秦山第二核电厂换料水池去污作业弱贯穿辐射剂量调查

赵鹏飞

【摘 要】在秦山第二核电厂多次大修期间，对参与换料水池作业的工作人员个人剂量进行了监测。测量给出了不同作业工作人员的Hp（10）、Hp（0.07）和Hp（3）值及比值关系，通过对监测结果的分析，给出了相应的个人剂量监测计划建议。

【关键词】换料水池去污;Hp（10）;Hp（0.07）;Hp（3）

中图分类号： TM623 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2019）16-0041-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.16.018

Investigation on Weak Penetration Radioactive dose in Fuel Changing Bay Cleaning During Outages in Qin Shan Phase II Nuclear Power Plant

ZHAO Peng-fei

（CNNC Nuclear Power Operations Management Co.，Ltd，Zhejiang Haiyan 314300，China）

【Abstract】During several outages of QinShan nuclear power plant， the personal dose of workers who was in charge of cleaning the fuel changing bay was measured. This thesis provide the value ofHp（10）、Hp（0.07）andHp（3） of different types of workers. Based on the analysis of the measured dose， personal dose survey and radiation protection advices were provided in this thesis.

【Key words】Fuel changing bay cleaning;

堆芯水池和构件水池统称为换料水池，是压水堆核电机组的重要系统设备，其主要功能为在机组停堆换料期间，由换料水池和乏燃料水池冷却和处理系统（PTR）向水池中充水以对燃料组件和上部构件进行屏蔽，降低场所剂量率水平，减少换料作业人员剂量。堆芯水池是堆芯所在的水池，构件水池是上部构件吊离堆芯后，用于存放上部构件的水池，两个水池底部标高存在一定落差。运行过程中，主回路的腐蚀产物进入堆芯，经辐照活化后可能依然附着在燃料组件上。换料时，在燃料组件从堆芯向燃料转运通道运输过程中，附着在燃料组件上面的腐蚀活化产物可能掉落在两个水池中，这些腐蚀活化产物成为水池主要的放射性来源。当换料结束后，换料水池内的水将排出，此时放射性物质将会附着在水池地面、墙面和环形槽中。在其他工作人员下水池开展检修工作之前，首先需要核清洁人员对水池进行清洗去污，而此时换料水池的辐射水平最高，而且有存在辐射热点的可能。因此，水池去污是与换料水池相关工作中外照射风险最高的工作，核清洁人员在作业过程中接受的弱贯穿辐射剂量也最为可观。

1 换料水池和水池去污作业

1.1 换料水池结构

压水堆核电厂的换料水池属于反应堆和乏燃料水池冷却和处理系统（PTR），该系统主要由2个水箱、6台泵、2台热交换器、1台除盐器、5台过滤器、5个水池和连接管道组成。5个水池分别为：堆芯水池和堆内构件水池、燃料输送池、乏燃料贮存池、乏燃料装罐池和乏燃料屏蔽罐冲洗池，其中，大修期间去污对象为堆芯水池和堆内构件水池，其去污工作为本文讨论内容。在换料大修期间，两池之间可用气密水闸门隔离，以便在其中一个水池充水的情况下，对另外一个水池进行维修，水闸门由仪表用压缩空气分配系统提供密封垫充气用的空气。反应堆正常运行时，水泵PTR005PO的两根吸水管开口，一旦发生失水事故时，能将安全壳喷淋水沿开口的吸水管线排到安全壳地坑。堆坑充水时，吸入口用法兰盲板封住。

两个水池位于安全壳内，池面标高+20m，其中：

（1）堆芯水池：也简称堆芯池，位于压力容器正上方，池底标高+10.862m;

（2）堆内构件水池：也简称構件池，与堆芯池相通，池底标高+7.5m。

1.2 换料水池去污作业情况

机组大修期间，水池去污作业根据作业位置和工种不同，可分为三个环节，主要特点见表1：

根据表1可以看出，换料水池去污作业中，三米以上池壁去污，由于作业地点在水池上方，人员在高处使用高压水枪向下冲洗池壁，外照射风险较小。对于三米以下池壁及池底冲洗及去污作业，则存在较高的外照射风险，同时也存在弱贯穿照射风险。

2 调查方法与设备

针对调查目标和作业情况的特点，制订了现场调查方法：在作业开始前给工作人员佩戴剂量计，并记录工前剂量计读数和剂量计编号，作业完成后回收剂量计同时记录工后剂量计读数。通过在手指和眼部分别佩戴热释光剂量计来测量工作人员的个人剂量当量Hp（0.07）和Hp（3），Hp（10）来源于胸部佩戴的电子个人剂量计结果。

对于剂量调查设备，LiF：Mg，Cu，P具有灵敏度高、组织等效性好等特点，且在电厂有较好的应用基础，因此选择LiF：Mg，Cu，P热释光剂量计作为Hp（0.07）和Hp（3）测量设备。在调查前期准备阶段，对热释光剂量计进行了如批均匀性、重复性、剂量线性、能量响应等性能测试，并且量值溯源到了γ射线空气比释动能标准装置、X射线空气比释动能标准装置和β射线吸收剂量标准装置。电子个人剂量计选用DMC2000S 型剂量计，对相对固有误差、重复性、能量响应等性能进行了测试，并在全景照射校准装置上进行了校准。

3 调查结果及分析

在秦山第二核电厂4台机组8次换料检修期间，对从事卸料后堆芯池去污、装料后堆芯池去污及构件池去污作业的133名工作人员的个人剂量进行了调查测量。

3.1 三项作业人员弱贯穿辐射剂量

本节将以卸料后堆芯池去污、装料后堆芯池去污及构件池去污为研究对象，分析三项作业的集体剂量、个人剂量及比值平均值、个人最大剂量及最大比值情况。其中集体剂量和个人剂量及比值平均值是对8次调查结果的总体平均，最大剂量及最大比值为全部被调查人员的个人最大值。调查结果如表2所示。

从表中可以看出，在三项作业中，卸料后和装料后堆芯池去污作业的人均剂量和集体剂量较为接近，主要是由于这两项工作的作业对象、作业内容和作业过程基本相同;而构件池去污作业的集体剂量和人均剂量较高，主要原因是构件池内整体的环境剂量率比堆芯池更高，某些作业位置去污前的周围剂量当量甚至超过5mSv/h。三项作业个人剂量比值Hp（3）/Hp（10）和Hp（0.07）/Hp（10）的平均值十分接近，主要原因是堆芯池和构件池同属一个系统，源项情况类似，且人员的作业过程相同。通过调查、统计多次大修的总结资料，计算得到堆芯池卸料后、装料后及构件池清洗去污作业的平均集体剂量分别为0.44、0.36和0.75人·mSv，结合表2中个人剂量比值平均值，对三项作业整个班组的集体剂量Hp（3）和Hp（0.07）进行初步估计。经计算，三项作业的集体剂量Hp（3）分别为0.63、0.52和1.06mSv，Hp（0.07）分别为1.16、0.91和1.98mSv。

3.2 三个工种个人弱贯穿辐射剂量

本部分分别以冲洗、刮洗和擦洗三个工种为研究对象，对三个工种的个人剂量及比值的平均值进行统计分析。结果如表3所示。

统计结果反映了各工种的作业特点：冲洗人员在换料水池排水后最先进入到水池中，而此时水池内壁和底部残留的放射性物质最多、剂量率最高，且只有一人进行冲水作业工作时间较长，因此人均剂量最高;刮洗和擦洗人员的个人剂量相对较低;冲洗和刮洗人员的Hp（3）/Hp（10）和Hp（0.07）/Hp（10）的平均值十分接近，主要是因为二者的作业姿态类似;擦洗人员的手部长时间直接接触池底、池壁和池内残留水，因此Hp（0.07）/Hp（10）比值在三个工种中最高。综合来看，擦洗工种人员手部的弱贯穿辐射风险相对较高，需要重点关注;冲洗作业人员的Hp（10）、Hp（3）和Hp（0.07）需要持续监测。另外，为了研究去污人员手掌和手背剂量的差别，还给部分擦洗去污人员手掌和手背分别佩戴了肢端剂量计。从调查结果来看，手掌侧的Hp（0.07）是手背侧的1～2倍左右，因此需要将肢端剂量计戴在手心侧以更准确的反映手部剂量。

3.3 换料水池去污作业的辐射防护

经测量，换料水池内定向剂量当量率 '（0.07）与周围剂量当量率 *（10）的比值 '（0.07）/ *（10）为5.34，表明换料水池内的弱贯穿辐射水平非常可观，对 （0.07）的贡献远超过强贯穿辐射。γ譜测量结果表明换料水池中主要的放射性核素为95Nb、60Co、58Co和110mAg，四个核素的剂量率贡献之和超过了90%。四个放射性核素的辐射特性如表4所示。从表中可以看出，500keV以下的β-辐射是换料水池内弱贯穿辐射的绝对组成部分，同时现场的β测量谱也证实了这一点。

在水池去污作业时，为防止人员体表沾污，个人手部常穿着有细纱手套和橡胶手套，眼部佩戴有机玻璃防护眼镜。手套组合在85Kr（β最大能量672keV）辐射场中对 （0.07）的衰减比为4.23，防护眼镜在90Sr-90Y辐射场中对的衰减比为11.6，表明这两类防护用品对换料水池中的弱贯穿辐射有一定的衰减作用。但在γ标准参考辐射场（137Cs）中，这两类防护用品的衰减比介于1～1.05之间，基本没有辐射防护效果。综合考虑防护用品效果、放射性废物管理和作业便利等因素，建议维持目前个人防护用品配置，不必额外增加防护用品。

4 总结

在秦山核电二厂多次大修期间，经过对换料水池去污作业人员弱贯穿辐射剂量调查，可以得出如下结论：

（1）构件池去污作业人员的个人剂量明显高于堆芯池去污作业，而个人剂量比值Hp（3）/Hp（10）和Hp（0.07）/Hp（10）的平均值十分接近;

（2）换料水池去污人员的三个工种中，外照射风险最大的为冲洗作业，因此在作业前要特别做好水池内热粒子的测量和排查工作;

（3）擦洗作业人员手掌皮肤剂量最高，建议做针对性监测;

（4）对于眼晶体，考虑到近年来国际权威机构已将眼晶体年剂量限值由150mSv降低到20mSv，建议对水池去污人员进行眼晶体剂量监测;

（5）作业人员剂量主要来自于水池内γ射线的贡献，而个人防护用品对γ射线基本没有衰减效果，综合考虑建议维持目前个人防护用品配置，不必额外增加防护用品。

【参考文献】

[1]韦应靖.一些常用个人防护用品的弱贯穿辐射防护性能评价.

[2]刘立业，等.中核运行秦二厂弱贯穿辐射调查研究报告.

[3]王川，等.中核运行秦二厂大修辐射防护总结报告.