核电厂大修职业照射调查分析与控制优化

平萍 ,唐平

摘要：核电厂大修是核电站生产活动的一个特殊运行阶段，同时也是核电厂辐射防护工作最集中、辐射风险和集体剂量较高、管理难度最大且容易发生各类事件的阶段。本文对国内某核电厂大修职业照射的特点进行分析，通过对参与核电厂大修人员辐射防护规章制度的安全理念进行强化和培训，重视大修源项控制，不断总结和优化，持续改进了核电厂大修辐射控制，将核电厂大修辐射防护剂量水平控制的合理可行尽量低。

关键字：大修; 辐射防护; 实践; 优化策略

一、大修职业照射剂量数据分析

压水堆核电机组根据燃耗情况，每隔一定周期进行停堆换料操作，同时在这一段时间对其他设备进行预防性和纠正性维修。随着运行机组数量的不断增加，机组大修次数也不断增加，参加大修的人员数量剧增，职业照射人员个人剂量和集体剂量[1-2]也不断增加。图1是该核电厂2015-2019年的大修集体剂量与年度总集体剂量的总体概况。

图1 电厂大修集体剂量与年度总集体剂量的总体概况

从图1可以看出，核电厂集体剂量贡献主要来自机组换料大修。大修是核电厂辐射防护工作最为集中、辐射风险和集体剂量较高，同时管理难度最大且最容易发生事件的阶段。如何将机组大修期间的集体剂量和最大个人剂量控制好，成为全年辐射防护管理提升的重要关键。

二、大修职业照射特点及实践

核电厂每次大修均有近七八千项工作，涉及到运行，维修，维修支持，保健物理等不同专业 [3]。从统计数据可知，个人剂量大的人员主要集中于维修机械人员及承包商、在役检查人员和维修支持的保温脚手架人员。同时这部分人员流动性强，有可能流转到其他核电厂再次参与大修，需要对其年度个人照射剂量加以重点监控和关注。

（一）辐射防护管理的制度建立和培训应用

该核电从投产以来，经历了上百次大修，从历史数据可以看出，该核电厂的辐射工作控制是卓有成效的，没有发生过超过法定剂量限制和大面积污染的事故。这一切的成就首先要归功于该核电有一套完备的管理体系和培训体系[4]。参与大修的人员涉及面广，各类人员的辐射防护素养和安全意识参差不齐。特别是近些年，现场的大部分放射性检修工作由承包商人员执行，通过提高这部分工作人员的职业素养和核辐射防护安全意识，可以有效的降低核电厂大修集体剂量和个人照射剂量。

1.建立完备的管理程序规范工作人员行为

核电厂个人剂量监测工作主要以《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》（GB18871-2002）、《核电厂职业照射监测规范》（GBZ232-2010）、《核电厂运行期间的辐射防护》（HAD103/04）等作为指导原则，遵照《辐射防护大纲》（RP-QS-1）的要求开展各项工作。通过制定并执行完善的个人剂量监测管理程序，确保辐射防护满足国家法律法规和标准的要求，积极开展辐射防护最优化，确保人员剂量合理可行尽量低，持续提高辐射防护绩效。

2.加强培训，提高工作人员辐射防护意识

随着运行机组的增多，大修次数增加，需要参与大修从事放射性工作人员相应增加，职业照射监测的人员数量逐年递增，图2是该核电厂职业照射个人剂量分布统计情况。

图2 2019年度个人剂量分布情况

从图2可以看出，年度个人剂量小于1mSv的人员占比较大。这些人员主要集中在机械检修、拆保温人员、脚手架人员、核清洁人员、运行操作人员、在役检查和辐射防护等专业人员。在这些从事放射性工作人员中，部分人员在从事核电站工作前缺少足够的辐射防护培训和辐射防护专业知识。因此对参与核电站工作的人员加强辐射防护培训和组织经验反馈案例学习尤为重要。该核电站自投产以来，始终坚持全员参与，同时注意研究和吸收国内外同行在辐射防护方面取得的成就和取得的实践经验，结合自身特点，通过课堂授课、现场实操以及工作监督将辐射防护知识、技能和经验贯穿工作的全过程，为辐射防护工作取得优良的业绩打下了坚实的基础。

（二）充分借鉴历史数据，积极介入

在大修过程中存在放射性环境的厂房主要集中于反应堆厂房。因此，加强对大修期间反应堆厂房的辐射防护管理对优化大修集体剂量有着重要的意义。

1.厂房内辐射分区的动态调整

辐射分区[5]是核电厂职业照射控制和管理的重要管理手段，核电厂辐射防护管理将控制区分为绿区、黄区、橙区和红区，这样的设计基于保守角度考虑满功率运行情况下的辐射风险，满功率时反应堆厂房被划分为红区和橙区，但反应堆厂房的辐照分布随着反应堆功率变化也将发生较大的变化。大修期间，反应堆停运，核燃料转移到乏池内，辐照风险大为降低，此时如果仍将反应堆全部按照红区和橙区管理，大修工作则无法顺利完成，特别是部分重大设备均分布在反应堆厂房内部。因此根据大修期间不同区域的辐射水平适时对反应堆厂房的辐射分区进行动态调整非常必要。

2.工作准备积极介入

从辐射防护的全过程观察结果可以知道，在现场检修工作实施过程中，熟练工受照射剂量（单任务）较低，开工前经过充分准备的集体受照射剂量较低。

首先，工作提前介入。大修前的准备阶段工作负责人要联合辐射防护工程师一同对检修对象所在区域历史环境剂量率分析，对此项工作的集体剂量综合评估，提出相应的屏蔽优化措施和改进建议；同时加强对工作组成员个人累积剂量分析，对那些年度累积个人剂量接近年度剂量管理目标的工作组成员的工作时间加以限制。另外大修计划人员要合理安排高剂量区域作业的窗口，对重大的专项检修工作流程进行优化，避免高剂量区域工作交叉，减少不必要的受照射时间，确保每项工作一次性保质保量完成，避免出现返工以及重复执行的现象。

其次，充分发挥师带徒的传帮带作用。从统计数据上看，历次大修过程中，部分熟练工的个人大修累积剂量较高。因此尽可能的安排一些年度累积剂量较低的检修人员去完成部分辐射水平较高但对检修技术要求较低的作业项目，确保那些对技术要求高且剂量率高的项目能够高质量的完成。通过现场的实操，经验的积累，可以充分提高年轻工作人员的作业技能，缩短高剂量区域的作业时间对辐射防护最优化起到积极作用。

最后，对重点检修项目，可以成立专项组编制具体的辐射防护最优化方案，实施ALARA分级管理。80%—20%规律同样适用于核电站的辐射防护工作，大修中20%工作项目产生80%的集体剂量，余下的80%的工作项目产生20%的集体剂量。根据历次大修项目剂量统计规律，工作执行部门应预先制定专项方案，做好人力，物资准备，必要的情况下可以进行模拟训练，提高工作的熟练度，减少被辐照的时间，降低集体剂量。

（三）源项控制，合理降低工作环境剂量率

该核电厂自投产以来，在辐射源项控制[6-7]方面进行了许多有益的尝试，并取得了明显的效果。最主要的控制措施有：大修时降低核岛厂房内的辐照水平对一回路进行氧化运行、腐蚀产物的控制与去除，以及采取有效措施降低局部热点的剂量率等。

1.停堆过程中腐蚀活化产物的控制

压水堆核电站的辐射源项主要来自一回路和化学容积控制系统等设备的腐蚀活化产物，有效控制这些腐蚀活化产物，可以有效减少工作人员在检修过程中的辐射照射。如果不能对其去除，这些腐蚀活化产物将会沉积到系统设备的各个位置，形成热点，增加设备的污染和人员的辐照剂量。在停堆运行过程中， 通过加入强氧化剂H2O2，在主系统中建立酸性环境，使得腐蚀活化产物（主要核素是Co-58）从燃料包壳和堆芯吊篮外表面快速一次性脱落溶解。脱落的腐蚀活化产物经过化学和容积控制系统的过滤器和净化床去除。具体的氧化运行数据如图3所示。

图3大修氧化运行测量数据趋势图

2. 局部热点，制定专项方案降热

在大修过程中，时常会遇到某些剂量率特别高的热点，这些热点的存在，一方面影响了现场工作人员的工作效率，另一方面会大大增加检修人员的个人剂量和集体剂量，因此专项降热，可以一举两得。为做好这类源项的控制工作，电站通过成立专项工作组，多个专业协调配合解决源项的控制和管理。该厂某次大修对核岛阀门RCP355VP制定专项降热方案，成功将“热点王”剂量率降低至1．2mSv／h，环境剂量率从4.2mSv／h最终降至0.2mSv／h。这套方案的实施既可以降低附近项目检修的集体剂量，也符合辐射防护ALARA原则。

（四）充分利用数据信息化，精准服务大修

大修期间，现场辐射水平动态变化，检修工作错综复杂，仅仅依靠工作人员的经验和技能水平是不够的，充分推进和利用数字化核电，有利于在复杂的工作场景中对大修工作合理规划，在提高工作效率的同时合理尽可能的降低大修辐照剂量。

大修期间，现场辐射水平、热点分布以及相关区域的分区实时通过网络发布，工作人员可以查看相关数据，如控制区内人员数量、作业内容、个人剂量、集体剂量、工时以及最大个人剂量等。同时通过大修日报、大修辐射专题会议纪要及时向各专业通报大修过程中的污染情况以及安全监督违章和整改等信息，并对辐射异常进行分析，限值提醒，对重点辐射工作予以提醒和督查。

通过可开发软件，在大修中实现可控的辐射防护目标管理，包括集体剂量管理，个人剂量管理，检修项目剂量管理等。依据公司的局域网，可以查看当前或者历史的任意时刻在辐射控制区内工作的详细情况。同时借助于辐射工作许可证，将工作组人员定位到具体的房间和检修设备，同时根据历史数据动态评估和设置的剂量限制，管理人员随时可以掌握工作组人员的剂量变化，可以避免部分工作组人员受照剂量超限。

三、优化策略分析

虽然我们的辐射防护有了长足的进展，但在核电厂大修实施过程中，辐射防护工作也遇到了一些问题，给辐射防护人员的管理造成了一定的困扰。

（一）系统独立，无法实现信息共建共享

随着辐射防护管理工作的要求越来越高，管理更加科学化，信息化，如何最大化的利用现代化的信息技术实现业务流程自动化，尽量减少人工干预，变得越来越迫切。由于各种原因，国内各电厂的辐射防护供货商不一致，带来了软件和硬件的多样化，在群堆或多电厂运行模式下，难以使辐射控制与监测基于同一管理软件、统一的核心数据库及相应的管理方式进行统一管理

[8]，这一现象在群堆管理上显得尤为明显。由于各个核电基地无法实现实时的信息共享，就存在部分人员在甲核电基地完成大修工作后，到乙核电基地继续参加大修工作，年度职业照射剂量存在超过国标规定限制的风险，迫切需要加强顶层设计[9]，建立一套统一的辐射职业照射信息管理系统，实现信息共享。

（二）增加设备弱贯穿辐射监测

《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》[10]（GB18871-2002）规定：眼晶体一年不得超过150mSv；皮肤和四肢（手和脚）不得超过500 mSv。国际原子能机构IAEA于2014年7月19日发布了新的国际基本安全标准IBSS，其中对眼晶体剂量限值作出了新的规定：连续5年眼晶体接受的年平均当量剂量不超过20mSv，并且任何单一年份内当量剂量不超过50mSv[11]。国际基本标准对眼晶体剂量限值的降低，提高了对眼晶体剂量监测的必要性。在该厂多次大修期间，辐射防护人员对泵类设备、蒸汽发生器、反应堆换料水池以及阀门类设备的弱贯穿辐射进行了监测[12-14]，同时参考同类型核电厂的辐射调查结果，根据新的眼晶体剂量限值和皮肤剂量限值，结合设备检修场所剂量率、检修人员工作时间长度和穿戴防护用品情况，建议对主泵、蒸汽发生器及余热排出泵的检修人员、换料水池去无人员及部分阀门检修人员除了佩戴Hp（10）剂量计外，同时佩戴Hp（3）剂量计和Hp（0.07）剂量计，特别是从事β（>0.7Mev）高能辐射的工作人员应该开展眼晶体和皮肤剂量监测。

（三）新技术应用

实验室数据表明[15-16]，对压水堆常用材料316L奥氏体不锈钢、镍基690合金和304奥氏体不锈钢进行的一回路模拟高温高压工况下进行注锌腐蚀试验，试样在含锌溶液中的腐蚀称重比无锌的溶液中的低，说明Zn2+减缓了腐蚀速率。同时测得表面氧化膜中Co的含量降低，说明氧化膜中Zn对Co有一定的置换作用，且形成了更为稳定的含Zn的尖晶氧化物。注锌试验结果为核电厂水化学采用加锌提供了技术依据，对改变核电站材料氧化膜辐射能够起到积极作用。

结语

核电厂大修职业照射控制可以通过严格的辐射防护管理制度和加强培训，以及不断的辐射防护工作实践和经验反馈积累，使辐射防护水平不断得到提升和完善。但随着核电规模的不断增大和人类对核电的进一步认识，迫切需要加强职业照射控制的顶层设计，加强与国际相关机构合作，对最新的技术动态更新持续关注跟进。

参考文献

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