國(guó)產(chǎn)化RP N系統(tǒng)入堆輻射防護(hù)最優(yōu)化

史曉宇

（秦山核電保健物理一處，浙江 海鹽314300）

0 引言

中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院正在進(jìn)行三代壓水堆關(guān)鍵技術(shù)研究，其中，深度次臨界刻棒研究（國(guó)產(chǎn)化RPN）是其中專題之一。國(guó)產(chǎn)化RPN入堆考核和試驗(yàn)項(xiàng)目，擬委托中核運(yùn)行執(zhí)行，擬在方家山2號(hào)機(jī)組上進(jìn)行入堆考核和試驗(yàn)。主要考驗(yàn)探測(cè)器性能和二次儀表之間的設(shè)備匹配性能。為國(guó)產(chǎn)化RPN入堆提供技術(shù)性支持，驗(yàn)證通過后對(duì)核電廠的設(shè)備選擇性和經(jīng)濟(jì)性都有很顯著的提高。控制原理見圖1。

圖1 RPN控制原理圖

方家山2號(hào)機(jī)組目前RPN系統(tǒng)運(yùn)行正常，包括探測(cè)器（源量程探測(cè)器、中間量程探測(cè)器和功率量程探測(cè)器），4個(gè)處理機(jī)柜和1個(gè)控制機(jī)柜。系統(tǒng)運(yùn)行正常。其中，源量程探測(cè)器和中間量程探測(cè)器為組合件?，F(xiàn)場(chǎng)有兩個(gè)備用空洞，分別位于0°和180°位置。

維修部門已經(jīng)完成前期調(diào)研和可行性工作，并與設(shè)計(jì)院簽署相關(guān)合同。變更實(shí)施后，RPN系統(tǒng)完全獨(dú)立與現(xiàn)在運(yùn)行系統(tǒng)，不參與機(jī)組控制和保護(hù)。利用2號(hào)機(jī)組2個(gè)備用空洞：0°安裝源量程和中間量程探測(cè)組合件，180°安裝功率量程探測(cè)器組件。利用11個(gè)同軸電氣貫穿件芯棒，鋪設(shè)11根電纜（從核島連接板處至電氣廠房機(jī)柜處），國(guó)產(chǎn)化RPN項(xiàng)目保護(hù)機(jī)柜和控制機(jī)柜布置在電氣廠房，并從鄰近的檢修電源取電。建議方案見圖2。

圖2 建議方案示意圖

1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

1.1 輻射水平測(cè)量

首先對(duì)反應(yīng)堆堆坑房間（R480）和換料水池各區(qū)域的輻射狀況進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查測(cè)量劑量率見表1，以便于制定輻射防護(hù)最優(yōu)化方案，經(jīng)測(cè)量，R480房間人員工作區(qū)域環(huán)境劑量率1～3.6 mSv/h。

表1 卸料后反應(yīng)堆換料水池劑量率

圖3 換料水池各點(diǎn)劑量率（單位：mSv/h）

1.2 輻射風(fēng)險(xiǎn)分析

由于R480房間輻射水平很高，探頭安裝過程中避免意外照射成為輻射防護(hù)最突出的問題，水池底部作業(yè)期間的污染控制，更作為輻射防護(hù)最優(yōu)化工作的重點(diǎn)。輻射防護(hù)的前期風(fēng)險(xiǎn)分析將影響到輻射最優(yōu)化方案設(shè)計(jì)和現(xiàn)場(chǎng)探頭安裝和接線的全過程。

（1）源量程和中間量程探測(cè)組合件和功率量程探測(cè)器組件需要分別下放至0°和180°的備用孔道內(nèi)，整個(gè)作業(yè)過程需要起重、儀控、輻射防護(hù)、核清潔以及核動(dòng)力院等多個(gè)專業(yè)多人配合執(zhí)行，多人長(zhǎng)時(shí)間作業(yè)會(huì)對(duì)項(xiàng)目集體劑量造成很大的壓力，如果不能保證工作人員與熱點(diǎn)之間的安全距離，工作人員將有接受大劑量照射的風(fēng)險(xiǎn)。

（2）卸料結(jié)束水池底部經(jīng)過核清潔去污后，輻射水平有所降低，但松散污染沒有徹底去除，如果特殊防護(hù)用品使用不當(dāng)，則存在較高的內(nèi)照射和體表污染風(fēng)險(xiǎn)，因此需結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)步驟，合理配備防護(hù)用品，避免作業(yè)人員污染事件。

（3）R480房間為設(shè)計(jì)紅區(qū)，可達(dá)工作區(qū)域的環(huán)境劑量率最高可達(dá)3.6 mSv/h，存在極高的意外照射和超劑量風(fēng)險(xiǎn)，并且此區(qū)域的工作存在作業(yè)時(shí)長(zhǎng)、作業(yè)地點(diǎn)的不確定性，進(jìn)一步增加了外照射風(fēng)險(xiǎn)。

（4）從電氣廠房機(jī)柜處至核島連接板的11根電纜的敷設(shè)路徑需經(jīng)過主泵間，此房間的環(huán)境劑量水平為0.076 mSv/h，熱點(diǎn)劑量率0.382 mSv/h，共有6名電纜橋架工作人員進(jìn)行電纜橋架的安裝以及電纜敷設(shè)作業(yè)，預(yù)計(jì)工期48 h，作業(yè)時(shí)是否能進(jìn)行工作進(jìn)度的控制和實(shí)時(shí)反饋成為有效控制工作時(shí)間的關(guān)鍵因素，如果工作時(shí)間分配不合理有可能接受不必要的劑量照射。

（5）RPN國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目由核動(dòng)力院和維修二處共同負(fù)責(zé)，雙方在工作前期準(zhǔn)備、技能的熟練程度、配合的默契程度上存在不確定性，為此項(xiàng)目在工期上增加了不確定因素，項(xiàng)目組的集體劑量有意外增加的風(fēng)險(xiǎn)。

1.3 劑量預(yù)估

按照輻射防護(hù)和最優(yōu)化的要求，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的輻射水平，對(duì)工作中的高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行評(píng)估，制定總的和各分項(xiàng)目集體劑量目標(biāo)、個(gè)人劑量目標(biāo)，具體數(shù)值見表2。編制風(fēng)險(xiǎn)控制計(jì)劃文件《QF-OT204方家山2號(hào)機(jī)組國(guó)產(chǎn)化RPN入堆考核試驗(yàn)ALARA行動(dòng)單》。

表2 集體劑量預(yù)估

2 作業(yè)過程中的輻射防護(hù)最優(yōu)化措施

2.1 降低輻射水平

探頭就位以及連接板端接時(shí)，多個(gè)工作人員聚集在水池底部作業(yè)，按照大修計(jì)劃，卸料完成后的換料水池去污工作已完成，水池底部的表面污染水平以及外照射水平均已達(dá)到歷次大修的平均值以下。但由于國(guó)產(chǎn)化RPN入堆項(xiàng)目的特殊性與重要性，輻射防護(hù)人員針對(duì)項(xiàng)目重新進(jìn)行了去污代價(jià)分析以及屏蔽代價(jià)分析，決定再次進(jìn)行局部的水池去污，通過輻射防護(hù)人員的定點(diǎn)普查，以及核清潔人員的擦拭去污，使換料水池0°、180°RPN蓋板處的接觸劑量分別由0.357 mSv/h和0.561 mSv/h降低至0.235 mSv/h和0.317 mSv/h，盡可能地降低了該項(xiàng)目的集體劑量，同時(shí)也大大降低了體表污染發(fā)生的概率。

2.2 輻射風(fēng)險(xiǎn)控制

針對(duì)作業(yè)項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果，現(xiàn)場(chǎng)防護(hù)工作中制定了一系列的最優(yōu)化行動(dòng)措施，使其為每一項(xiàng)具有輻射風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié)支持和保證。

（1）大修開始前，召開專項(xiàng)交流會(huì)，與工作負(fù)責(zé)人及全體參與項(xiàng)目的工作人員就工作內(nèi)容、工作過程、劑量目標(biāo)和經(jīng)驗(yàn)反饋等事項(xiàng)進(jìn)行協(xié)商、討論，為項(xiàng)目作業(yè)人員介紹作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境劑量水平，污染控制方法、自我防護(hù)措施及安全注意事項(xiàng)，對(duì)具體作業(yè)環(huán)節(jié)中所需使用的特殊防護(hù)用品的使用方法進(jìn)行講解使用。項(xiàng)目實(shí)施時(shí)在廠房低劑量等待區(qū)召開現(xiàn)場(chǎng)工前會(huì)。會(huì)議上再次強(qiáng)調(diào)安全注意事項(xiàng)、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境劑量水平、污染控制方法、自我防護(hù)措施。

（2）2RX20m平臺(tái)換料水池入口處搭設(shè)標(biāo)準(zhǔn)污染隔離區(qū)，所需防護(hù)用品全部到位，由專人進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)管理，作業(yè)期間控制人數(shù)和限制無關(guān)人員進(jìn)入。在反應(yīng)堆廠房20 m平臺(tái)設(shè)置低劑量等待區(qū)（環(huán)境劑量率約為0.003 mSv/h），引導(dǎo)作業(yè)人員進(jìn)入低劑量等待區(qū)，進(jìn)行短暫休息、等待、討論，同時(shí)有效減少人員集體劑量。

（3）因R480房間內(nèi)工作環(huán)境狹小，輻射水平高，進(jìn)入R480房間的工作人員穿戴鉛衣，并且由現(xiàn)場(chǎng)輻射防護(hù)人員先行確認(rèn)線路及作業(yè)點(diǎn)環(huán)境劑量率，并將測(cè)量結(jié)果告知操作人員，防止意外照射的發(fā)生。

（4）涉及電纜橋架鋪設(shè)的工作現(xiàn)場(chǎng)，空間復(fù)雜，放射性源項(xiàng)復(fù)雜，有來自反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（RCP）、余熱排出系統(tǒng)（RRA）、化學(xué)和容積控制系統(tǒng)（RCV）等高放射性系統(tǒng)的管道的閥門，現(xiàn)場(chǎng)輻射防護(hù)人員對(duì)電纜橋架鋪設(shè)人員的活動(dòng)區(qū)域進(jìn)行了嚴(yán)格限定，對(duì)于作業(yè)點(diǎn)熱點(diǎn)屏蔽不完整的區(qū)域進(jìn)行再次屏蔽，來降低作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境劑量率水平。

（5）為配合工作人員確認(rèn)R480與換料水池底部RPN蓋板的準(zhǔn)確位置，通過對(duì)講機(jī)隨時(shí)與各點(diǎn)工作人員隨時(shí)保持聯(lián)系。此項(xiàng)措施有利于控制工作進(jìn)程并有效防止發(fā)生意外照射。

（6）在探頭由AC廠房轉(zhuǎn)運(yùn)至RX廠房20 m后，組織工作人員進(jìn)行包括連接板安裝、端接等模擬演練。通過演練，作業(yè)人員可熟悉整個(gè)流程，可加強(qiáng)單項(xiàng)工作的技能熟練度，節(jié)約有效工時(shí)，有效降低集體劑量。同時(shí)，輻射防護(hù)人員可從中了解可供參考的有效作業(yè)時(shí)間，為劑量預(yù)估、人員安排提供了寶貴的數(shù)據(jù)。

2.3 劑量限制

在工作實(shí)施階段工作人員所佩戴的電子劑量計(jì)按照輻射風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)果進(jìn)行設(shè)置：劑量率報(bào)警閾值設(shè)為2 mSv/h，日劑量報(bào)警閾值設(shè)為0.5 mSv，最大個(gè)人劑量限值為2 mSv。并告知主泵間橋架搭設(shè)的工作人員作業(yè)中如發(fā)生劑量計(jì)報(bào)警應(yīng)立即退出該區(qū)域。

通過以上有效的輻射防護(hù)手段，有效地控制了作業(yè)過程中的各項(xiàng)指標(biāo)，達(dá)到了預(yù)期的管理效果。

表3 國(guó)產(chǎn)化RPN入堆考核試驗(yàn)劑量數(shù)據(jù)

3 評(píng)價(jià)及良好實(shí)踐

3.1 結(jié)果評(píng)價(jià)

在作業(yè)前，防護(hù)人員按照輻射防護(hù)最優(yōu)化（ALARA）計(jì)劃同工作班組負(fù)責(zé)人充分溝通，建議其工作分步驟分階段進(jìn)入水池底部作業(yè)或堆芯R480房間，有效縮短人員集體受照劑量。

針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)不同的輻射水平狀況，與作業(yè)人員進(jìn)行充分交底，讓其充分了解劑量分布，嚴(yán)格按照輻射防護(hù)要求進(jìn)行作業(yè)。

整體現(xiàn)場(chǎng)工作狀況良好，輻射防護(hù)人員對(duì)重點(diǎn)作業(yè)區(qū)域進(jìn)行輻射水平調(diào)查，作業(yè)區(qū)域搭建污染隔離區(qū)，特殊工況下使用鉛衣、面擋等特殊防護(hù)用品應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)做業(yè)。

工作組成員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)情況不清晰，不清楚安裝的方位（0°和180°），不清楚R480內(nèi)部情況（取消安裝連接板），時(shí)間和人員安排上合理性不夠，人員過多、過長(zhǎng)時(shí)間在反應(yīng)堆廠房20 m平臺(tái)待命，該區(qū)域環(huán)境劑量率約2～10μSv/h。

在完成各項(xiàng)準(zhǔn)備工作后，召開工前會(huì)，提醒作業(yè)人員在作業(yè)過程中可能存在的工作風(fēng)險(xiǎn)及出現(xiàn)狀況時(shí)該如何處理等并指導(dǎo)工作人員正確穿戴特殊防護(hù)用品。

3.2 良好實(shí)踐

外照射風(fēng)險(xiǎn)控制方面，輪流作業(yè)，控制作業(yè)時(shí)間，減少個(gè)人劑量；

體表污染風(fēng)險(xiǎn)控制方面，作業(yè)過程中待命人員盡量在低污染區(qū)域相對(duì)低劑量等待，盡可能地一次完成作業(yè)，避免多人和多次干一個(gè)活。

4 經(jīng)驗(yàn)反饋與總結(jié)

（1）人員資質(zhì)：該項(xiàng)工作需要進(jìn)入R480紅區(qū)工作，需要輻射防護(hù)2級(jí)（RP2）人員授權(quán)，工作組輻射防護(hù)2級(jí)（RP2）授權(quán)人員數(shù)量不足，不利于人員劑量分?jǐn)傋鳂I(yè)。

（2）工作組對(duì)高輻射區(qū)域作業(yè)，缺少專職或兼職輻射防護(hù)安全員，安全員對(duì)作業(yè)人員交接不清楚，部分工作人員對(duì)已去過的R480工作現(xiàn)場(chǎng)不清楚，后期再進(jìn)時(shí)不確定從哪一個(gè)入口進(jìn)入，工作人員前往R480三個(gè)入口，進(jìn)行多次確認(rèn)，導(dǎo)致多接受不必要的劑量。

（3）項(xiàng)目組人員過多，真實(shí)工作開展并沒有計(jì)劃中的工作量大，導(dǎo)致人員過多、過長(zhǎng)時(shí)間在反應(yīng)堆廠房20 m平臺(tái)待命。

（4）工作班組準(zhǔn)備不夠充分，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)工作量增加較多。

該項(xiàng)目的外照射風(fēng)險(xiǎn)、體表污染、內(nèi)照射污染的風(fēng)險(xiǎn)都較高，在輻射防護(hù)方法上采用了如上所訴的各種方法后，有效地保護(hù)了作業(yè)人員的輻射安全，對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的順利進(jìn)行起到了較好的防護(hù)作用。同時(shí)，也為國(guó)產(chǎn)化RPN組件入堆考核和試驗(yàn)項(xiàng)目，提供了參考性探索方向和數(shù)據(jù)。本次國(guó)產(chǎn)化RPN組件入堆考核和試驗(yàn)項(xiàng)目中無一起人員體表污染事件，無一起人員內(nèi)照射污染事件，ALARA計(jì)劃預(yù)計(jì)值與實(shí)際值基本吻合。