秦山350MWe機組蒸汽發生器一次側機械作業輻射防護最優化

沈海駒

（中核核電運行管理有限公司保健物理一處，浙江 嘉興 314000）

0 引言

蒸汽發生器（SG）一次側機械作業是停堆換料大修的重要檢修項目，包括了一次側人孔開關作業和一次側堵板裝拆作業。蒸汽發生器（SG）一次側水室，作為主冷卻劑系統的一部分，運行時大量的腐蝕活化產物在此沉積。經過多個燃料循環，水室中的輻射水平很高，在一次側機械作業中，工作人員作業時有很高的外照射、表面污染和內照射風險。本文以秦山350MWe機組二十次換料大修（以下簡稱OT120，下同，數字代表大修序數）為例，介紹蒸汽發生器一次側機械作業的輻射防護實踐和良好措施。

1 作業內容和輻射風險

1.1 主要作業內容

核電廠機組停堆換料檢修期間，一般需要對SG一次側進行維護和在役檢查工作。利用一回路處于低水位的工況下，打開SG一次側人孔，在水室內一回路管道口上安裝堵板，以防止在水室內工作時工作人員或異物落入一回路管道，在一次側水室內工作全部結束后，則必須拆除堵板，恢復水室正常狀態，關閉人孔。因此，一次側機械作業包括人孔開關和堵板裝拆等。

1.2 作業步驟和輻射風險分析

1.2.1 人孔開關機械作業

要進行SG一次側水室的役檢工作，首先需要在低低水位階段把一次側的人孔打開。對于一次側人孔的開關作業細分為以下幾個步驟：螺栓拉伸拆除人孔蓋板，孔密封面清理及檢查，人孔螺栓底孔檢查，回裝人孔蓋板，完成螺栓拉伸。

輻射風險：作業地點受SG筒體和主管道等影響環境輻射水平高，當人孔打開后，水室內存在很高的γ照射和β照射，在人孔附近作業有極高的外照射、體表污染、污染擴散風險。

1.2.2 堵板安裝和拆除作業

完成一次側人孔開口之后，需要進行役檢作業，為防止檢查時有異物掉入主管道，需要對一次側主管道孔加裝堵板。

輻射風險：需要人員進入一次側腔室作業，水室內有高放射性氣體，腔室冷端、熱端均有很高的γ照射和β照射，在水室作業有極高的外照射、內照射、體表污染、污染擴散風險。

1.3 現場輻射水平調查

OT120大修中對一次側機械作業的作業地點01#廠房305和311房間輻射水平進行調查，環境輻射水平為0.3~0.5 mSv/h，輻射熱點主要是主管道1.5~2 mSv/h。

作業現場SG一次側水室內的輻射水平（見表1和圖1），蒸汽發生器水室內輻射水平高，污染嚴重，存在超劑量照射和體表污染風險。

表1 OT120大修SG一次側水室內部輻射水平

圖1 SG一次側水室測點圖

2 一次側機械作業輻射防護實踐

SG一次側機械作業地點位于SG底部位置，底部區域有主管道穿過，存在輻射熱點，一次側水室存在著大量的高放射性腐蝕活化產物，人孔處輻射水平大。因此，一次側機械作業中，不僅存在很高的外照射，特別是在堵板作業中還存在高內照射風險，如果沒有做好完善的輻射防護措施，會造成人員超劑量照射事件、人員體表污染事件，嚴重的更會造成吸入水室中的微塵從而形成內照射，所以一次側機械作業項目中的大修輻射防護工作相當重要。

2.1 外照射的輻射防護措施

2.1.1 開展實體模擬培訓，縮短作業時間

為縮短在高輻射風險區域的操作時間，工作負責人和防護人員對本次作業所有參與人員均進行了模擬演練培訓，提高工作人員對于操作步驟和工器具的熟悉程度，其中每位作業人員堵板裝和拆堵板都需要控制在60 s內完成，工作負責人根據培訓的結果，挑選最合適的人員進行現場的具體操作。通過培訓，人孔機械作業、堵板作業、檢查設備的安裝拆除所需時間減少，有利于實現輻射防護最優化原則。

2.1.2 建立區域隔離和低劑量等待區

結合以往大修經驗，將蒸汽發生器（SG）底部所在房間及房間門口整個區域作為污染隔離區，并擴大污染隔離區，配置相應的輻射防護用品柜并設專人管理；作業期間控制人數和限制無關人員進入；在設備間外建立“低劑量等待區”（環境劑量率約3μSv/h），進入前的準備、作業完成后脫防護用品及工作中的商量和等待在此低劑量等待區內進行，減少不必要的照射。

2.1.3 實施作業現場輻射熱點屏蔽

SG一次側作業地點位于01#廠房305和311房間，工作環境狹小，輻射源項復雜，有主系統的管道、停冷管道、測溫旁路管道、SG底部輸水管，輻射水平高，輻射防護人員使用鉛皮將主管道屏蔽，屏蔽前接觸劑量率約1~3 mSv/h，屏蔽后的接觸劑量率約0.5~1 mSv/h，因此對這些管道進行屏蔽能達到很好的效果，降低作業現場的環境劑量率水平；人孔蓋板螺栓拉伸操作業所需時間較長，所以要求作業人員操作時穿戴鉛衣，通過屏蔽減少了作業人員的外照射并降低集體劑量。

2.1.4 操作方式和工器具改進

在機組運行初期的大修中，由于一次側機械作業操作方式和工器具簡單傳統，所以在人孔開關和堵板裝拆中，工作人員在現場投入了大量的工作時間，受到高劑量輻射，為了有效縮短作業時間，工器具和操作方式要不斷改進。人孔螺栓拉升作業中，R102（大修編號，數字表示序數，下同）大修中氣動扳手代替手動扳手，并且不斷改進；R110大修中將一次側堵板安裝方式由螺栓固定改為合頁堵板直接封蓋。這些改進大大縮短作業時間，提高了工作效率，縮短了作業時間，降低了集體劑量，取得了較好的效果。

從表2、表3、圖1、圖2和圖3看出，從第一次大修到第二十次大修，由于一系列的輻射防護措施和作業效率的提升，作業集體劑量呈下降趨勢，外照射輻射防護措施取得較好效果。其中R102大修中，一次側水室在兩個循環后環境輻射水平上升，堵板作業集體劑量增加；R107大修中，人孔開關操作和工具遇到問題，延長了作業時間；在R108大修中，因為裝堵板的技術問題，共9人進行了多次重復安裝，增加了集體劑量。

圖2 單臺SG一次側機械作業集體劑量統計

圖3 單臺SG一次側人孔作業集體劑量統計

表2 SG一次側機械作業集體劑量統計（1）

表3 SG一次側機械作業集體劑量統計（2）

2.2 輻射污染的防護措施

一次側機械作業存在高污染風險，包括內照射和表面污染風險，所以針對本項作業做了以下防護措施：

（1）建立并擴大了松散污染隔離區的范圍，有效減少交叉污染的風險。

（2）作業現場的空氣凈化和連續取樣測量。在拆堵板作業前SG腔室用高效空氣凈化小車抽氣16小時以上，降低了SG水室內空氣污染水平，并且使用空氣取樣監測儀連續測量。

（3）特殊的防護用品.對進入水室的工作人員、堵板作業輔助人員均提供供氣式頭罩，利用壓空供氣系統配置供氣式頭罩、防水服、無紡布工作服、高污染作業鞋套等專用防護用品。預防疏水不徹底留下的殘水帶來的污染風險，避免SG腔室內壁附著的高放射性微粒接觸作業人員皮膚的風險。

（4）一次側堵板作業中需要頻繁使用供氣設備，供氣管線長，并且多人同時使用，所以容易造成管線纏繞、被踩踏，導致供氣中斷，嚴重的會造成人員窒息。針對這一情況，提前對現場的供氣設備進行準備，對多條供氣管線使用不同顏色塑料布包裹加以區分，對供氣管線進行鋪設并加以固定。實踐證明，這些措施在防止內照射和表面污染方面也是非常行之有效的。

2.3 劑量監測與污染檢查

對一次側機械作業的兩項任務分別建立了輻射工作許可，設置了個人劑量報警值，嚴格控制個人劑量限制。對于堵板作業人員配備熱釋光劑量計（TLD）和電子劑量計（EPD）外，同時對肢端（腳、頭）增配局部TLD，手部配置淺表劑量計（指環劑量計）；工作前后進行內照射檢查（WBC）；輻射防護人員在作業人員進入水室后，進行時間控制，使用秒表計時，來控制作業人員的個人劑量；參與一次側作業的所有人員在去除防護用品后，接受輻射防護人員的污染檢查，并且必須及時前往C1和C2門進行污染檢查。

3 結果與評價

3.1 作業前培訓的必要性

OT120大修中，作業人員在整個機械作業過程中未發生工作服及體表污染事件，除了進行堵板拆裝工作外，輻射防護人員還改進了培訓方式和培訓教材，制作了視頻培訓教材，起到了較好的培訓認知效果，可以在今后的培訓和檢修過程中繼續推廣。

3.2 供氣設備準備到位

從歷次大修的現場防護來看，對拆堵板作業人員的防護非常有效，未發生人員超劑量照射和作業人員體表污染的事件，但是作業項目的輔助人員卻發生了人員體表污染事件。針對此情況，輻射防護人員對壓空系統進行改進，增加供氣接頭，確保輔助人員也能夠使用供氣式頭罩，降低體表污染的風險。同時采取措施對供氣管線區分和固定，降低了供氣管線纏繞和被踩踏的可能性，保證作業人員的生命安全。

3.3 技術改進提升工作效率

圖4 單臺SG一次側堵板作業集體劑量統計

一次側機械作業中，人孔螺栓拉升作業中使用氣動扳手替代傳統的手動扳手，堵板安裝方式改為合頁堵板直接封蓋,在實踐證明中，這些技術改進提高了工作效率，有效降低了輻射劑量，有利于實現輻射防護最優化原則。

一次側機械作業中，風險最高的是水室內堵板作業，按照原來的方式，此項作業任務需要多人進入水室，并在水室長時間工作，在經歷多次大修中，在R106大修中將堵板多顆螺栓安裝改進為少數螺栓安裝，在R110大修又改為合頁堵板直接封蓋，新的堵板重量輕，安裝方便，通過改進現在都控制在60 s以內完成，拆堵板平均20 s（見圖5），堵板方式的改變是SG一次側機械作業降低集體劑量最有效的實踐。

圖5 單臺SG堵板拆裝所需時間數據統計

在一次次改進和實踐后，在OT120一次側機械作業的輻射防護措施取得了良好的效果，表4是OT120大修中一次側機械作業輻射防護數據。

表4 OT120一次側機械作業輻射防護指標統計

4 存在問題及改進建議

4.1 培訓需要更加全面

工作人員將廠房模擬演練的重點放在了拆裝堵板操作的熟練程度上，但人孔密封面回裝的操作、熟練度有所忽視，污染防護重視程度不足。建議在模擬廠房的同時增設人孔蓋開合的操作步驟和防污染步驟，增強作業人員在此環節的熟練程度和防護意識。

4.2 提高人孔蓋板作業效率

在OT119大修中，進行SG一次側人孔密封面回裝操作時，由于人員技能熟練度和拉伸設備問題，進行了返工，導致接受了不必要的劑量，相比OT118大修，集體劑量有所明顯。建議改進扳手等設備，提高作業人員對螺栓拉升、密封面回裝等工作的熟練度，縮短作業時間并且減少進入作業區域的工作人員，有利于集體劑量的最優化。

4.3 開發專用堵板安裝工具

工作人員進入SG一次側水室，面臨高輻射風險。建議研發專用堵板安裝工具，比如長距離安裝工具，使工作人員在水室外進行安裝堵板操作，或者用氣囊代替堵板，使用長工具將氣囊放入主管道孔，然后充氣，使其具有堵板的功能，這樣避免了人員進入水室。

5 結語

實踐證明，通過行之有效的輻射防護措施，加強模擬演練的培訓，提高輻射防護用品的使用，改進操作方式和工器具，可以有效降低工作人員的集體劑量，避免內照射的發生，防止放射性污染的擴散。當然也存在不足之處，需要完善模擬操作培訓，開發堵板專用工具，使用更好的輻射防護設備，重視現場輻射防護細節，這樣才能對蒸汽發生器（SG）一次側機械作業的現場輻射防護做到有效可控，實現輻射防護最優化的原則。