田湾核电站弱贯穿辐射调查与个人剂量监测

侯炳君，赵鸿翮，韦应靖，李中华

(1.江苏核电有限公司，江苏 连云港 222000； 2.中国辐射防护研究院，太原 030006)

国际放射防护委员会(ICRP)于2011年将之前的急性照射引起的白内障视觉损伤阈值5 Gy以及迁延照射的阈值8 Gy修改为0.5 Gy[1]。国际原子能机构(IAEA)采纳了ICRP的观点，将职业照射的眼晶体年当量剂量限值由原来的150 mSv调整为“连续5年眼晶体接受的年平均当量剂量20 mSv，并且任何单一年份内当量剂量50 mSv”[2]。目前，对于眼晶体和皮肤弱贯穿辐射监测，尚缺乏成熟的实时报警式辐射剂量计。各电厂主要使用累积式剂量计实施常规监测，部分电厂对现场弱贯穿辐射情况进行过调查，如大亚湾核电厂在104和204换料大修期间进行过现场弱贯穿辐射监测[3]，秦山第二核电厂1～4号机组，每个机组在相连的两次大修期间，对阀门重点专项进行了弱贯穿辐射监测[4]，并根据监测结果决定是否需要开展皮肤和眼晶体剂量监测。考虑到田湾核电站机组堆型和其他压水堆存在差异，如主系统和辅助系统中没有使用Stellite成分，多数设备采用稳定的奥氏体不锈钢材料，一回路冷却剂pH试剂使用的是氢氧化钾等等，这些差异性导致辐射源项存在特殊性。为确保工作人员的健康，有必要对电站工作现场的弱贯穿辐射情况进行调查，以进一步了解相关风险并制定相应的监测和防护措施。为此，田湾核电站和中国辐射防护研究院共同对田湾核电站1、2号机组开展了弱贯穿辐射的调查工作，并依据调查结果在后续的检修工作中开展了眼晶体剂量和皮肤剂量监测。

1 调查方案

1.1 调查内容与目的

确定可能导致工作人员弱贯穿辐射剂量超过限值需要重点进行监测的专项，同时给出人员防护和监测建议，为确定后续监测程序的有效性提供数据支持。

1.2 调查方法

工作人员个人剂量监测：选取代表性的岗位，使用指环剂量计和眼晶体剂量计对工作人员大修期间皮肤剂量Hp(0.07)和眼晶体剂量Hp(3)进行监测，并与同期电子剂量计所测得的个人剂量当量Hp(10)值进行比较。

2 场所弱贯穿辐射及防护用品防护效果调查结果

2.1 各专项场所剂量率测量结果

2.1.1主泵

T108和T208大修主泵相关部件的剂量率直接测量结果列于表1。

表1 主泵弱贯穿辐射测量结果Tab.1 The results of weakly penetrating radiation for reactor coolant pump

弱贯穿辐射调查期间，通过HPGe γ谱仪对主泵热屏擦拭样测量分析发现，去污前后擦拭样的核素组成一致，测量谱如图1所示。主泵设备常见核素以58Co、60Co、95Nb、95Zr、51Cr、124Sb、54Mn、110mAg、59Fe等为主，与田湾核电站辐射源项调查结果一致[7]。图1中，低于100 keV的几个射线峰，主要为高纯锗谱仪前段铅准直器产生的特征X射线峰，其能量分别为21.0、30.9、82.7、88.2 keV。由于其不是放射性核素产生的射线峰，因此在图中未标出放射性核素。图3、图5中低于100 keV的射线峰来源情况同图1。这些核素的伴随β射线主要都在600 keV以下，实际β谱仪测得β射线能量也主要集中在600 keV以下，典型β测量谱如图2所示。

图1 主泵去污前擦拭样γ测量谱Fig.1 The gamma ray spectrum of wiping sample for the Reactor coolant pump before decontamination

图2 主泵去污前擦拭样β测量谱Fig.2 The beta ray spectrum of wiping sample for the Reactor coolant pump before decontamination

2.1.2蒸汽发生器

T108和T208大修蒸汽发生器相关设备的剂量率直接测量结果列于表2。

表2 蒸汽发生器弱贯穿辐射测量结果Tab.2 The results of weakly penetrating radiation for SG

2.1.3堆本体

T108和T208大修堆本体相关设备的剂量率直接测量结果列于表3。

图3 4#蒸汽发生器去污前擦拭样γ测量谱Fig.3 The gamma ray spectrum of wiping sample for 4#SG before decontamination

图4 4#蒸汽发生器去污前擦拭样β测量谱Fig.4 The beta ray spectrum of wiping sample for 4#SG before decontamination

表3 堆本体弱贯穿辐射测量结果Tab.3 The results of weakly penetrating radiation for the reactor

2.1.4其他泵

T108和T208大修除主泵之外其他泵的剂量率直接测量结果列于表4。

图5 控制棒驱动机构清洗前擦拭样γ测量谱Fig.5 The gamma ray spectrum of wiping sample for the control rod drives before decontamination

图6 控制棒驱动机构清洗前擦拭样β测量谱Fig.6 The beta ray spectrum of wiping sample for the control rod drives before decontamination

表4 其他泵弱贯穿辐射测量结果Tab.4 The results of weakly penetrating radiation for the other pumps

2.1.5阀门

T108和T208大修部分阀门的直接测量结果列于表5。

表5 阀门弱贯穿辐射测量结果Tab.5 The results of weakly penetrating radiation for the valves

2.1.6其他物项

T108和T208其他物项的直接测量结果列于表6。

2.2 防护用品防护效果试验结果

电站现场使用的各类防护用品针对弱贯穿辐射防护效果的试验结果列于表7。

表6 其他物项弱贯穿辐射测量结果Tab.6 The results of weakly penetrating radiation for the items

表7 擦拭样加防护用品前后H′(0.07)比值结果Tab.7 The protective effect test results of protective equipment

防护用品防护效果实验针对的是人员皮肤剂量Hp(0.07)，实际使用定向剂量当量率仪，对工作人员进入辐射控制区必穿的基本防护用品及从事污染工作时必戴的附加防护用品进行了测试，其中从事污染工作时的最低标准配置：细纱手套加单层橡胶手套和T恤加单层连体工作服的防护效果都在4以上。

3 工作人员弱贯穿辐射个人剂量监测

3.1 工作人员弱贯穿辐射个人剂量调查结果

在田湾核电站T108和T208大修期间，对相关工作人员的弱贯穿辐射个人剂量进行了监测，工作人员的作业类型包括在役检查、蒸汽发生器检修、反应堆本体检修、反应堆水池清洁等。T108和T208相关检修工作人员的个人剂量监测结果列于表8。

两次大修期间，对相关工作的人员的眼晶体剂量Hp(3)和肢端剂量Hp(0.07)的监测结果显示，Hp(3)/Hp(10)和Hp(0.07)/Hp(10)的最大值分别为1.77和3.12，Hp(3)/Hp(10)的平均值在1.1左右，Hp(0.07)/Hp(10)的平均值在2.0以下，进行弱贯穿监测的工作人员在监测期间的个人剂量当量Hp(10)都在0.2 mSv以下，而两次大修所有人员的个人剂量当量Hp(10)都小于2 mSv。后续大修中计划对场所弱贯穿监测结果中剂量比值较大的专项(主泵可抽取部件检修、反应堆水池清洁、KBA系统泵阀检修、放射性废物分拣)继续进行人员剂量监测。

3.2 后续大修弱贯穿个人剂量监测结果

田湾在后续的大修中对弱贯穿辐射重点专项工作人员持续进行了剂量监测，使用的剂量计为北京康科洛电子有限公司生产的弱贯穿TLD，其热释光元件材料为LiF(Mg,Cu,P)，由中国辐射防护研究院负责进行监测，后续几次大修个人剂量监测结果列于表9。

表8 T108/T208大修工作人员个人剂量监测结果Tab.8 The personal dose monitoring results of staff at T108/T208

表9 后续大修相关检修工作人员个人剂量监测结果Tab.9 The personal dose monitoring results of staff at the follow refueling outages

大修期间对相关检修专项的工作人员的监测结果显示，Hp(0.07)/Hp(10)、Hp(3)/Hp(10)的最大值分别为7.66和3.73，进行弱贯穿监测的工作人员在监测期间的个人剂量当量Hp(10)都在0.35 mSv以下，而这几次大修所有人员的个人剂量当量Hp(10)都小于2 mSv。

4 结论

田湾核电站各检修设备表面沉积的弱贯穿辐射核素组成基本一致，包含58Co、60Co、95Nb、95Zr、51Cr、124Sb、54Mn、110mAg、59Fe等，β射线能量主要集中在600 keV以下。

田湾核电站后续计划开展弱贯穿辐射个人剂量监测的工作，包括主泵可抽取部件检修、反应堆水池清洁、KBA系统泵阀检修、放射性废物分拣等专项工作，以及其他一些源项调查显示高能β核素(如124Sb)比例较高的工作。根据防护用品的防护效果试验，在考虑了防护用品之后，对应的皮肤剂量超过国家标准规定限值的可能性进一步减小。根据调查和监测结果，如果工作人员的外照射个人剂量Hp(10)不超过电站的管理目标值10 mSv/a，则工作人员的弱贯穿辐射剂量Hp(0.07)和Hp(3)分别超过国家标准规定的个人剂量限值500 mSv/a及IAEA新限值20 mSv/a的可能性都较小。

田湾核电站将根据调查的情况，不断完善防护措施，对相关工作持续开展弱贯穿辐射剂量监测；同时，定期开展源项调查，及时获取源项信息，结合个人监测结果，审查防护措施的有效性，确保工作人员个人剂量满足国家标准的要求，即便在国家标准采用IAEA新建议时也能满足要求[8]。