核燃料后处理放化实验设施分析条件建设

魏 艳，周常新，安洪军，王 欣，朱玲凡，李卫民

（中国原子能科学研究院，北京 102413）

0 引言

核燃料后处理放化实验设施（China Reprocessing And Radiochemistry Laboratory，CRARL）是国家级核燃料后处理实验研究基地的组成部分，是我国后处理放化人才培养的重要场所和对外交流的窗口。CRARL 主要用于开展动力堆乏燃料后处理工艺流程研究，工艺流程分析是工艺流程研究的重要组成部分，是工艺的“眼睛”。为保障准确考察工艺流程性能和产品质量，在CRARL 内开展分析条件建设，配备大量高精尖分析设备，用于后处理流程各工艺过程研究。如采用多接收电感耦合等离子体质谱（MC-ICP-MS）对元件溶解液进行分析，采用拉曼分析仪分析后处理样品中的铀，采用热重分析仪对铀、钚产品进行分析，采用核磁共振谱仪对后处理流程中TBP 降解物及聚合物进行分析等。

在分析条件建设过程中，需要明确以下事项：

（1）分析条件建设过程中各相关单位职责分工。

（2）后处理工艺流程研究在CRARL 现有基础上，对分析设备的需求。

（3）分析设备安装对实验室的要求。

（4）如何开展分析设备的安装、调试和验收工作。

（5）在放射性区域如何安全地开展分析条件建设。

为了保障分析条件建设顺利开展，针对以上需要明确的事项，在分析条件建设实施前建立组织机构，明确了职责分工，制定管理程序，以规范实施过程。在实施过程中开展分析设备需求分析[1]、设备采购、实验室设计和施工、设备安装调试验收[2-5]等工作，保质保量地完成分析条件建设任务。

1 建立分工协作的组织机构

为开展分析条件建设，成立工程部。在工程部的组织下，秉承“小核心，大协作”的模式，充分发挥研究室的技术专长，各司其职。实施过程中，以工程部技术管理组为核心，负责组织协调设备的采购、实验室设计、设备的安装调试及验收工作，由各研究室根据工艺流程提出分析设备采购需求和性能指标需求，在采购、设计输入、设计输出、设备安装调试及验收中进行技术把关，确保分析设备满足工艺流程分析需求。在分析设备需求确定后，工程部通过委托书向研究室进行任务分配，明确双方职责、责任人和接口管理方式。

2 建立项目管理体系

根据组织机构和职责分工，工程部建立质量保证管理体系，梳理各项工作管理流程，编制质保大纲，制定管理程序，如《合同管理程序》、《采购实施细则》、《三方接口管理程序》、《设计变更控制程序》、《现场管理程序》、《工程部应急预案》等，确保分析条件建设有序实施。在实施过程中严格执行管理程序，确保项目实施过程中的各项工作处于受控状态。

3 明确分析设备需求

结合各研究室专业特点，向研究室征集分析设备采购需求，进行论证后明确设备采购需求，纳入采购计划。对采购计划内的分析设备，根据分析设备采购的特点和性质，结合研究室专业特点，对采购任务进行分配。工程部负责设备的采购，研究室负责采购过程的技术支持。采购任务技术支持部分，工程部以《采购委托书》的形式向研究室下达任务，委托书包括采购物项名称、技术指标、数量、采购期限、采购形式、采购过程中接口管理流程等。受托研究室指定专人对采购物项技术部分负责，并按照委托书要求及工程部采购要求开展工作。

4 明确分析设备安装条件

在分析设备采购合同签订后，按照设备厂家提供的安装使用条件，多方协作，进行配套条件建设，同时考虑使用时的实验室布局要求，向设计院提出设计输入，进行实验室改造设计。设计输入包括实验室内部布局、光照要求、试验平台要求、用气要求、通风要求、洁净度要求、温湿度要求、振动要求、电气要求等。在设计过程中需考虑以下因素：分析设备尽可能选择阴面房间，避免阳光直射；设备尺寸大小、材质、形状等；设备用气气源、气路等；新增通风设施的安装位置、通风量是否满足设备运行要求等；正常工作温湿度范围和波动；设备振动、防振、远离振动源要求；由于大部分设备用于放射性样品分析，同时实验室已开展放射性实验，在进行设计输入时，必须考虑放射性通风系统对接改造及分析设备封闭式操作要求、放射性样品运输路径等[6]。如时间分辨荧光光谱仪、热重分析仪等需要配备密封手套箱，通风接入红区通风系统，连接放射性样品气动送样系统；MC-ICP-MS、ICP-AES 需要配备氩气供应系统；核磁共振谱仪、离子色谱需要避免日照，远离可能的振动源、强磁场；XRD 对实验室有楼面承重要求，需要进行承重复核；LC-MS、GC-MS 等设备需要独立地线等。

完成施工设计后，工程部组织相关方，包括设备运行单位、设备用户单位对设计输出进行审查，确认设计输出满足设计输入要求方可进行施工设计图定稿，交施工单位开展现场改造实施工作。在施工过程中，由于CRARL 本身复杂的系统，难免会出现施工设计图与现场实际情况冲突的情况。在这种情况下，工程部组织施工单位、设计单位、运行单位和用户召开专题研讨会，共同确定可行的解决方案后，进行现场变更和设计变更。施工完成后，工程部组织运行单位和用户单位参与实验室改造预验收，在预验收过程中如果发现不符合运行和设备安装调试要求时及时进行整改，整改完成后方可进行正式验收，以确保实验室改造满足运行要求和分析设备安装调试要求。

5 设备的安装、调试和验收

实验室改造完成后，分析设备具备安装条件。根据设备特点制定设备进场安装、调试计划，协调设备安装相关方参与到安装工作，包括工程部采购负责人、分析设备厂家、手套箱厂家、分析设备技术负责人、运行单位相关系统负责人。在设备安装前，由采购负责人对分析设备进行到货验证。开箱前确定设备外包装标识物记录完整、外观无破损、无油浸或雨淋水浸。拆箱后首先确定设备无损坏现象、装箱单和合格证齐全、设备编号齐全，然后对装箱单所述仪器的生产单位、型号、规格、批号、数量、耗材等与采购单据逐一进行核对检查，确认到货设备为合同购置设备，设备、附件、配件、耗材等的数量符合合同要求。到货验证通过后，设备送第三方计量检定机构进行检定合格后，进行设备的安装调试。设备的安装调试由设备厂家委派技术工程师进行，工程部协调研究室技术负责人全程参与到设备的安装调试，及时沟通并解决安装调试过程中存在的问题，便于使用人员尽早全面了解分析仪器的整体情况，并尽快熟悉仪器及其操作程序及注意事项等。安装调试工作完成后，根据合同要求，结合设备运行单位和使用单位的意见，编制分析设备验收方案。按照验收大纲严格把关，对分析设备性能进行测试，确认各方面指标满足验收大纲要求后，分析设备通过验收。设备通过验收后，设备厂家派出应用工程师按照工程部提出的培训要求对设备用户进行培训，使用户能够掌握设备操作技能，满足分析测试需求。

6 加强实验室改造过程的安全管理

在CRARL 内开展分析条件建设，施工现场涉及放射性区域施工、高空作业、动火、临时用电、吊装等危险作业，容易造成放射性交叉污染、火灾、触电、高处坠落、物体打击等安全事故。针对以上安全隐患，在分析条件建设安全管理过程中，秉承“安全第一、预防为主”的方针，采取了以下5 条措施保障分析条件建设施工现场安全：①建立安全管理体系，落实安全管理责任，做到安全管理有章可依，在实施过程中严格执行安全管理规章制度；②对相关方开展常规安全培训和辐射防护安全培训，提供相关方安全意识；③识别施工和设备安装调试过程中的危险源和安全隐患，制定应急预案，选取电击、高空坠落、火灾等危险源进行应急演习，提高现场人员突发事件应对能力；④严格按照放化设施管理要求，对进入施工场所的人员进行严格管理，满足放射性场所辐射防护管理要求；⑤定期对施工过程和设备安装调试过程进行安全检查，及时识别危险源并进行整改，消除安全隐患[7-9]。通过采取以上安全管理措施，在分析条件建设过程中实现“项目零事故”的安全管理目标，施工现场未发生建筑施工安全事故事件和辐射安全事故事件，保障分析条件建设顺利完成。

7 结语

在CRARL 分析条件建设过程中，工程部秉承“小核心，大协作”的模式，建立组织机构，通过明确职责、分工协作，制定项目管理规章制度，按照规定严格控制采购、设计、施工、安装调试和验收过程，将安全管理贯穿全程，保质保量安全地完成分析条件建设任务，为后处理工艺流程样品分析提供保障条件，提升CRARL 的工艺流程研究分析能力，为后续CRARL 升级改造探索出一套行之有效的管理模式。