秦山350MWe機組蒸汽發(fā)生器一次側(cè)機械作業(yè)輻射防護最優(yōu)化

沈海駒

（中核核電運行管理有限公司保健物理一處，浙江 嘉興 314000）

0 引言

蒸汽發(fā)生器（SG）一次側(cè)機械作業(yè)是停堆換料大修的重要檢修項目，包括了一次側(cè)人孔開關作業(yè)和一次側(cè)堵板裝拆作業(yè)。蒸汽發(fā)生器（SG）一次側(cè)水室，作為主冷卻劑系統(tǒng)的一部分，運行時大量的腐蝕活化產(chǎn)物在此沉積。經(jīng)過多個燃料循環(huán)，水室中的輻射水平很高，在一次側(cè)機械作業(yè)中，工作人員作業(yè)時有很高的外照射、表面污染和內(nèi)照射風險。本文以秦山350MWe機組二十次換料大修（以下簡稱OT120，下同，數(shù)字代表大修序數(shù)）為例，介紹蒸汽發(fā)生器一次側(cè)機械作業(yè)的輻射防護實踐和良好措施。

1 作業(yè)內(nèi)容和輻射風險

1.1 主要作業(yè)內(nèi)容

核電廠機組停堆換料檢修期間，一般需要對SG一次側(cè)進行維護和在役檢查工作。利用一回路處于低水位的工況下，打開SG一次側(cè)人孔，在水室內(nèi)一回路管道口上安裝堵板，以防止在水室內(nèi)工作時工作人員或異物落入一回路管道，在一次側(cè)水室內(nèi)工作全部結(jié)束后，則必須拆除堵板，恢復水室正常狀態(tài)，關閉人孔。因此，一次側(cè)機械作業(yè)包括人孔開關和堵板裝拆等。

1.2 作業(yè)步驟和輻射風險分析

1.2.1 人孔開關機械作業(yè)

要進行SG一次側(cè)水室的役檢工作，首先需要在低低水位階段把一次側(cè)的人孔打開。對于一次側(cè)人孔的開關作業(yè)細分為以下幾個步驟：螺栓拉伸拆除人孔蓋板，孔密封面清理及檢查，人孔螺栓底孔檢查，回裝人孔蓋板，完成螺栓拉伸。

輻射風險：作業(yè)地點受SG筒體和主管道等影響環(huán)境輻射水平高，當人孔打開后，水室內(nèi)存在很高的γ照射和β照射，在人孔附近作業(yè)有極高的外照射、體表污染、污染擴散風險。

1.2.2 堵板安裝和拆除作業(yè)

完成一次側(cè)人孔開口之后，需要進行役檢作業(yè)，為防止檢查時有異物掉入主管道，需要對一次側(cè)主管道孔加裝堵板。

輻射風險：需要人員進入一次側(cè)腔室作業(yè)，水室內(nèi)有高放射性氣體，腔室冷端、熱端均有很高的γ照射和β照射，在水室作業(yè)有極高的外照射、內(nèi)照射、體表污染、污染擴散風險。

1.3 現(xiàn)場輻射水平調(diào)查

OT120大修中對一次側(cè)機械作業(yè)的作業(yè)地點01#廠房305和311房間輻射水平進行調(diào)查，環(huán)境輻射水平為0.3~0.5 mSv/h，輻射熱點主要是主管道1.5~2 mSv/h。

作業(yè)現(xiàn)場SG一次側(cè)水室內(nèi)的輻射水平（見表1和圖1），蒸汽發(fā)生器水室內(nèi)輻射水平高，污染嚴重，存在超劑量照射和體表污染風險。

表1 OT120大修SG一次側(cè)水室內(nèi)部輻射水平

圖1 SG一次側(cè)水室測點圖

2 一次側(cè)機械作業(yè)輻射防護實踐

SG一次側(cè)機械作業(yè)地點位于SG底部位置，底部區(qū)域有主管道穿過，存在輻射熱點，一次側(cè)水室存在著大量的高放射性腐蝕活化產(chǎn)物，人孔處輻射水平大。因此，一次側(cè)機械作業(yè)中，不僅存在很高的外照射，特別是在堵板作業(yè)中還存在高內(nèi)照射風險，如果沒有做好完善的輻射防護措施，會造成人員超劑量照射事件、人員體表污染事件，嚴重的更會造成吸入水室中的微塵從而形成內(nèi)照射，所以一次側(cè)機械作業(yè)項目中的大修輻射防護工作相當重要。

2.1 外照射的輻射防護措施

2.1.1 開展實體模擬培訓，縮短作業(yè)時間

為縮短在高輻射風險區(qū)域的操作時間，工作負責人和防護人員對本次作業(yè)所有參與人員均進行了模擬演練培訓，提高工作人員對于操作步驟和工器具的熟悉程度，其中每位作業(yè)人員堵板裝和拆堵板都需要控制在60 s內(nèi)完成，工作負責人根據(jù)培訓的結(jié)果，挑選最合適的人員進行現(xiàn)場的具體操作。通過培訓，人孔機械作業(yè)、堵板作業(yè)、檢查設備的安裝拆除所需時間減少，有利于實現(xiàn)輻射防護最優(yōu)化原則。

2.1.2 建立區(qū)域隔離和低劑量等待區(qū)

結(jié)合以往大修經(jīng)驗，將蒸汽發(fā)生器（SG）底部所在房間及房間門口整個區(qū)域作為污染隔離區(qū)，并擴大污染隔離區(qū)，配置相應的輻射防護用品柜并設專人管理；作業(yè)期間控制人數(shù)和限制無關人員進入；在設備間外建立“低劑量等待區(qū)”（環(huán)境劑量率約3μSv/h），進入前的準備、作業(yè)完成后脫防護用品及工作中的商量和等待在此低劑量等待區(qū)內(nèi)進行，減少不必要的照射。

2.1.3 實施作業(yè)現(xiàn)場輻射熱點屏蔽

SG一次側(cè)作業(yè)地點位于01#廠房305和311房間，工作環(huán)境狹小，輻射源項復雜，有主系統(tǒng)的管道、停冷管道、測溫旁路管道、SG底部輸水管，輻射水平高，輻射防護人員使用鉛皮將主管道屏蔽，屏蔽前接觸劑量率約1~3 mSv/h，屏蔽后的接觸劑量率約0.5~1 mSv/h，因此對這些管道進行屏蔽能達到很好的效果，降低作業(yè)現(xiàn)場的環(huán)境劑量率水平；人孔蓋板螺栓拉伸操作業(yè)所需時間較長，所以要求作業(yè)人員操作時穿戴鉛衣，通過屏蔽減少了作業(yè)人員的外照射并降低集體劑量。

2.1.4 操作方式和工器具改進

在機組運行初期的大修中，由于一次側(cè)機械作業(yè)操作方式和工器具簡單傳統(tǒng)，所以在人孔開關和堵板裝拆中，工作人員在現(xiàn)場投入了大量的工作時間，受到高劑量輻射，為了有效縮短作業(yè)時間，工器具和操作方式要不斷改進。人孔螺栓拉升作業(yè)中，R102（大修編號，數(shù)字表示序數(shù)，下同）大修中氣動扳手代替手動扳手，并且不斷改進；R110大修中將一次側(cè)堵板安裝方式由螺栓固定改為合頁堵板直接封蓋。這些改進大大縮短作業(yè)時間，提高了工作效率，縮短了作業(yè)時間，降低了集體劑量，取得了較好的效果。

從表2、表3、圖1、圖2和圖3看出，從第一次大修到第二十次大修，由于一系列的輻射防護措施和作業(yè)效率的提升，作業(yè)集體劑量呈下降趨勢，外照射輻射防護措施取得較好效果。其中R102大修中，一次側(cè)水室在兩個循環(huán)后環(huán)境輻射水平上升，堵板作業(yè)集體劑量增加；R107大修中，人孔開關操作和工具遇到問題，延長了作業(yè)時間；在R108大修中，因為裝堵板的技術問題，共9人進行了多次重復安裝，增加了集體劑量。

圖2 單臺SG一次側(cè)機械作業(yè)集體劑量統(tǒng)計

圖3 單臺SG一次側(cè)人孔作業(yè)集體劑量統(tǒng)計

表2 SG一次側(cè)機械作業(yè)集體劑量統(tǒng)計（1）

表3 SG一次側(cè)機械作業(yè)集體劑量統(tǒng)計（2）

2.2 輻射污染的防護措施

一次側(cè)機械作業(yè)存在高污染風險，包括內(nèi)照射和表面污染風險，所以針對本項作業(yè)做了以下防護措施：

（1）建立并擴大了松散污染隔離區(qū)的范圍，有效減少交叉污染的風險。

（2）作業(yè)現(xiàn)場的空氣凈化和連續(xù)取樣測量。在拆堵板作業(yè)前SG腔室用高效空氣凈化小車抽氣16小時以上，降低了SG水室內(nèi)空氣污染水平，并且使用空氣取樣監(jiān)測儀連續(xù)測量。

（3）特殊的防護用品.對進入水室的工作人員、堵板作業(yè)輔助人員均提供供氣式頭罩，利用壓空供氣系統(tǒng)配置供氣式頭罩、防水服、無紡布工作服、高污染作業(yè)鞋套等專用防護用品。預防疏水不徹底留下的殘水帶來的污染風險，避免SG腔室內(nèi)壁附著的高放射性微粒接觸作業(yè)人員皮膚的風險。

（4）一次側(cè)堵板作業(yè)中需要頻繁使用供氣設備，供氣管線長，并且多人同時使用，所以容易造成管線纏繞、被踩踏，導致供氣中斷，嚴重的會造成人員窒息。針對這一情況，提前對現(xiàn)場的供氣設備進行準備，對多條供氣管線使用不同顏色塑料布包裹加以區(qū)分，對供氣管線進行鋪設并加以固定。實踐證明，這些措施在防止內(nèi)照射和表面污染方面也是非常行之有效的。

2.3 劑量監(jiān)測與污染檢查

對一次側(cè)機械作業(yè)的兩項任務分別建立了輻射工作許可，設置了個人劑量報警值，嚴格控制個人劑量限制。對于堵板作業(yè)人員配備熱釋光劑量計（TLD）和電子劑量計（EPD）外，同時對肢端（腳、頭）增配局部TLD，手部配置淺表劑量計（指環(huán)劑量計）；工作前后進行內(nèi)照射檢查（WBC）；輻射防護人員在作業(yè)人員進入水室后，進行時間控制，使用秒表計時，來控制作業(yè)人員的個人劑量；參與一次側(cè)作業(yè)的所有人員在去除防護用品后，接受輻射防護人員的污染檢查，并且必須及時前往C1和C2門進行污染檢查。

3 結(jié)果與評價

3.1 作業(yè)前培訓的必要性

OT120大修中，作業(yè)人員在整個機械作業(yè)過程中未發(fā)生工作服及體表污染事件，除了進行堵板拆裝工作外，輻射防護人員還改進了培訓方式和培訓教材，制作了視頻培訓教材，起到了較好的培訓認知效果，可以在今后的培訓和檢修過程中繼續(xù)推廣。

3.2 供氣設備準備到位

從歷次大修的現(xiàn)場防護來看，對拆堵板作業(yè)人員的防護非常有效，未發(fā)生人員超劑量照射和作業(yè)人員體表污染的事件，但是作業(yè)項目的輔助人員卻發(fā)生了人員體表污染事件。針對此情況，輻射防護人員對壓空系統(tǒng)進行改進，增加供氣接頭，確保輔助人員也能夠使用供氣式頭罩，降低體表污染的風險。同時采取措施對供氣管線區(qū)分和固定，降低了供氣管線纏繞和被踩踏的可能性，保證作業(yè)人員的生命安全。

3.3 技術改進提升工作效率

圖4 單臺SG一次側(cè)堵板作業(yè)集體劑量統(tǒng)計

一次側(cè)機械作業(yè)中，人孔螺栓拉升作業(yè)中使用氣動扳手替代傳統(tǒng)的手動扳手，堵板安裝方式改為合頁堵板直接封蓋,在實踐證明中，這些技術改進提高了工作效率，有效降低了輻射劑量，有利于實現(xiàn)輻射防護最優(yōu)化原則。

一次側(cè)機械作業(yè)中，風險最高的是水室內(nèi)堵板作業(yè)，按照原來的方式，此項作業(yè)任務需要多人進入水室，并在水室長時間工作，在經(jīng)歷多次大修中，在R106大修中將堵板多顆螺栓安裝改進為少數(shù)螺栓安裝，在R110大修又改為合頁堵板直接封蓋，新的堵板重量輕，安裝方便，通過改進現(xiàn)在都控制在60 s以內(nèi)完成，拆堵板平均20 s（見圖5），堵板方式的改變是SG一次側(cè)機械作業(yè)降低集體劑量最有效的實踐。

圖5 單臺SG堵板拆裝所需時間數(shù)據(jù)統(tǒng)計

在一次次改進和實踐后，在OT120一次側(cè)機械作業(yè)的輻射防護措施取得了良好的效果，表4是OT120大修中一次側(cè)機械作業(yè)輻射防護數(shù)據(jù)。

表4 OT120一次側(cè)機械作業(yè)輻射防護指標統(tǒng)計

4 存在問題及改進建議

4.1 培訓需要更加全面

工作人員將廠房模擬演練的重點放在了拆裝堵板操作的熟練程度上，但人孔密封面回裝的操作、熟練度有所忽視，污染防護重視程度不足。建議在模擬廠房的同時增設人孔蓋開合的操作步驟和防污染步驟，增強作業(yè)人員在此環(huán)節(jié)的熟練程度和防護意識。

4.2 提高人孔蓋板作業(yè)效率

在OT119大修中，進行SG一次側(cè)人孔密封面回裝操作時，由于人員技能熟練度和拉伸設備問題，進行了返工，導致接受了不必要的劑量，相比OT118大修，集體劑量有所明顯。建議改進扳手等設備，提高作業(yè)人員對螺栓拉升、密封面回裝等工作的熟練度，縮短作業(yè)時間并且減少進入作業(yè)區(qū)域的工作人員，有利于集體劑量的最優(yōu)化。

4.3 開發(fā)專用堵板安裝工具

工作人員進入SG一次側(cè)水室，面臨高輻射風險。建議研發(fā)專用堵板安裝工具，比如長距離安裝工具，使工作人員在水室外進行安裝堵板操作，或者用氣囊代替堵板，使用長工具將氣囊放入主管道孔，然后充氣，使其具有堵板的功能，這樣避免了人員進入水室。

5 結(jié)語

實踐證明，通過行之有效的輻射防護措施，加強模擬演練的培訓，提高輻射防護用品的使用，改進操作方式和工器具，可以有效降低工作人員的集體劑量，避免內(nèi)照射的發(fā)生，防止放射性污染的擴散。當然也存在不足之處，需要完善模擬操作培訓，開發(fā)堵板專用工具，使用更好的輻射防護設備，重視現(xiàn)場輻射防護細節(jié)，這樣才能對蒸汽發(fā)生器（SG）一次側(cè)機械作業(yè)的現(xiàn)場輻射防護做到有效可控，實現(xiàn)輻射防護最優(yōu)化的原則。