压水堆核电站大修蒸汽发生器气密性堵板装拆工作的辐射风险控制

张剑峰 刘吉双

(福建福清核电有限公司， 福建 福清， 350318)

0 引言

核电站大修期间，需对蒸汽发生器进行检修，如堆芯此时需在反应堆水池充满水的情况下进行作业，则需在蒸汽发生器一次侧水室安装气密性堵板，防止堆芯水进入一次侧水室，保证蒸汽发生器内的役检工作可以顺利进行。

由于一回路水室辐射水平高(福清核电近3次大修平均值约为16.45 mSv/h)，放射性污染的风险也较大[1]，水室装拆堵板作业时如何将堵板快速安装到位非常重要。

本文介绍福清核电站在装拆堵板前及实施过程中的工作组织形式及实施经验，对其中的易发生失误的地方进行分析并提出解决方案。

1 堵板装拆工作简介

在进行蒸汽发生器一次侧的检修作业前，必须利用一回路处于低低水位的时机，打开蒸汽发生器一次侧人孔，在蒸汽发生器水室内一回路管道口上安装堵板，以防止水室内工作人员或异物落入一回路管道(首次大修或10年大修蒸汽发生器堵板作业是在将升高水位阶段执行，其安全风险比低低水位期间更高。本文介绍的堵板工作就是福清核电站3#机组首次大修堵板作业) 。如果蒸汽发生器一次侧检修工作安排在反应堆水池储水时进行，堵板还有承受水压的要求，以防止一回路水从蒸汽发生器人孔溢出。水室内检修工作全部结束后，则必须拆除堵板，恢复水室正常状态，关闭人孔。图1为反应堆水池储水，堵板承受水压时的状态。

FRB型蒸发器堵板由3块挡板和一块密封隔膜组成，密封隔膜由2道气动密封(干密封、湿密封)和一道被动密封(自密封)组合而成，如图2所示。运行时，干密封和湿密封充517 kPa (75 psi)的压缩空气用来密封，环形腔充34.5 kPa (5 psi)的压缩空气用来检测湿密封是否泄漏。每台蒸汽发生器需要2个FRB型堵板来封主管道冷端和热端，每台蒸汽发生器都会提供一台独立的控制柜来控制冷热管段管道堵板的气动密封压力并对压力持续监控。

2 堵板装拆过程风险分析

在蒸汽发生器堵板装拆过程中，主要有以下几方面风险需要控制：

(1) 辐射防护风险：由于蒸汽发生器一次侧是一回路重要组成部分，放射性介质排空后依旧存在外照射、松散污染等风险。工作场所辐射剂量率水平高、工作人员受照剂量率水平高、气衣气面罩易被沾污。

图1 蒸汽发生器堵板与堆芯水位示意图[2]

图2 FRB型蒸发器堵板

(2) 工/器具导致的风险：装拆专用工/器具由于部件较多、体积较大，而放置空间小，易发生人员误碰控制柜及相应电源和气源、工/器具使用不当等风险。

(3) 堵板泄漏风险：人员进出水室时间较短，无法对密封面等进行精细的检查且在高剂量环境下工作，易紧张产生人因失误，从而导致堵板无法实现有效密封。

(4) 其他风险：在堵板拆除过程中，还有异物落入风险、水室易滑倒风险、气源管道缠绕风险等(此类风险可通过强化模拟培训、固化工作流程等方式进行防范，本文不作详述)。

3 实施过程及风险应对

3.1 堵板装拆方案

蒸汽发生器堵板装拆过程中，工作场所辐射剂量率水平高，需对作业人员的受照剂量进行控制。而降低外照射剂量的基本方法不外乎减少受照时间和降低工作现场的剂量率。就装拆堵板作业而言，由于作业在狭小的锅底状的水室内进行，屏蔽法、距离法等降低受照射剂量的技术在现场都难以实施，有效的方法就是减少人员受照时间。

福清核电101、201、301大修蒸汽发生器水室(SG水室)辐射水平见表1所列。由表1可见，大修时SG水室辐射剂量为11.8～22.3 mSv/h，根据管理规定，个人剂量需小于1 mSv，故每人在水室内工作时间要求小于160 s。由于存在某些工作人员因紧张或不熟练，在水室内部工作超时的情况，故在实施中按照每人120 s进行控制。

根据国内各运行核电的工作经验，目前主要有表2所列的3种堵板装拆方案。

由表2可见：

(1) 方案3有超过剂量管理目标值的可能，不予考虑。

(2) 方案1和方案2相比，个人受照剂量相对较高，但所需人员较少，进出水室过程的时间减少，集体剂量相对较少。另外，考虑到在福清核电站从事蒸汽发生器检修的中核检修有限公司的工作人员具有多次装拆堵板的实际经验，技术水平相对均衡。基于上述原因，福清核电301大修装拆气密性堵板的工作方案选择表2中方案1来安排。

表1 福清核电101、201、301大修蒸汽发生器水室辐射水平

表2 蒸汽发生器堵板装拆工作方案对比

3.2 模拟培训强化堵板技能

根据国内各运行核电站的大修经验，一般经过2周的模拟培训后，工作人员能熟练掌握装拆“堵板”的工作过程，且对工作风险有清晰的认识。模拟培训也可以降低人员在穿脱劳保用品时产生的二次污染的可能性。培训流程如图3所示。

为有效应对辐射防护风险，故在模拟演练时将装堵板工作分解如下：第一人进水室堵板及紧螺栓，但仅做到固定堵板不深入拧紧螺丝，一般旋入两圈，然后迅速退出水室(其余两人负责往水室内传递堵板)；第二人进入水室拧紧螺栓、堵塞及取出充气管。通过模拟演练测试两人花费的时间均约为80 s。堵板使用完毕后，第三人进入水室拆除堵板，拆除时间约60 s，符合管理目标值的限制规定(演练操作单人在水室内的时间不得超过90 s，实际操作单人控制时间120 s)。

在堵板实施过程中，无法执行堵板装拆工作或者在规定时间未完成相应工作，以及某些特殊情况下，需对堵板安装情况进行复检，故需要对更多的人进行堵板装拆培训。福清301大修最终24人通过考核，其中6人作为备用人员。

堵板装拆过程中，存在工作人员工作后不按规范脱除辐射防护用品而导致沾污的情况，因此在AC厂房，还需辐射防护人员负责辐射防护风险控制及防护措施的指导，并参与堵板装拆工作人员的考核。

3.3 标志公告警示误碰风险

在蒸汽发生器气密性堵板投用期间，气密性堵板的控制柜分别放置在RX厂房8 m(标高)环廊1#、3#蒸发器房间门口附件约5 m(标高)处，以及8.5 m(标高)电梯旁，需24小时对堵板的密封情况进行监测，如发生泄漏，控制柜等监测设施会进行报警。

此阶段的主要风险为“人员误碰风险”：

为防止该风险，主要从几个方面进行控制：

(1) 堵板相关气源、电源、控制柜设置隔离区张贴提醒单(如：堵板使用期间禁止任何人员操作；相关区域工作人员应注意不要误碰)。

(2) 向相关人员及组织发布声明邮件，对相关设备进行说明，并公布注意事项(如：一次侧水室内有液位报警，含就地声光报警和主控报警，就地的声光报警装置装在蒸发器房间的SAS棚里，核岛工作人员如听到报警后请勿惊慌，并请及时向主控汇报；控制柜上安装有声光报警装置，对堵板密封情况进行监测，核岛工作人员如听到报警后请勿惊慌，并请及时向主控汇报)。

(3) 现场设置值班人员24小时值守，每小时巡检一次，非巡检期间在人员闸门外待命。

3.4 制定预案预防突发情况

蒸汽发生器一次侧气密性堵板安装、投用后存在泄漏风险，引起气密性堵板泄漏的可能原因如下：

蒸汽发生器气密性堵板发现泄漏主要出现在堆芯升水位期间，和高水位期水位稳定期间，针对此情况，需编制《蒸汽发生器一次侧堵板泄漏应急预案》，应急主要包括以下内容。

3.4.1升水位过程中SG水室漏水的处理

SG气密性堵板确认安装就位后，主控室开始对反应堆水池进行充水操作，气密性堵板所在位置标高为+9 m；当反应堆水池水位开始高于+9 m的时候应加强巡检，紧密关注SG水室是否有泄漏情况；一旦发现堵板控制柜发出报警信号，或发现蒸汽发生器一次侧人孔处有泄漏后，值班人员立即报告主控以及现场待命的工作负责人。

由工作负责人通知运行部门排水对反应堆水池降水位，并随即通知核清洁用水桶接水；确认水位已降至9 m以下；执行维修规程《蒸汽发生器堵板工具操作》，将气密性堵板拆除；执行维修规程《蒸汽发生器堵板工具操作》，准备备用气密性堵板(备用堵板已打压合格)进行安装；确认安装就位后，通知运行充水对反应堆水池升水位。

3.4.2水位稳定期间水室泄漏的处理

发现堵板控制柜发出报警信号，或发现蒸汽发生器一次侧人孔处有泄漏后，值班人员立即报告主控以及现场待命的工作负责人。

观察水室泄漏量，如果是线状流或更大的泄漏，则由工作负责人通知主控降水位，进行堵板更换；如果是滴状流，在确认主气源、备用气源状态正常后，将控制柜上的干侧密封供气阀、湿侧密封压力调整器缓慢调高，最高不超过620 kPa(90 psi，主气源压力)；观察检测装置上以及就地显示的泄漏情况；泄漏停止后停止调节气源减压阀；气源压力到达最大压力后仍存在泄漏，则降水位进行堵板更换。

4 实践与经验反馈

4.1 实践

福清核电301大修蒸汽发生器堵板装拆工作与101大修和201大修(采用表1中方案2)对比情况列于表3。

由表3可见，与201大修相比，301大修蒸汽发生器堵板装拆工作的工作总人数、工作人员个人剂量最大值、以及集体剂量都有所降低。

4.2 经验反馈

301大修实践仍有许多不足之处：

(1) 堵板实际安装过程中，首次堵板安装未到位，造成返工。在后续的培训过程中，工作人员仍需多加练习。

(2) 堵板投入使用后，未对备用气源进行压力调节，导致气源压力过高，控制柜安全阀起跳，后续在备用气源投入使用前，先对压力进行调节。

(3) 从蒸汽发生器一次侧房间拆除的堵板需回装至堵板箱内，因堵板体积较大，且需螺栓紧固在堵板箱内，塑料布无法全完包裹，搬运人员多人蹭到堵板，导致连体服沾污。后续要求大修堵板拆除后回装至堵板箱时，底部仍使用塑料布包裹，作业人员须穿戴纸衣、橡胶手套、佩戴安全帽面挡搬运，避免造成人员沾污。

表3 福清核电3次大修蒸汽发生器堵板装拆工作各项数据对比

1) 每人在SG水室工作时间为60～120 s，表内时间为该项工作在水室内的总时间。

5 结语

蒸汽发生器堵板装拆是核电厂大修期间的一项重要工作，通过实施模拟培训、标志公告及编制预案3个方面的控制，保障了蒸汽发生器堵板装拆工作的顺利实施。