福清核电101大修集体剂量分析与控制改进讨论

　　摘要：该文介绍了福清核电1号机组首次换料大修的集体剂量情况，并与国内同行电厂同类型机组首次大修集体剂量数据进行了对比，分析了集体剂量偏高的原因，并从运行控制、设计优化、工作安排、人员培训、现场监督和管理等方面提出了一些建议，以期后续改善电厂集体剂量指标情况。
　　
　　关键词：核电厂；大修；集体剂量
　　
　　核电厂大修期间是辐射防护工作最集中、辐射风险高、管理难度最大的阶段，从国内同行电厂的大修集体剂量统计情况来看，此期间集体剂量通常占机组全年总集体剂量的85%~90%.WANO（Word Association of Nuclear Operators）将集体辐射照射剂量作为一项重要的衡量核电厂安全业绩的性能指标。福清核电厂1号机组首次大修，人员、经验都存在欠缺，通过对大修集体剂量的统计跟踪，分析现场管理和剂量控制方面存在的问题，及时提出改进措施，以确保电厂辐射防护业绩指标不断得到改善，工作人员的受照剂量合理可行。
　　
　　1 101大修集体剂量情况和分布
　　
　　福清核电1号机组于2015年10月1日开始进行首次大修，12月28日并网结束，共完成检修约8890余项，最终集体剂量为765.821man·mSv.
　　
　　1.1大修集体剂量按检修阶段分布
　　
　　101大修从解列到并网设置了一系列重要的里程碑节点（如解列、卸料、低低水位、临界、并网等）。大修集体剂量按相关的节点分阶段统计后发现，低低水位阶段和压力容器在役检查阶段集体剂量分别为306.356man·mSv,134.965man·mSv,占大修集体剂量比重较高，分别达到了40%和17.6%.大量的主回路开口作业、阀门检修作业、主回路重大设备近距离的检查维修在此期间开展，这也是高辐射风险、高污染作业较为集中的两个阶段。
　　
　　1.2大修集体剂量按专项、专业分布
　　
　　为对重要专项、专业作业的集体剂量有所了解，核电厂也采取分专项、专业的剂量统计方式。从统计数据来看，压力容器、阀门检修、在役检查、蒸汽发生器、核清洁、保温作业的集体剂量占大修集体剂量的比重较大。
　　
　　同时我们通常认为各类现场检修工作是集体剂量贡献的主要因素，但实际上保温拆装、脚手架搭拆、核清洁作业这类现场配合的工种所占的集体剂量比重不亚于那些主要的检修项目。这些作业过程简单，技术含量不高，但工作量大，是大部分检修工作的前提。在现场辐射水平无法降低的情况，提高工作人员熟练程度，减少保温拆装、脚手架搭拆、核清洁作业的作业时间，是有效降低这些工作人员剂量的一个重要方面。
　　
　　2集体剂量与同行电厂的对比
　　
　　在只考虑工期、辐射控制区人员进出数量影响的条件下，福清1号机组的集体剂量比同行电厂（同类型机组的首次大修）要高。福清1号机组大修集体剂量为765.821man·mSv,方家山1号机组大修集体剂量为630.537man·mSv,红沿河1号机组大修集体剂量为723.2man·mSv,这也反映出福清核电厂在辐射防护集体剂量控制方面还存在改善空间。
　　
　　3影响集体剂量的主要因素
　　
　　根据实践经验，在核电厂，影响大修集体剂量的主要因素见图1.
　　 　　
　　4 101大修集体剂量偏高原因分析
　　
　　根据101大修实际过程情况，对大修集体剂量偏高的原因分析如下。
　　
　　4.1源项控制及机组、系统整体辐射水平
　　
　　大修期间，源项的控制措施不足，机组、系统的辐射水平是影响现场工作人员受照剂量的主要原因。
　　
　　以福清核电与方家山核电101大修期间一回路放化参数对比为例，氧化运行期间产生了较多腐蚀产物，其中Co-58总活度和γ总活度均高于方家山电厂。
　　
　　机组总体辐射水平偏高一方面可能是由于存在燃料元件破损；另一方面，在机组下行时的运行控制方面与电厂大修运行规程规定存在偏差：一回路冷却剂从170℃降到80℃用时过长，同类型机组参考电站通常用时4~5h,在运行规程中明确说明：“当一回路冷却剂温度<170℃，有一种氧化现象，主要会使因科镍燃料组件格架的金属溶入冷却剂，这种产物（尤其是Co58）会增加大修期间的放射性活度”.
　　
　　此外，根据实际测量，发现福清核电101大修RCV系统指数明显高于同类型机组首次大修辐射指数（使用便携式辐射仪表测量采集主要放射性系统具有代表性的点位辐射水平，并取算术平均值，反映的是系统整体的辐射水平。
　　
　　福清1号机组RCV系统辐射指数较高的原因主要如下：在氧化运行后的净化环节，由于腐蚀产物不断剥落，频繁堵塞RCV001FI,需要更换过滤器，在此期间，旁路了1RCV001DE,使得净化无法顺利实施；另外，在氧化运行后期为了加大净化流量，加快净化时间，将过滤器的尺寸由0.45μm更换至5μm,使得部分粒径在0.45~5μm的腐蚀产物无法被有效过滤并在燃料组件、相关管道进行了沉积。
　　
　　4.2检修和技改项目的影响
　　
　　高辐射风险检修项目是影响大修集体剂量的直接原因之一。101大修检修项目较多，期间开展了重要的技改工作，与方家山电厂首次大修相比主要增加的技改项目包括除盐床改造、核一级手动截止阀物项改造、主泵相关工作、高强螺栓更换等。以核一级手动截止阀物项改造（共28台）为例，大部分位置在主泵间测温旁路侧，环境剂量率水平大约在200~400μSv/h,福清101大修期间，总共进行了28台核一级手动截止阀的改造工作（其工序包括切割、打磨、焊接、探伤），单此项工作集体剂量贡献约为46man·mSv.
　　
　　4.3设计不合理导致检修工作集体剂量增加及区域辐射水平升高
　　
　　电厂系统、设备的设计不合理，给现场检修、运行控制带来的不利影响也往往是造成集体剂量增加的一个因素，比如：101大修卸料后反应堆水池排水期间池底残水排水较慢，主要原因是PTR601VB和PTR602VB结构设计不合理导致排水不畅；为加快排水，使用了1PTR005PO排除残水，导致池底残水进入W213房间PTR管道和阀门，W213房间最大热点管道剂量率达到19.1mSv/h,W213是人员经常通行的走道，造成过往人员受到额外照射。
　　
　　由于PTR601VB和PTR602VB结构设计不合理，池底残水排水后PTR602VB沉积热粒子，最大接触剂量率为282mSv/h,拆除PTR602VB集体剂量3.583man·mSv.
　　
　　4.4工序安排不合理，重复工作导致剂量增加
　　
　　现场检修工作量的增多有时候也会因为工序安排不合理或事先没有计划协商好造成。福清核电101大修核清洁专业集体110.858man·mSv,重要的一方面原因是由于与其他部门的工序安排事先没有做好规划，铅屏蔽搭设未考虑保温的拆装或者役检的需求，不得不多次拆装。
　　
　　4.5高放射性废物存放与高放射性废物转运应对不足
　　
　　此外，大修期间会产生大量的高剂量废物，其转运、现场的临时贮存是集体剂量贡献的重要因素。举例如下。
　　
　　101大修期间，原计划在R20m设置400L带屏蔽容器金属桶，用于存放高放射性废物，由于担心屏蔽容器重量过重对R20m地面造成承重影响，改为2个200L金属桶，表面用铅皮包裹，废物转运只能采用人工转运，无法采用吊装方式。101大修产生的大量高剂量废物（多来自堆芯水池去污产生）转运工作同时缺乏专用转运容器，增加了核清洁人员集体剂量。
　　
　　101大修实施28台核一级手动截止阀物项改造，切割下的阀门最大接触剂量率达4mSv/h,且阀门较重不便于运输，由于转运、存储方案不完善，导致运输人员受到较高剂量照射。
　　
　　4.6大修期间检修工作质量的控制
　　
　　良好的工作质量的保证和控制，高效地完成检修工作，是减少工作时间，降低人员受照剂量的重要因素。101大修期间，由于质量控制不到位，检修人员不按规程开展工作，造成部分工作重复开展或进行返工复查，使得工作人员现场工时增加。比如在大修期间，发现核一级阀门物项改造过程中，存在水溶纸在焊接过程中碳化，未及时清除，进而在系统运行过程中形成异物堵塞管道的情况，为此进行了大量的返工排查工作，对整个大修的集体剂量贡献也不容忽视。
　　
　　4.7工作人员个人辐射防护意识不足
　　
　　对于工作人员本身来说，其防护技能和意识也是影响其受照剂量的因素。在101大修期间，部分工作人员还存在个人防护意识不足、不遵守辐射防护要求规定的情况，如工作人员进入辐射区域不进行辐射水平测量，对现场辐射防护措施不按要求执行；不注意高剂量区域快速通过指示牌，不按要求快速通过；工作人员不执行低剂量待命要求，在高辐射区域讨论工作；工作产生的高剂量部件不按要求进行转运，遗留在工作现场，给其他靠近现场的工作人员造成额外剂量等。这些细小的行为偏差，短期或单项工作来看可能给个人贡献的剂量不大，但考虑到整个大修时间跨度长（101大修88.3天）、辐射控制区工作进出人次频繁（101大修高峰期约每日1500人次）来看，最终给大修总的集体剂量的贡献也不容小视。
　　
　　5集体剂量控制改进措施建议
　　
　　从福清核电101大修的过程和结果来看，从以下方面制订相应的措施，对今后降低机组大修集体剂量指标有重要意义。
　　
　　5.1优化放射性控制，降低机组整体辐射水平
　　
　　大修期间对机组下行期间提前制订好放化指标控制优化方案，包括运行操作严格按照操作规定进行操作，尽量缩短机组降温的时间。氧化运行开始前关注RCV001FI压差和KRT010MA剂量数据，评估是否在氧化运行开始前更换RCV001FI;提前做好RCV001FI更换准备，减少更换次数和时间；尽量使用0.45μm滤芯，合理评估是否使用5μm滤芯替代0.45μm滤芯来加快净化时间以实现主线工期。
　　
　　5.2设计改进和相关现场控制
　　
　　对于设计上存在的缺陷可能导致剂量增加的情况，应通过设计变更或采取其他技术手段、加强现场管理来补救，比如：为解决换料水池池底残水排水不畅问题，对PTR601VB和PTR602VB实施技改，变更阀门结构。
　　
　　5.3合理选择技改时机
　　
　　对于新建电核电厂来说，从外部经验反馈或调试实践中发现的一些有必要开展的系统设备部件的技术改造工作应尽量选择在机组尚未带核运行期间开展，此时现场尚未有辐射水平，从剂量控制角度来说，是最理想的变更时机。
　　
　　5.4优化工序安排大修期间各项工作安排
　　
　　次序的先后优化有利于降低检修人员受照剂量。结合101大修实践，可优化并合理安排保温、役检、屏蔽搭设的时间窗口，确认热停堆期间首先实施保温拆卸，然后由役检人员对需要检查的设备进行标记，核清洁人员确认不遮挡标记区域的前提下实施铅屏蔽，避免重复实施铅屏蔽。
　　
　　5.5提前制订好高放废物临时贮存、转运方案，定制专用屏蔽容器
　　
　　对大修期间放射性废物存放点进行优化，避免在人流比较集中的区域设置存放点，对过往的人员造成额外的剂量，同时提前设置铅屏蔽，减少存放点设置人员的剂量；另外采购和定制一些专用高剂量废物存放容器；根据实际情况，提前制订好高剂量废物转运方案（包括运输包装容器、路线等）严格把控高剂量废物运输工作。
　　
　　5.6提高工作人员技能以及安全防护意识
　　
　　工作的质量和人员技能是现场工作时效的主要因素，因此，必须一方面通过技能培训提高人员技能，另一方面要通过质量控制管理保证工作质量。
　　
　　在大修期间，可将同行电厂大修辐射防护案例增加到辐射防护基本授权课程中，同时针对运行巡检、隔离等作业开展专项辐射防护培训，提高运行人员识别辐射风险的能力和个人防护的意识。另外可编制一些辐射防护违章违规示例手册，发给大修人员学习。在大修现场，可张贴一些违规违章安全示例，创造良好的安全氛围。
　　
　　5.7完善辐射防护控制及监督措施
　　
　　作为核电厂大修集体剂量控制管理的直接部门，辐射防护管理部门还可以采取以下管理措施。
　　
　　在大修期间编制剂量日报并分析其变化趋势，及时发现个人剂量异常并进行调查和改进。
　　
　　优化EPD累积剂量报警值和环境剂量率报警值，根据工种和机组状态的不同重新调整设置了不同的日累积剂量报警值和环境剂量率报警值，使得人员单日剂量控制更合理。根据现场实际情况增设低剂量待命点并在厂房图纸中标记张贴至现场，便于工作人员寻找就近的低剂量待命区域待命，降低待命人员的受照剂量风险。
　　
　　考虑有一定数量的“新人”首次参与大修，对辐射风险的认识和个人防护能力存在欠缺，要求“新人”选择贴有特定标识的安全帽，便于辐射防护人员对“新人”进行重点关注，对其不恰当的辐射防护行为进行现场监督指导。
　　
　　电厂辐射防护监督部门制订大修期间巡视和观察指导制度，对检修现场工作进行监督和观察，及时发现有可能导致剂量增加的人员行为偏差，对相关偏差采取通报、整改跟踪，形成闭环管理。
　　
　　6结语
　　
　　集体剂量的控制须关注每一个人在每一项工作当中承担的辐射风险，应严格把控工作过程中的每一个环节；集体剂量的控制涉及运行、化学、检修、计划、辐射防护等各个部门、专业，需要电厂各个部门共同努力，不断总结实践，完善管理措施，优化技术方法。
　　
　　参考文献
　　
　　[1]杨茂春，陈德淦。大亚湾核电站大修中职业照射控制的实践与经验[J].辐射防护，2004,24（3）：144-154.
　　[2]何兴旭，徐宏明，姜建其。秦山一厂换料大修的集体剂量分布及降低措施[J].辐射防护通讯，2013（1）：1-7.
　　[3]朱明山，王志兵，李中华，等。田湾核电站大修集体剂量控制经验[J].辐射防护，2014,34（4）：258-264.