“华龙一号”核岛卫生出入口优化设计

秦文超,夏永震,李 刚,王 欣,黄 鸿

(1.中国核电工程有限公司,北京 100840;2.福建福清核电有限公司,福建 福州 350300)

核岛厂房卫生出入口是核电厂中工作人员辐射防护及剂量监测的重要设施之一，各堆型核电特点不同。原M310堆型的核电厂的核岛卫生出入口主要参照参考电站进行设计。随着相关标准规范的颁布、放射性污染监测设备的发展，结合近年来在卫生出入口设计、辐射监测设备安装调试、用户运行的经验总结，为体现 “华龙一号”作为新一代核电设计的先进理念，开展了核岛厂房卫生出入口设计优化，以使核电厂核岛控制区出入控制及管理更加合理、流畅、便利、高效，符合标准规范及业主的实际运行管理需求。

本文简要介绍了M310堆型核岛卫生出入口设计方案，分析了用户需求及以往工程中暴露的设备问题，给出了 “华龙一号”核岛厂房卫生出入口方案和进出控制流程，详细说明了 “华龙一号”核岛卫生出入口在控制流程、通道设置、设备管理、用户运行管理需求等方面的优化分析及设计成果情况。

1 M310堆型核岛卫生出入口方案简介

M310堆型的核岛厂房卫生出入口分为两个部分，正常运行期间卫生出入口和大修期间卫生出入口。前者一般为两台机组共用，设置在电气厂房，男女通道分别设置;后者为单台机组使用，设置专用的停堆检修更衣室，仅设置男性工作人员卫生通道 (见图1)。

图1 某M310堆型核电工程核岛厂房卫生通道分布示意图Fig.1 The distribution of the controlled area access of some M310 NPP

2 用户经验反馈与需求分析

2.1 用户经验反馈

为更好开展 “华龙一号”核岛厂房卫生出入口设计，通过多次征求用户经验反馈、开展专题交流会等方式对用户在卫生出入口现存的进出流程问题、设备运行维护维修问题、厂房配套条件设计问题等进行了充分的交流讨论和问题梳理，对 “华龙一号”进行问题排查，共排查11项问题，避免类似问题再次出现。

2.2 人员快速通道

根据核电运行经验，核电厂运行期间将有较多从事低辐射风险活动的人员进入核岛辐射控制区，包括核电厂的管理巡视人员、安全检查人员、简易维修人员，以及外单位的监督检查人员、视察参观人员。从事低辐射风险活动人员的特点为，进入辐射控制区的停留时间较短，拟进入区域的污染水平低，沾污可能性较小。为优化辐射控制区进出管理，确保上述人员进出核岛辐射控制区得到有效控制及辐射防护的前提下，能够高效快速进出核岛辐射控制区，在核岛厂房卫生出入口设置人员快速通道。

通过多次的方案比对分析，最终确定人员快速通道方案。该通道与大修期间卫生通道紧邻，不分男女，设置了电子个人剂量计 (EPD)、入口三角闸门和入口剂量计读出器、C1门、出口三角闸门和读出剂量计读出器等设备。

只有停留时间较短、拟进入区域污染水平低的人员才能使用该通道，对于需要进入高辐射区或在控制区需要停留时间较长的参观人员，仍需通过正常卫生出入口进出核岛厂房控制区，以更好的实现人员辐射防护及放射性沾污控制的目标。人员快速通道的使用受到相关管理部门的严格管理，只有被管理部门允许的情况下方能使用该通道进出辐射控制区。

3 设备问题分析及优化设计

“华龙一号”工程是第三代核电技术，为体现核岛卫生出入口在设计上的先进性和创新性，一方面结合相关设备的新发展和新技术，一方面结合在以往工程中的卫生出入口设计及设备配备、采购、安装调试方面积累的诸多经验，在华龙一号核岛卫生出入口设备控制及数据管理方面开展了多项优化设计。

3.1 人员进出闸门设计优化

为保证仅授权工作人员方可进入控制区，在卫生出入口的入口须设置入口闸门。部分在建和运行电站采用了栅栏门作为入口闸门。该方式成本较高，且有用户反馈栅栏门经常出现自身故障、与入口剂量计读出器通信失败导致授权判断结果错误等问题。通过市场调研及技术发展、与具有较多国内外同类项目执行经验的设备厂商进行沟通，本文提出采用三角闸门替换栅栏门的方案。该方式既可保证有效控制人员进出，又可降低成本、降低运行期间的故障率。

3.2 小物件测量设备设计优化

安全帽是进入核岛辐射控制区的必须佩戴的安全防护物件，使用频率较高。根据运行经验，安全帽相对其他小物件更易发生沾污，它与工作人员直接接触，是工作人员辐射防护重点关注的物品之一。在以往的工程设计中，卫生出入口的进出流程上并未考虑安全帽的领取和存放空间的布设及用房、且未设置专用沾污测量设备。

为此，在 “华龙一号”核岛厂房卫生出入口工艺流程设计增加安全帽存、取、测的流程设置，进行了合理的房间布设，增设了安全帽污染监测仪，专门用于对工作人员在控制区内使用过的安全帽进行沾污测量，防止被污染过的安全帽再次被使用。通过该优化设计，方便工作人员存取安全帽，避免人员滞留或绕路。安全帽采用辐射工作人员定期测量的方式，也简化工作人员退出卫生出入口的流程。

3.3 控制区出口边界设备控制设计优化

在目前卫生出入口的离开通道上，普遍将出口剂量计读出器与C2门联动进行控制。C2门既作为表面污染沾污测量设备，又作为控制区出口边界闸门，即由C2门控制人员离开，C2门的开启由出口剂量计读出器触发。采用此种控制方式，C2门需完成离开控制区人员的沾污判断进而控制人员离开，出口剂量计读出器需完成EPD剂量信息读出和数据上传，此外C2门及出口剂量计读出器之间还需进行复杂的信息交互和逻辑判断，C2门与出口剂量计读出器间的逻辑关系时序图见图2。

对于某一工程，C2门及出口剂量计读出器因工程采购特点可能为不同生产厂家，采用此类逻辑控制关系，需不同供货商彼此的设备接口协调，修改自身设备的接口及逻辑判断方式。即使两类设备属于同一供货商，设备间的逻辑判断仍不可避免。在若干工程项目里，这两类设备的安装调试及运行中，故障问题较多，问题主要集中在C2门与出口剂量计读出器之间的逻辑判断出现问题。设计人员、采购人员、现场安装调试人员、运行人员均需投入较多的人力及物力解决出现的问题，目前仍有个别工程多次处理但尚未较好解决。

如果在 “华龙一号”工程中仍采用该设计，后续安装调试及运行时仍存在上述风险。为避免上述问题，在确保控制区出口边界有效控制的情况下，进行了设备控制逻辑优化。本文采用增加出口闸门的方式，出口剂量计读出器与C2门分离，两者不再联动，而是将出口剂量计读出器设置在出口闸门上。此时，C2门仅作为污染控制的表面污染监测设备，去掉边界控制功能。边界控制功能由新增设备种类——出口三角闸门实现。一旦EPD信息通过出口剂量计读出器成功上传远端的服务器后，即可触发打开出口闸门，允许人员离开。C2门、出口剂量计读出器、出口闸门之间的逻辑关系见图3。

图2 C2门与出口剂量计读出器间的逻辑关系时序图Fig.2 The logical diagram of C2 portal and exit dosimeter reader

图3 优化后C2门、出口剂量计读出器、出口闸门之间的逻辑关系图Fig.3 The logical diagram of C2 portal，exit dosimeter reader and exit tripod after optimization

通过该措施，C2门与出口剂量计读出器不再有数据信号关联，有效避免了复杂的设备间接口，免去了在不同供货商设备之间的数据接口开发设计及调试问题，使得设备间的逻辑时序关系大大简化。

4 “华龙一号”核岛卫生出入口优化设计方案

根据本文第2～4节，通过对M310堆型核岛卫生出入口方案分析，结合用户经验反馈及新要求，重点分析以往工程项目中暴露的设备问题，最终形成华龙一号核岛厂房卫生出入口优化设计方案，示意图见图4和图5。

华龙一号核岛卫生出入口设置在人员通行厂房内，单堆布置。分为正常运行期间卫生通道、大修期间卫生通道、人员快速通道。其中正常运行期间卫生通道位于人员通行厂房-4.300 m层，男女通道分别设置，用于核电厂自身辐射工作人员使用;大修期间卫生通道位于0.000 m层，仅设置男性工作人员卫生通道，用于大修期外包单位辐射人员使用;人员快速通道亦设置在0.000 m层，紧邻大修期间卫生通道，不分男女，用于低辐射风险人员使用。

通过用户经验反馈及用户交流，在华龙一号核岛卫生出入口设计中，避免用户在以往工程中出现的若干运行问题再现。

通过人员快速通道的设置，在进出可控的前提下低辐射风险活动人员快速进出核岛辐射控制区，同时减少了放射性固体废物的产生，且避免给日常生产人员进出核岛控制区造成影响。人员快速通道独立于其他卫生通道，可单独进行管理。用户可根据需求锁闭该通道，防止其他人员未经授权通过此通道进入核岛辐射控制区。该设计优化有利于电厂人员的辐射安全管理，对电厂核与辐射安全无负面影响。需要说明的是，人员快速通道的运行需严格执行营运部门的制定的专用管理制度。

通过以往工程设备问题分析进行了设备控制优化设计，包括:

1)通过将出口剂量计读出器与C2门分离，新增了出口三角闸门，在使得人员离开控制区得到有效控制的前提下，避免了C2门与出口剂量计读出器间的复杂控制逻辑关系，简化的系统结构，提高了通行效率，利于系统运行;降低了设备故障概率，利于业主日常运行维护。

2)新增安全帽存、取、测流程及房间面积分配，并新增安全帽污染监测仪，方便工作人员存取安全帽，避免人员滞留或绕路，对于相对易沾污物件设置了针对性测量设备，有利于工作人员辐射防护。

3)利用三角闸门作为出入控制闸门，在保证人员进出有效控制的前提下，一定程度上降低了系统成本及故障率。

图4 “华龙一号”核岛厂房卫生出入口正常运行期间卫生通道简图Fig.4 The layout of the common controlled area access of the nuclear island of HPR1000

图5 “华龙一号”核岛厂房卫生出入口大修期间卫生通道及人员快速通道简图Fig.5 The layout of the fast access and the controlled area access of the nuclear island of HPR1000 during overhaul

5 结 论

通过上述分析及优化工作，使得核电厂核岛厂房卫生出入口的出入控制及管理更加合理、流畅。各功能房间布置位置、面积分配更加合理，设备种类配备及逻辑控制关系更加便于运行，可有效满足用户的实际运行管理需求。其中，人员快速通道的设置在国内尚属首例，建议结合 “华龙一号”示范工程运行后的经验逐步推广至其他核电项目中。

本文的设计优化成果已经在 “华龙一号”示范工程福建福清5、6号机组的核岛厂房卫生出入口中实施。在其他 “华龙一号”在建项目、其他堆型核岛卫生出入口设计中均采用了全部或部分优化成果。经过适应性修改，可进一步应用在其他类型核设施的卫生出入口设计中。