探讨辐射防护最优化措施 王一霖

探讨辐射防护最优化措施王一霖
发表时间：2017-11-16T20:21:59.570Z 来源：《电力设备》2017年第21期作者：王一霖
[导读] 摘要：在核电企业中集体剂量是WANO同行评估的关键指标，每年WANO组织与我国核能行业协会都会对核电企业集体剂量进行统计排名。

（山东核电有限公司 265100）
摘要：在核电企业中集体剂量是WANO同行评估的关键指标，每年WANO组织与我国核能行业协会都会对核电企业集体剂量进行统计排名。

如何在现有的基础上进行优化以降低集体剂量，是核电企业长期以来努力的目标。

因此，为有效控制集体剂量、贯彻ALARA方针，各核电企业不断开展了辐射防护最优化措施。

本文就辐射防护最优化措施的进行探讨。

关键词：辐射防护；集体剂量；最优化措施
集体剂量作为核电安全状态的评价指标之一，同时也是WANO性能指标。

集体剂量的高低反映了核电机组运行、维修以及安全等综合管理水平[1]。

随着核电辐射防护水平的不断提升，核电厂集体剂量有了明显的降低。

而随着核电技术及辐射安全技术的提升、现场辐射防护水平呈现了大幅度上升，关于辐射防护的最优化措施逐渐成为核电企业现场辐射防护核心内容，同时也是重要研究领域。

辐射最优化措施属于辐射防护体系中的三大原则之一，其重要性在2007年的ICRP建议书中得到了进一步的强化。

目前许多国家已将“降低集体剂量、提升现场ALARA”作为研究的重点，并已制定并实施了相关的研究措施计划[2]。

而我国自1991年建立第一座核电站以来已有20多年，在此期间不断积累了丰富的运营、维修以及辐射防护最优化经验。

本文就对辐射防护最优化措施进行探讨。

1.系统方面辐射防护最优化措施
1.1减少裂变产物生成
由WANO《核电厂辐射防护指南》可知，导致现场辐射水平上升最为关键的因素之一是燃料发生破损[3]。

因此，辐射防护最优化措施之一就是减少燃料破损即减少裂变产物生成。

而减少裂变产物的措施可以通过提高燃料包壳的完整性来实现。

大致方法为：贯彻落实防异物导则，并合理运用化学和容积控制系统（CVS系统）以及反应堆冷却剂系统（RCS系统）对包壳完整性进行有效控制；同时，当一回路在291℃温度下和15.4MPa压力情况下，需要对一回路实施偏碱性环境，并加强对其氢含量的监测。

1.2减少腐蚀活化产物生成
腐蚀活化产物是导致辐射上升的又一因素，而腐蚀活化产物的生成主要与运行系统的操作、一回路水化学的控制以及异物的控制具有密切联系。

在腐蚀活化产物中，放射性锑是主要的核素之一，故有效降低放射性锑对于降低集体剂量具有重要意义。

这可以通过对含有锑材料的设备进行更换。

除此之外，在设备正常运行期间，还可以通过对主系统水质加强净化，采用弱碱性的运行方式，从而减少设备表面辐射与迁移，进而减少腐蚀活化产物生成。

具体技术方法包括对反应堆冷却剂水化学工况、净化系统效率进行优化；适当则在管道中加入锌与贵金属以提高去污能力；采用“降低一回路溶氢”的方式对腐蚀活化产物进行控制等。

1.3加强氧化运行
由于反应堆运行时，主系统冷却剂中所产生的腐蚀活化产物会在管道、阀门以及泵等设备内表面不断沉积，这就使得设备周围的辐射上升。

如不能及时将这些沉积物祛除，在维修工人对设备进行检修时会对其产生大剂量的辐射。

通过加强氧化运行，能够有效降低腐蚀活化产物所造成的辐射强度，进而减少维修工人受辐射剂量。

具体措施可以参考某核电厂：在冷停堆到温度降至82℃（180℉），且溶解氢小于5cc/kg（0.45ppm）后，添加过氧化氢，建立酸性氧化性环境，从而使系统与水中的腐蚀性活化产物镍和钴-58快速氧化溶解，同时少量的钴元素和钴-60发生释放，达到清除腐蚀产物的效果。

2.技术方面的最优化措施
2.1SG蒸汽发生器一次侧堵板工具的改进
某核电厂在对OT110进行换料大修时，对SG蒸汽发生器一次侧堵板工具进行了优化。

通过维持原有堵板方式不变的情况下，将原本每块堵板进行下封头安装时需要2个人进入、时间最短为1min、个人辐射剂量约为2mSv，改进后堵板工具质量较轻、安装更方便。

因此在改进后每块堵板工具安装时只需1人、约40s内即可完成安装。

故在辐射时间、人数以及受辐射剂量上都有了明显的降低。

在进行堵板安装作业时，个人受辐射照射剂量低于0.5mSv，在OT110换料大修时个人受辐射照射剂量最低只有0.18mSv。

故对SG蒸汽发生器一次侧堵板工具进行改进对于辐射防护具有积极意义。

2.2稳压器下封头保温层变更改造
某核电厂在进行稳压器波动管管嘴内圆角区域和波动管嘴与安全端连接焊缝需要做役前及在役检查，而两个检测区域被保温层阻挡，需要拆除原保温，其中共涉及6块保温层，要拆除这6块保温层，需要先拆除72个电加热器的供电电缆，预计拆除时间大约需要15h时间，实际检查时间约2天，这需要花费很长的时间，且房间剂量水平在1~10mSv/h，该工作将导致较高的辐射剂量，而且还可能损坏电加热器。

为满足检查要求，对波动管管嘴及封头处的保温进行分体式设计，则后续在役检查过程中，只需拆除波动管管嘴处的保温，拆除时间小于1h，两项作业内容相同时，集体剂量从原本的大于30mann•mSv降低至小于2mann•mSv，明显地将该项作业的集体剂量降低了。

2.3放射性废物焚烧处理技术
焚烧技术主要处理可燃技术废物，主要以可压缩的防护用品、塑料布、纸、橡胶等为主。

采用焚烧处理技术可以大大减少核电厂产生的废物总量，且放射性废物焚烧技术在美国、法国、德国、日本等国已经有几十座电站和20~30年的运行、管理经验。

以国外某电厂为例，放射性废物焚烧装置处理能力为100Kg/h，1991年8月～2013年9月22年时间为核电厂减少放射性废物总重3966吨[4]。

而随着国内核电厂的运营，产生的放射性废物量也日渐增加，焚烧将有会有效实现减容。

3.其他方面的最优化措施
3.1优化检修的时机
通过对检修的时机进行优化，能够从根本上降低工作人员受辐射照射的剂量。

例如，核电厂在进行脚手架的搭建或拆除保温时，以往会选择在低水位时进行作业。

而将作业的时机提前为系统高水位阶段施工，这能够减少工作人员作业时不必要的辐射照射，从而有效地将相应作业时的集体剂量降低。

某核电厂通过检修时机的优化，将作业时原本的集体剂量175.07manomSv降低至了29.712manomSv。

3.2屏蔽措施
在工作人员进行作业时，通过采取相应屏蔽措施能够减少作业人员的集体剂量。

例如在反应堆厂房中，通过以原有的墙体作为一个相应的屏蔽体，并设置为“低剂量等候区”，从而为让相关的工作人员能够在该区域内进行记录或相应的准备工作。

通过这样的屏蔽方式，让工作人员能够在相对低剂量的区域进行作业，对于减少集体剂量具有明显帮助。

3.3装料前放射性废水过滤器芯、空气过滤器芯更换
由于系统的运行冲洗、厂房清洁度等原因会造成放射性相关系统的水过滤器芯和通风过滤器芯的性能降低，在滤材上已经积累了一部分杂质，在机组装料后运行较短的时间内可能会达到更换的条件。

在机组装料前对水过滤器芯和通风过滤器芯进行更换将有效减少由于过滤器芯装料后过早更换而产生的放射性固体废物量。

3.4管理制度与模式的优化
在核电站辐射防护最优化措施中，制定一个科学、合理的防护水平，并为达到这个水平而制定相应的措施是辐射防护最优化的重点内容。

在实施ALARA时，最关键的在于对工作进行管理，因此无论是项目改造还是检修，都需要将辐射防护最优化放在首位。

在挑选或是调整工作项目时，需要从经济因素、社会因素、个人剂量、受照射人数等方面进行效益—代价的分析。

而在制定检修计划时，则需要维修工程师、生产计划编制人员以及辐射防护工程师进行讨论，以确定最佳的作业时间段，从而保证在最低辐射风险下进行。

参考文献：
[1]孙桂芳,叶杰,滕飞,等.关于辐射防护最优化的探讨[J]. 中国培训,2016(22):296-296.
[2]林用.对辐射防护最优化方法及其应用的探讨[J].大科技,2014(21).
[3]王冠一,张波,贾伟.核设施维修的辐射防护最优化方法案例研究[J].科学与财富,2013(7):22-23.
[4]景顺平.可燃废物焚烧技术在CPR1000 中应用的探讨[J]. 核电（中广核集团内部期刊），2008.。