒸汽發生器一次側機械作業預計集體劑量18人·mSv，單蒸汽發生器裝拆堵板進入水室的工作人員集體劑量就占了預計集體劑量的40%。

除此之外，蒸汽發生器內還存在一定的放射性空氣污染和松散污染，還有一定的內照射風險。

綜上，可以看出蒸汽發生器裝拆堵板具有較高的輻射風險。

2 輻射防護最優化（ALARA）

鑒于裝拆堵板工作環境的輻射水平較高，裝拆堵板的集體劑量高，個人受照劑量大，怎樣在裝拆堵板的工作中實施輻射防護最優化，降低劑量，已成為執行部門和輻射防護人員共同關注的重點。

降低外照射劑量的基本方法主要為減少受照時間和降低工作場所的劑量率。但就裝拆堵板作業而言，由于作業在狹小的鍋底狀水室內進行，屏蔽法、距離法、源項法等降低受照射劑量的技術都難以實施，唯一的方法就是減少受照時間。因此，ALARA工作將重點放在優化工作組織，強化模擬培訓，改善現場工作條件三個方面。

2.1 優化工作組織

2.1.1 成立ALARA工作小組

在OT101大修準備階段，專門就蒸汽發生器檢修拆裝堵板項目成立了ALARA專項小組，由輻射防護人員、工作負責人、現場服務人員和質量保證人員組成。小組主要就工作內容、工作過程、劑量目標和經驗反饋等事項進行協商，并且通過風險分析，討論和制定最優化的防護措施等，有效避免了多頭領導，現場混亂等現象。

2.1.2 確定劑量目標

參考秦一廠30萬機組多年來蒸汽發生器水室輻射水平及歷年裝拆堵板工作受照劑量制定了OT101大修蒸汽發生器一次側機械作業集體劑量目標為18mSv，個人劑量限值為1mSv。

2.1.3 優化堵板的工作分工

按照OT101大修計劃，一回路低水位有兩個階段，在第一階段由于需要進行壓力容器在役檢查等工作，便需要對蒸發器進行帶壓堵板。由于堵板的重量重，在堵板過程中需要人員配合，且要考慮單日受照劑量控制，所以堵板的人員分配至關重要。

參考國內一些電廠的做法，以一個環路上的蒸發器為例，堵板工作分成兩人完成。第一人進水室堵板及擰緊螺栓，其他兩人在水室外配合。水室停留時間平均約為4min。第二個人進水室堵塞及取出充氣管，其他兩人在水室外配合。水室停留時間平均約為2min。第一人和第二人在水室停留時間相差2min，受照劑量約0.5mSv，不利于個人單日受照劑量控制（限值1mSv）。

針對上述問題，方家山OT101大修對進入水室裝拆堵板的作業人員進行了如下分工。（同樣以一個環路上的蒸發器為例）第一人進水室對冷段進行堵板、擰螺栓、堵塞、取出氣管全套工作，其他兩人在水室外配合。水室停留時間平均約為3min。第二人和配合人員做同樣的工作，水室停留時間平均約仍3min。通過這樣的分配，兩人對劑量進行了平均分擔，解決了單日受照劑量控制的問題，對比情況參見表3。

2.2 強化模擬訓練

ALARA工作組對參與裝拆堵板的工作人員進行了嚴格的培訓，培訓主要有兩個方面：

2.2.1 堵板工作介紹和討論（理論培訓）

在培訓中心，由蒸汽發生器堵板培訓教員和輻射防護工作人員負責培訓及考核，教員負責教授堵板技能，輻射防護人員負責輻射防護風險控制及防護措施，其目的是使作業人員了解水室內作業風險，掌握防護方法，提高應急應變能力。

2.2.2 堵板工作模擬體訓練

在蒸汽發生器水室模型內，由工作負責人組織實際操作演練，其目的是鍛煉工作人員的體能和心理素質，提高技能技巧，熟悉工作環境，加強水室內外的配合，縮短水室內的作業時間。

經過多次模擬體培訓后，工作人員的安全意識和自我保護能力顯著提高，模擬體的培訓明顯提高了工作效率，比如，每次進出水室作業時間由培訓初期的平均5min縮短到3min，為有效地降低劑量創造了條件。

2.3 改善現場工作條件

ALARA工作組根據秦一廠30萬機組歷年來堵板經驗反饋，以及其他電廠良好實踐，提出了諸多需要改進和完善的地方。

2.3.1 SAS負壓棚的搭建

SAS負壓棚是由SAS棚（或罩）、通風凈化小車、過濾器、風管、等配套設施組成的封閉系統。其作用是通過建立負壓及凈化空氣，有效防止空氣污染，避免工作人員發生內照射。在檢修放射性污染嚴重的設備（如蒸汽發生器、主泵軸封）時，常搭建負壓工作棚與污染源的開口相連通。負壓工作棚一般用塑料布制成，棚內分為工作區和緩沖區，中間用塑料簾幕分隔。工作區利用抽吸機維持一定的負壓，保持負壓的目的是為了防止放射性物質擴散出工作棚。抽出的空氣經過抽吸機中的過濾器，放射性物質被截留在過濾器內。在工作棚內工作人員還須穿戴個人防污染用品。緩沖區是無空氣污染的區域與有空氣污染區域之間的過渡區。緩沖區一般用于工作準備、穿脫防護用品、放置工器具和物質材料等。如圖1所示。

秦一廠歷年大修蒸汽發生器一次側作業只是在蒸汽發生器房間搭建了污染隔離區，由于蒸汽發生器一次側具有較高放射性和松散污染，在調研了秦山第二核電廠SAS負壓棚的使用情況后，對方家山蒸汽發生器一次側作業也使用了SAS負壓棚。通過SAS負壓棚的使用，更為有效地防止了放射性物質的向外擴散。

2.3.2 氣衣的使用

秦一廠30萬機組歷年堵板，工作人員均采用身穿紙衣和頭帶氣面罩的方式（如圖2），工作人員除穿戴基本套裝外，還需穿普通紙衣和無紡布紙衣，為防止污染還要在袖口、褲口纏繞膠帶。因此在堵板工作結束后，需要輻射防護人員配合為工作人員脫去防護紙衣，由于穿戴復雜，在此過程中工作人員、防護人員及易發生體表污染。并且蒸汽發生器人孔內環境潮熱加之無紡紙衣不透氣，容易使工作人員產生焦躁情緒，增加了堵板失誤的可能性，不利于堵板工作的順利開展。不僅如此，在裝拆堵板工作完成后還會產生2件紙衣、一雙乳膠手套、一雙鞋套、膠帶等放射性廢物。

方家山機組通過調研秦二廠堵板工作采用氣衣后，在OT101大修首次使用了氣衣（如圖3），由于氣衣整體封閉，工作人員只需穿戴基本套裝，外面套上氣衣即可，穿脫起來相當方便，只需防護人員幫忙拉開拉鏈即可，大大降低了工作人員和防護人員發生體表污染的風險，而且氣衣內持續通有壓空，使工作人員可以在較為舒適的環境中工作，有效的提高了工作效率。并且使用氣衣產生的放射性廢物僅有1件氣衣。比使用無紡布紙衣產生的放射性廢物也要少得多，有利于放射性廢物的處理，并且氣衣的成本率低于無紡布紙衣+氣面罩套裝，具有更高的性價比。

3 工作改進

3.1 蒸器放生器承壓堵板換型

方家山蒸發器一次側高水位堵板的中板通過上下兩個螺栓固定，如果兩個中任何一個緊固不到位，就可能會造成密封失效。堵板上雖有4個到位指示孔，但由于中間堵板沒有與側板連鎖，側板上的到位指示仍不能反映中板是否安裝到位。如圖4。