華龍一號輻射防護設計過程實施策略與設計監督

□劉 聳 李廣慧 朱憲澈 王曉霞 高桂玲

一、概述

IAEA安全導則No.NS-G-1.13的3.19節[1]中首次提出了輻射防護設計過程實施策略實例。這套實施策略較為清晰地明確了各項主要設計任務，按設計步驟需要開展的具體工作內容。在核安全導則HAD102/12《核動力廠輻射防護設計》(報批稿)[2]中，輻射防護設計過程實施策略明確了設計程序應該是迭代進行、逐步細化的過程。華龍一號設計階段劃分為概念設計、總體設計、初步設計和施工圖設計四個階段。結合設計階段的劃分，借鑒NB/T 20194-2012壓水堆核電廠輻射屏蔽設計準則[3]的附錄A中按照階段考慮設計任務的想法，提出了華龍一號輻射防護設計過程實施策略，參見表1。

表1 華龍一號輻射防護設計過程實施策略

二、華龍一號輻射防護設計過程實施策略

在新堆型的設計中，輻射防護設計往往具有總領性和過程性兩方面設計特點。在每個設計階段，設計者結合表1的內容，對上游提資進行分析和計算。對下游專業提資，明確分析結論和存在的問題。按照表1中確定的不同階段設計任務，又進行了細化。

(一)概念設計階段。在概念設計階段，對主要放射性系統流程、設備設計、總體布置方案進行了專業判斷和定性分析。在該階段參考相關標準[3]提出設計目標、屏蔽設計準則和輻射分區原則等。在本階段提出的設計目標為職業照射的個人有效劑量約束值為15mSv/a；集體劑量目標值為0.6人·Sv/機組·年。更為重要的是，在本階段進行輻射防護優化相關是設計宣貫和交流，將輻射防護優化理念、思路和經驗反饋同各專業進行溝通和交流。盡量使輻射防護優化融入各專業的設計中。

(二)總體設計階段。在總體設計階段，對已選定的設計方案，估算主要放射性設備源和場劑量率、建立初步輻射分區，參考已運行核電廠劑量統計，估計工作人員職業照射，估算相關的集體劑量。結合運行經驗反饋對已選定方案中提出修改建議和后續設計階段優化方案，包括：調整局部布置方案、優化屏蔽體、增加去污措施、優化人員通行和輻射監測方案等。

(三)初步設計階段。在初步設計階段，按系統、區域和工況對設計源項進行優化，細化設計源項、現實源項和事故源項，統計整理放射性管道源項并進一步分析人員工作區域場劑量率、評估輻射分區、工作人員操作和檢修受照。并對所有輻射區域進行輻射安全梳理，按照工作人員在通行、操作和檢修期間受到的外照射、氣載污染和表面污染分析，并優化布置方案、增設壓空供氣點位、增設系統沖洗點位、增設鋼敷面、調整地面輸水管道位置、增加局部屏蔽、估算屏蔽門并提出半氣密門需求等。完善并優化各專業的技術規格文件中影響工作人員受照相關設計要素。

(四)施工圖設計階段。在施工圖設計階段，對初步設計階段優化工作進行延續并進一步細化。包括：進一步優化廠房布置、優化輻射源項、精確核定場劑量率、核定輻射分區、優化運行和檢修相關設計規程、精確判斷孔洞封堵條件和門相關輻射防護要求，并對工作人員的職業照射水平進行評估和優化等。以個人和集體劑量為例，最終確定“華龍一號”職業照射的個人有效劑量約束值和集體劑量。

三、輻射防護設計監督和檢查

輻射防護設計監督和檢查主要集中在初步設計和施工圖設計階段開展工作。主要工作方式有兩種：填寫輻射防護檢查清單(checklist)和三維模型輻射防護檢查。

(一)輻射防護檢查清單(checklist)。在設計中每一個具體的物項都有主要責任方(一般為出版用于施工類或者運行相關文件的專業)。因此，對于輻射防護重點關注的物項，可提出具體的檢查清單(checklist)。重點關注物項的確定，一方面參考了RG8.38和新核電站設計的職業照射防護原則和準則中反應堆典型高劑量檢修設備、檢修內容等因素；另一方面根據已運行核電廠開展的相關科研成果，如停堆大修期間重要檢修對象。設計方收到檢查清單后對每一項進行核對、確認和估算。

采用這種方法有兩方面的優點：一方面可以評估設計改進和優化程度。同時這種方法能夠反映出，在總體設計階段進行的輻射防護優化宣貫和改進建議是否得到了采納和落實；另一方面，可以初步分析和估算工作人員職業受照，并判斷個人和集體劑量是否得到了有效的降低。

(二)三維模型輻射防護檢查。在三維設計平臺不僅完成傳統設計，還可以檢查模型碰撞、模擬工作人員可達性等。在初步設計和施工圖設計兩個階段，對華龍一號三維模型進行了多次的輻射防護檢查。

在華龍一號設計中，具體的檢查內容包括：一是各房間輻射源(設備和管道)的分布，以及和輻射分區的對應情況；二是生物屏蔽墻、屏蔽門、孔洞封堵等設計情況；三是輻射防護相關去污措施、沖洗點位、鋼敷面、地面輸水管道等布置情況；四是通風系統和氣流組織的設計。在檢查過程中一旦發現存在設計欠缺甚至違背輻射防護設計準則的情況，立即向相關專業給出問題描述和相應的修改建議。

四、結語

在華龍一號的設計中，較為全面地按照輻射防護設計過程實施策略開展了相關輻射防護設計工作。這是IAEA安全導則最新設計要求在國產三代核電機組設計中的一次良好實踐。同時，借鑒國際三代核電廠先進的設計理念和三維設計工具開展了輻射防護設計監督和檢查工作，能夠及時地發現問題、解決問題，這極大地提高了輻射防護設計主動性。