福清核電廠放射性流出物排放管理實踐

王 寶，蔡金平

（福建福清核電有限公司，福清 350318）

《中華人民共和國核安全法》《放射性污染防治法》《水污染防治法》《海洋環境保護法》《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》（GB 18871-2002）、《核動力廠環境輻射防護》（GB 6249-2011）、《核電廠流出物放射性監測技術規范（試行）》（國核安發〔2020〕44 號）等法規標準對核電廠流出物排放管理和流出物監測進行了相應規定。

核電廠運行時不可避免地要向環境排放放射性流出物。核電廠營運單位需要采取一系列切實可行的管理措施，以提高流出物分析的準確性，可控地進行放射性流出物排放，確保排放過程和結果都能滿足國家法律法規的要求。

福建福清核電廠建有4 臺M310 堆型核電機組和2 臺華龍一號堆型核電機組，截至2021年已實現5 臺機組商業運行。自1 號機組帶核運行以來，福清核電高度重視放射性流出物排放管理工作，在放射性流出物取樣、分析等工作上不斷優化，采取一系列措施確保放射性流出物排放100%合規。

本文介紹了福清核電廠放射性流出物管理實踐，可為國內同行核電廠放射性流出物管理提供參考借鑒。

1 福清核電放射性流出物管理實踐

1.1 普及放射性流出物管理知識

提升核安全最根本、最有效的措施是提升工作人員的安全意識，避免人因失誤。核電廠所有工作人員都要進行入場安全培訓，長期工作人員還要每2 年復訓一次，培訓考核通過后才能從事相關工作。福清核電在人員入場基本授權必修課程《應急響應一級》中增加了放射性流出物相關概念和相關法律法規規定內容，職工必須掌握這些內容才能上崗。此舉可讓核電廠工作人員了解放射性流出物相關知識，確保相關知識融入工作人員的“工作常識”中。針對放射性流出物管理，福清核電現場已完成從“放射性流出物管理部門向生產一線部門提要求”到“生產一線部門向放射性流出物管理部門提需求”的觀念轉變。

放射性流出物排放相關的法規標準條款較多。福清核電將放射性流出物相關的法規標準條款編制成《放射性流出物宣傳手冊》［1］并向生產一線員工分發。該手冊不但在福清核電公司生產領域內廣為流傳，還得到華東核與輻射安全監督站的肯定，并在國內同行核電廠推廣使用。

此外，福清核電在內部《換料大修手冊》［2］中增加了“放射性流出物排放審批流程”，并在大修開始前對各專業大修接口人員進行宣貫，使“確保大修期間放射性流出物排放100%合規”的要求深入人心。

1.2 建立標準化流出物實驗室管理體系

實驗室認可（CNAS）被世界上大部分國家視為分析技術能力的體現，有助于實驗室的標準化管理并產出準確的分析數據［3，4］。

福清核電流出物實驗室在2017 年引入CNAS 管理體系，于2019 年3 月取得認可證書（證書號：CNAS L12041）。引入標準化的實驗室管理體系后，流出物實驗室建立更加規范的人員培訓和管理流程，制訂年度儀器維護計劃、分析質量控制年度計劃、分析方法確認等措施，使實驗室人、機、料、法、環都處于可控狀態，最終得到準確的分析數據。

1.3 提高流出物取樣分析準確性

福清核電流出物實驗室建立了一套從流出物取樣到排放量統計報告全程可計量溯源的體系。

對于放化儀器標定用的放射源，采用最終可溯源到中國計量院的雙放射源進行交叉比對，確保放射源證書數據可信。對液態流出物中γ 核素所用的馬林杯源和氣態流出物中惰性氣體分析所用的標準源，由福清核電提供器具給放射源制作單位，確保放射源盛裝容器與現場樣品使用容器保持一致。

對于流出物實驗室儀器，除了定期檢定外，還根據《電離輻射監測質量保證通用要求》（GB 8999-2021）以及CNAS 體系要求制定儀器年度質控計劃，通過質量控制手段確保儀器分析過程穩定。

對于液態流出物，取樣前核實排放槽中流出物在排放前充分混合，以確保取到有足夠代表性的樣品；取樣后用經計量檢定的器具量取與放射源相同體積的樣品用于分析，以確保樣品體積讀取準確。對于氣載流出物中的惰性氣體，在用密封氣體罐取樣后，用經檢定的壓力表測量罐子內部真實壓力，進而換算成標況氣體體積，最終算出惰性氣體放射性活度濃度。

對于所有流出物排放相關的流量計等，均制定清單跟蹤檢定，以確保不遺漏；對于無法檢定的設備，制定廠內校準或者定期交叉比較的措施，以確保放射性流出物排放體積計算準確。

對于《核電廠流出物放射性監測技術規范（試行）》中與取樣分析相關的要求，福清核電聯合國內部分核電廠逐條制定整改清單及行動項，以確保監管部門的要求得到落實。暫時無法落實的要求，如55Fe、89Sr 等分析項目，福清核電已在行業內部率先與國內科研院所合作開發對應分析方法，計劃于2022 年投入使用；對于煙囪、取樣管線中的溫度濕度測量要求，福清核電在行業內部率先開展相應技改工作，目前已進入變更方案編寫環節；對于氣載流出物取樣管線沉積率論證要求，福清核電也在行業內部率先與國內科研院所開展合作，目前已完成現場試驗，計劃在2022 年完成評估報告。

1.4 提升流出物取樣工作效率，保障取樣人員職業安全

核電廠在正常運行期間，RX 廠房（反應堆廠房）內一些大型轉動設備內加注的油脂會分解產生一氧化碳，高溫管道保溫棉等材料在高溫下會分解產生甲醛等有毒有害氣體。為確保大修期間進入RX 廠房的檢修人員的工作環境滿足相關法規要求，核電廠在大修前需要對RX廠房進行一氧化碳、甲醛等有毒有害氣體測量，以判斷RX 廠房內這些有毒有害氣體含量是否滿足工作人員進入檢修的要求。2019 年以前執行此項工作時，核電廠工作人員通過隨身攜帶便攜有毒有害氣體測量儀表到RX 廠房內進行測量，此時反應堆還處于運行階段，人員工作環境溫度高、噪音大、有放射性照射風險。為確保取樣人員安全，需要采取許多額外防護工作，此項工作效率較低。

為解決這一問題，福清核電流出物取樣人員研發了一套RX 廠房（反應堆廠房）有毒有害氣體測量裝置。該裝置可以充分利用核電廠安全殼內大氣監測系統在RX 廠房外的放射性流出物取樣管線，在取樣管線上串聯一個可拆卸的可窺視容器（容器內固定便攜式有毒有害氣體監測儀）來實現有毒有害氣體實時在線測量。目前該裝置已獲得國家實用新型發明專利授權［5］。

1.5 降低放射性流出物取樣帶來的核安全風險

1.5.1 煙囪惰性氣體定期取樣

按M310 堆型系統設計，在進行煙囪惰性氣體定期取樣的過程中，偶爾會觸發煙囪在線監測氣載流出物放射性儀表流量低信號，并同時在共用煙囪的兩臺機組上產生一個報警，該報警記錄為雙機組IO2［核電廠所有與各個運行模式相關安全要求不一致的情況（要求的安全功能不可用或超出正常運行限值）均被稱為“事件”，通常也簡稱“不可用”，英文縮寫為IO。這些事件，根據其涉及的安全功能的重要程度，被分為兩組，即IO1 和IO2］。一旦每臺M310堆型核電機組在不同系統上同一時間存在5 個IO2 事件，該機組需降功率處理，若不解決報警問題將可能影響核電機組安全穩定運行。為控制核電機組核安全穩定運行，每次執行煙囪定期取樣時都需排計劃、按占用雙機組IO2 進行控制。該取樣工作常常與其他占用IO 的核安全相關工作安排產生沖突，影響其他重要工作的開展。為解決這一問題，福清核電設計了一套避免煙囪惰性氣體取樣產生雙機組IO2 的裝置，該裝置使用后，煙囪惰性氣體取樣會產生雙機組IO2 報警的問題徹底成為歷史。目前，該裝置已通過國防科學技術成果鑒定。

1.5.2 反應堆廠房泄壓前空氣取樣

核電廠反應堆廠房內空氣的壓力在日常運行過程中會緩慢上升，上升到一定程度后需要進行泄壓排放。執行氣體泄壓排放前的放射性碘取樣時需要使用專用碘取樣器，該碘取樣器因設計原因，易出現密封圈密封不嚴導致反應堆廠房泄漏率異常，從而嚴重威脅核電廠第三道核安全屏障的完整性。福清核電現場出現過多次因碘取樣器密封不嚴導致反應堆廠房泄漏率異常的情況，為徹底杜絕此問題，福清核電設計了碘取樣器打壓裝置。在布樣前對碘取樣器進行打壓試驗，確保無泄漏后再拿到系統中進行布樣。使用該裝置后，福清核電徹底避免了因碘取樣器缺陷導致的安全殼泄漏率異常問題，保障了核電廠第三道安全屏障的完整性。

1.6 開發放射性流出物排放管理軟件，提升管理效率

隨著核電廠群堆運行方式的普及，如何確保核電廠放射性流出物合規排放是各核電廠營運單位需要重點考慮解決的問題。

1.6.1 確保排放流程合法合規

隨著監管部門對核電廠營運單位放射性流出物管理要求的不斷提高，僅靠制定公司內部管理要求和提高人員技能已無法適應新的形勢。液態流出物取樣前打循環時間、液態流出物排放時海水潮位、與同一基地內其他系統排放是否有沖突、排放指標是否滿足限值要求，這些都是核電廠環境影響評價報告和最終安全分析報告中明確規定的條款，國內大部分電廠對此只能通過人員手動控制，極易造成放射性流出物排放違規事件［6，7］。

針對上述問題，福清核電開發了放射性流出物排放管控軟件，使涉及流出物排放的相關法規以及電廠內部管理程序相關約束性條款全部內嵌到軟件中，只要排放條件不符合要求，放射性流出物排放流程就無法繼續流轉，從根本上確保了放射性流出物排放過程合規。

1.6.2 確保排放總量滿足排放限值要求

GB 6249-2011 規定：核動力廠的年排放總量應按季度和月控制，每個季度的排放總量不應超過所批準的年排放總量的1/2，每個月的排放總量不應超過所批準的年排放總量的1/5。

核電廠放射性流出物排放大部分是需求排放，機組生產有需要時才進行排放。執行排放前，應對待排放的放射性流出物排放總量進行預測，提前判斷本月及本季度的排放總量是否符合GB 6249-2011 的規定。為此，福清核電內部設定了更為嚴格的排放量管理目標值并設計了放射性流出物排放量預測表，每次按最大排放體積預測排放量，與歷史累計排放量相加，要求月度排放量不超過排放管理目標值的20%，季度排放量不超過管理目標值的50%，年度排放量不超過排放管理目標值。如有數據超出以上范圍，在管理目標值余量和排放比例表中會自動變紅，以提醒放射性流出物排放審批人員。

2 核電廠放射性流出物管理體系建設實施效果

2.1 核安全文化意識得到顯著提升

福清核電現場已完成了從“放射性流出物管理部門向生產一線部門提要求”到“生產一線部門向放射性流出物管理部門提需求”的觀念轉變。福清核電對放射性流出物管理采取的宣傳措施被華東核與輻射安全監督站肯定，在行業內部廣受好評并在同行電廠推廣使用。

2.2 流出物實驗室管理水平得到顯著提升

流出物實驗室將國家法律法規相關規定分解為易于崗位分析人員使用的工作細則，并與CANS 認可體系相關要求相結合，在不斷實踐中探索出了一套行之有效的實驗室管理體系。該體系自實施以來，實驗室質量控制活動多樣化開展、促進實驗室管理體系持續改進、實驗室人員質量意識顯著提高［3，4］。該體系在2019—2021 年間通過三批次國內外部專家的肯定并一次性通過CANS 首次評審、監督評審和復評審。

采取一系列提高取樣分析準確性措施后，放射性流出物實驗室在歷年參加同行實驗室間比對以及國家組織的放射性流出物分析技能考核中均取得滿意結果。

2.3 人員工作效率得到顯著提升

使用“反應堆廠房放射性氣體中有毒有害氣體連續測量裝置”后，RX 廠房有毒有害氣體測量工作由原來的多人多部門6 個小時才能完成降到1 人半個小時就能完成，工作效率提高近72 倍。

使用“碘取樣器打壓裝置”后，在相同條件下，反應堆廠房查漏工作由原來需要3-4 個部門至少10 人配合2-3 天才能完成，變成只需一個人30 分鐘就能搞定，工作效率至少提高320 倍。

使用“避免煙囪惰性氣體取樣產生雙機組IO 裝置”后，煙囪惰性取樣的工作量由原來的3人1 天時間變成2 人1 個小時，工作效率提高12 倍。

2.4 核安全風險水平顯著降低

使用“避免煙囪惰性氣體取樣產生雙機組IO 裝置”后，煙囪取樣不再產生雙機組IO，提升了放射性流出物排放監測核安全設備可用率。

使用“放射性碘取樣器打壓檢漏裝置”后，反應堆廠房泄壓前空氣取樣導致反應堆廠房泄漏率異常的次數由2019 年的3 次降為2020—2021 年期間的0 次，提升了核電廠第三道安全屏障的可靠性。

2.5 具有明顯的經濟效益和社會效益

使用“避免煙囪惰性氣體取樣產生雙機組IO 裝置”后，每年可為公司節約人力成本約20萬元；使用“放射性碘取樣器打壓檢漏裝置”后，每年可為公司節約人力成本約15 萬元；使用“反應堆廠房放射性氣體中有毒有害氣體連續測量裝置”后，每年可為公司節約人力成本約19萬元。

使用“避免煙囪惰性氣體取樣產生雙機組IO 裝置”后，煙囪惰性氣體取樣時不再產生報警，惰性氣體取樣體積隨即可以從原來的5 L 增加到約7 L，煙囪惰性氣體取樣體積增加20%。根據放射性活度濃度計算公式可知，在惰性氣體體積增加20%時，惰性氣體檢測限降低約20%。因煙囪惰性氣體排放總量=惰性氣體放射性活度濃度×排放總體積，在排放總體積不變的條件下，降低惰性氣體放射性活度濃度20%可實現降低惰性氣體排放統計量的20%。

核電廠放射性流出物排放數據向社會公開后，降低惰性氣體排放量可以直接體現在減排數據上。此舉可提升社會公眾對核電廠放射性廢氣排放工作的認可，加強核電廠在環境保護領域有作為的形象，具有一定的社會效益。

3 結論

自福清核電實施針對放射性流出物的各項管理措施以來，國內有多家核電廠前來調研取經。同時，福清核電的這些管理措施也得到了同行的充分肯定。這些管理實踐有助于各核電廠參考并形成一套完善的放射性流出物管理制度，在一定程度上落實了國家環境保護戰略，有助于核電廠營運單位落實國家核安全監管要求，有助于提高社會公眾對國家核安全的認可度，同時產生一定的經濟效益和社會效益。