对集体剂量概念在核电站辐射防护管理中角色的理解和思考

王 川,何俊男,沈恩伟

(1.核电运行研究(上海)有限公司,上海 200126;2.中核核电有限管理有限公司,浙江 海盐 314300)

集体剂量是群体所受的总辐射剂量的一种表示,定义为受某一辐射源照射的群体的成员数与他们所受的平均辐射剂量的乘积[1]。在核电站的辐射防护管理中,某一时间段内的所有进入辐射控制区的人员的内外照射的剂量之和就是该时间段内的集体剂量,时间段可以是日历的时间段如月、年等,也可以是某一大的检修活动时间段,如换料大修时间段。世界核营运者协会(WANO)建立了一套评价核电站运营绩效的评价指标体系,其中,集体剂量是辐射防护相关的唯一指标,因此,国内的核电运营组织或监管部门都把集体剂量的高低作为衡量核电站辐射防护管理绩效的重要指标,甚至是唯一的指标。本文基于多年的核电站辐射防护管理实践和经验,对中国核电运行机组2012—2021年的年度集体剂量和个人剂量数据进行了分析,对集体剂量概念在核电站辐射防护管理中的角色进行了分析与探讨,提出了全面评价核电站辐射防护管理绩效的建议。

1 中国核电运行电厂人员受照剂量分析

1.1 集体剂量

截至2021年底,中国核电已建成五大核电运行基地,共有25台运行机组。表1列出了21台运行机组的集体剂量与WANO先进值(排名前1/4)以及中值的比较,另4台机组投运时间很短,未列入统计。

表1 2012—2021年中国核电运行机组集体剂量 (人·mSv) [2]

表1中的数据,机组年度集体剂量低于WANO先进值的年份,大部分是当年内没有进行换料大修。秦二厂3/4号机组由于运行初期辐射源项水平较低,大修高剂量工作较少,在2014—2016年期间尚能达到WANO先进值,之后随着机组运行年限增加,在进行了换料大修的年份其集体剂量基本保持在WANO中值范围。值得注意的是,福岛核事故后,WANO先进值和中值近年来持续走低。其准确原因尚不得而知,其原因可能为2011年福岛事故后,部分机组长期停运和实施长燃料循环策略的机组数的增加,进入WANO先进值行列的机组绝大部分为停运机组或当年未进行换料大修的机组。

1.2 最大个人剂量

中国核电运行电厂历年的最大个人剂量列于表2。

表2 2012—2021年度中国核电运行电厂最大个人剂量(mSv)[2]

从表2看出,2012—2021年,中国核电各电厂的最大个人剂量都在10 mSv以下,远低于国家标准GB 18871—2002中辐射工作人员单一年份的剂量限值50 mSv和连续5年的年平均剂量限值20 mSv。

1.3 年度人均个人剂量

中国核电运行电厂历年的年度人均个人剂量列于表3。

表3 2012—2021年度中国核电运行电厂人均个人剂量(mSv)[2]

2012—2021年,历年中国核电运行电厂的年人均剂量基本低于0.4 mSv,中国核电运行电厂历年年度人均个人剂量中位值约为0.26 mSv[2]。

1.4 个人剂量分布

中国核电运行电厂的个人剂量分布列于表4。

表4 2021年度中国核电运行电厂个人剂量区间人数分布及百分比[2]

从表4可以看出,2021年,中国核电各运行电厂个人剂量小于0.5 mSv的人数占总人数80%以上,小于1 mSv的人数占总人数90%以上,大于5 mSv的人数占比基本在0.5%以下。以往年度人剂量区间分布也基本相同[2]。

1.5 关于受照剂量的分析

2012—2021年,随着WANO先进值的持续走低,中国核电大部分运行机组只要年度内进行了换料大修,当年的集体剂量都达不到WANO先进值,甚至也达不到WANO中值。近几年,集体剂量WANO先进值基本在100～200人·mSv之间。查阅国际职业照射信息系统(ISOE)有关资料得知,世界范围内的绝大多数核电机组,只要年度内进行了换料大修,其年度集体剂量基本达不到WANO先进值[3]。根据多年的核电站辐射防护管理经验,对一个成熟的运行电厂,运行若干年份之后,辐射防护管理模式已基本定型,年度的集体剂量将取决于现场的辐射水平和现场的工作量。如果在维修策略的改进方面没有大的成效,想进一步显著降低集体剂量基本是不可能的。相反,随着机组堆龄的增加,现场的辐射水平会有不同程度的逐年升高,尤其是机组运行的前十年,同时,设备缺陷也会进一步增加,部分年份的大修工作量还会增加,二者叠加,造成年度集体剂量还会有所升高。

2012—2021年,中国核电各运行电厂年度最大个人剂量都小于10 mSv,远低于国家标准GB 18871—2002中的职业照射年剂量限值,人均受照剂量基本低于0.4 mSv。从2021年中国核电各运行电厂个人剂量区间分布来看,90%的辐射工作人员受照剂量小于1 mSv,接受剂量大于5 mSv的人数占比不到1%,辐射工作人员受照剂量处于较低的水平。

2 世界同行压水堆机组年度集体剂量

2017—2019年,全球主要核电国家的不同堆型机组的年度平均剂量列于表5。

从表5可以看出,2017—2019年,全球几个主要核电国家的单机组年度平均剂量基本高于300人·mSv。受堆型设计影响,不同堆型机组的集体剂量差异较大,从全球范围看,由于技术路线不同,沸水堆和重水堆机组的集体剂量要明显高于压水堆机组。因此,在不同堆型之间,将集体剂量作为评价其辐射防护管理绩效的唯一指标是不恰当的。另外,2018年三门核电AP1000机组装料,2019年开始陆续开展换料大修,尽管AP1000机组采用三代核电技术,大修期间辐射控制区内检修工作量较二代加机组少,但是从表1可以看出,在进行了换料大修的年份,其集体剂量也达不到 WANO先进值。将进行了换料大修年份的集体剂量与没有进行换料大修年份的集体剂量比较也是不恰当的。

3 核电站运行辐射防护的主要任务

首先,核电站运行过程中会产生裂变产物和活化产物,这些裂变产物和活化产物就是对工作人员产生辐射照射的来源,在国际和国家标准中,有明确的关于工作人员接受辐射照射剂量限值的规定。因此,贯彻辐射防护最优化原则,控制工作人员接受辐射照射的大小是非常重要的,这一点毋庸置疑。同样,国际和国家标准也有关于放射性污染控制的明确的规定。放射性污染会对工作人员造成一定的辐射照射,同时对这些污染设备和场地的去污也会增加放射性废物的产生量,因此放射性污染的控制也是非常重要的。第三方面,核电站的在役检查、仪器仪表校验活动要经常使用各种活度的放射源,如果管理不善,发生放射源丢失等辐射事故是可能的。再者,由于运行或检修活动,会有很多频次的放射性物品运进或运出核电站厂区,如果管理不善,会造成放射性物品未经许可的运输或厂区内外的污染,这是典型的违法行为,甚至会引起法律纠纷,或影响周围公众对核电的可接受度。因此做好放射源和各种放射性物品的管控同样是非常重要的。

WANO定期组织专家评估队对核电厂的安全运营业绩进行同行评估,评估依据的准则和标准是《WANO业绩目标与准则》。辐射防护领域的评估准则分为两个方面,RP.1是关于辐射防护人员的基本能力的要求,RP.2是关于辐射防护实施的准则和要求,包括辐射剂量控制、放射性污染控制和放射性物品控制三个维度的业绩准则和要求[4]。这也从另一个侧面说明了核电厂运行辐射防护的主要任务。

从以上分析可以得出,核电站运行辐射防护的主要任务应包括以下三个方面:辐射剂量控制、放射性污染控制和放射性物品的管控。

4 结论和建议

从中国核电各运行电厂职业照射的数据来看,虽然年度集体剂量达不到WANO先进值,但是辐射工作人员的个人受照剂量很低,绝大多数辐射工作人员的个人受照剂量远低于国家标准的年剂量限值,工作人员的辐射安全是有保障的。在这一前提下,把集体剂量绝对值的大小简单等效于电厂辐射防护业绩的优劣显然是不恰当的,甚至是错误的。应考虑当年内是否进行了换料大修、换料大修的时间长短,而不能把机组的年度集体剂量与WANO先进值简单地进行绝对值比较。在技术背景相近的情况下,集体剂量的比较才有意义。在实际工作中,有的电厂甚至制定了不切实际的目标,如要在几年内机组年度集体剂量达到WANO先进值甚至要进入WANO前十分之一值,而实际上,从国际同行的数据来看,只要当年内进行了换料大修,机组的年度集体剂量基本不可能进入当年的WANO先进值之列。为了有效降低年度集体剂量,穷尽了目前所有可行的办法,如进行主系统的整体化学去污,由于大修期间的放射性检修作业并没有减少,集体剂量的降低效果是非常有限的。如此而为,除给核电厂的各级管理层过度增加辐射防护管理的压力外,对现场检修工作的质量也会有潜在影响,进行大范围全系统的去污也会大大增加放射性废物的产生量。因此,在保证个人剂量足够低的前提下,无限制地追求集体剂量的降低,是没有必要的,甚至是一种错误的管理导向。

从业界的实践来看,核电站运行辐射防护的任务不仅仅是辐射剂量控制,做好放射性污染控制和放射性物品的管控同样也非常重要。在辐射剂量控制方面,首先要做好个人剂量的控制,确保大部分辐射工作人员的个人受照剂量显著低于国家标准规定的限值,同时要防止在辐射工作人员中造成受照剂量较大的不均匀,要做好最大个人剂量控制,要限制接受较高辐射照射人员的比例。在放射性污染控制方面,要做好辐射控制区内的污染监测,发现污染及时去污,维持清洁电厂的管理理念;再者需要做好辐射控制区边界的管控,防止放射性污染扩散到辐射控制区以外。在放射性物品的管控方面,要把做好放射源和放射性物品的管控提高到遵守国家法律的高度上来,要做好放射源和放射性物品的使用、运输和保存等各环节的管控,坚决杜绝放射源丢失事故的发生和放射性物品的非受控的转移或运输,确保放射源和放射性物品时刻处于受控状态。

综上,虽然集体剂量是衡量核电站辐射防护管理业绩的一个重要指标,但是不能把其作为一个唯一的指标,做好个人剂量的控制更为重要。在进行集体剂量这一指标比较时,不能简单地比较绝对值的大小,技术背景差异不大的情况下,集体剂量绝对数值的大小才有意义。与辐射剂量控制一样,放射性污染控制和放射性物品的管控也是核电站辐射防护管理中不可偏废的两个重要方面,应与辐射剂量控制置于同等重要的位置。