某核电厂潜在表面污染风险管理探讨

任学明，李肖宁，马波阳

(台山核电合营有限公司，广东 台山 529200)

放射性污染风险管理是核电厂辐射防护管理的一个重要方面。目前国际上和国内各核电厂对于放射性表面污染风险的管理主要为“事后”管理，即核电厂中划设的污染区均是已真实存在污染的区域；或者该房间在设计上即是污染区域，比如放射性收集地坑、水池等。国内某核电厂控制区采用“EVEREST”(法语Evoluer VERs une Entrée Sans Tenue的缩写)进出模式，意为穿着普通工作服即可进入控制区。该模式对控制区内的表面污染控制提出了极大的挑战，要求控制区内能够保持高度的核清洁水平。英国的核电厂以及法国的EDF(法国电力公司)集团旗下的多家核电厂均是采用“EVEREST”进出模式(在英国不称为“EVEREST”，但同样是穿普通工作服进出控制区)，其对控制区的核清洁水平同样提出了高度的要求。但英国和法国的核电厂在表面污染风险的管理上也主要是采用“事后”管理的方式，即划分的污染区均是实际的污染区，未设置潜在污染区。国内该核电厂为了降低人员发生劳保服、劳保鞋等沾污的概率，在日常和大修期间均采用潜在污染风险管理模式，通过对控制区内各区域、房间中布置的设备、工作种类的分析，识别出潜在污染风险高的区域或房间，并对这些区域和房间设置污染边界进行提前管控。同时，通过对引入污染风险的作业和已存在污染的区域进行严格管理和控制，达到防止污染扩散的目的。

1 表面污染分区方法

为了对潜在污染风险进行有效识别和管理，某核电厂按表面污染水平以及潜在表面污染风险，将控制区分为了K、NP、N1和N2四个子区[1]。其分区标准列于表1，分区方法及流程如图1如示。

表1 污染分区标准(Co-60当量1))Tab.1 Standard of contamination zoning (Co-60 equivalent)

1)等效为Co-60的表面污染水平。

图1 某核电厂表面污染分区原则[1]Fig.1 Principle of surface contamination zoning in one NPP[1]

从图1可以看出，K区和NP代表该区域属于干净区域，且不大可能发生污染扩散风险，区别在于K区为常规废物区，NP区属于核废物区；N1区代表该区域存在放射性设备，且存在一定的泄漏概率，有潜在的表面污染风险；N2区代表该房间在设计上即有放射性流质存储的功能，比如燃料水池、放射性液体收集地坑等，或者是正常运行期间不可达的高辐射风险区域，也包括已经发生污染且无法去污到小于4 Bq/cm2水平的区域。

2 潜在污染风险识别

从污染分区方法可以看出，污染分区的关键点和难点在于N1区的准确识别和控制，主要是放射性介质包容的可靠性分析，以及在实践中已发生的放射性污染扩散事件的分析。

2.1 放射性设备介质包容可靠性分析

核电厂中使用的设备种类繁多，在分析当中，主要针对含有放射性流质的机械设备进行分析识别，包括泵、阀门、容器、法兰和管道等。

(1)泵。泵是核电厂中主要的设备之一。泵的密封形式有多种，比如填料密封，油封密封，机械密封、水力密封等。一般来讲，泵类在设计上是允许存在一定的泄漏率的。为了限制泵在运行过程中泄漏产生的污染，除尽可能减少其泄漏量外，还会在泵下方设计收集泄漏液的基座，然后通过软管将基座与废液收集地坑相连，导出从泵体漏出的液体。如果基座没有设计连接地坑的软管，那么泄漏液还可能会扩散到基座外围。因此，输送放射性液体的泵的泵体、基座，甚至基座周围区域，应视为污染区(或潜在污染区)进行管理。

(2)阀门。核电厂中使用的阀门种类多且数量庞大，在所有回路、管道、动力设备、储存罐、容器、水池，以及与利用或传送液体和气体介质有关的部件上均有配置。阀门的泄漏分为内漏和外漏。内漏是指阀座与关闭件之间对介质达到的密封程度；外漏是指阀杆填料部位的泄漏、法兰垫片部位的泄漏及阀体因铸造缺陷造成的渗漏[2]。和泵不同，阀门的外漏是根本不允许的。为防止阀门外漏，可以通过压缩填料等形式实现阀杆部位的密封；通过对阀盖与阀体的连接法兰进行唇边密封焊来实现法兰垫片部位的密封。另外，阀门与管路的连接方式不同也可能产生外漏，比如螺纹连接和法兰连接；因此为避免外漏通常更多采用焊接端部连接，比如承插焊或套管焊，或者在螺纹连接后再进行密封焊。

不同种类的阀门其工作介质的温度和压力不同。虽然阀门的外漏在设计上是不允许的，但是在实践中，阀门的外漏是存在的。从经验反馈来看，介质温度在超过80 ℃时发生外漏的概率是较高的，比如RCV(化学与容积控制系统)、TEP(冷却剂储存和处理系统)、TEG(废气处理系统)等系统，其阀门间会被识别为潜在污染区进行管理。其它系统的阀门间则主要识别为干净区。

(3)法兰。法兰起着连接管道、泵、阀门、压力容器及各种承压设备的重要作用，并与垫片、螺栓共同组成密封接头体。在高温、承压的情况下，法兰的密封垫片几乎不可避免地会产生泄漏。主要是因为存在多种情况会引起垫片应力的下降，包括垫片材料在高温和长期的应力作用、连接件与紧固件连接材料不同引起的热膨胀量不同以及高温下紧固件的蠕变等[3]。核电厂中使用的垫片有含有金属增强层的石墨垫片、镀银的金属垫片，如Helicoflex等。为避免外漏，可以对连接法兰进行唇边焊。因此，采用法兰连接的含有放射性介质的管道，也要按介质温度以及是否采用唇边焊等方式对法兰所在系统和房间进行潜在污染识别。

(4)容器。在识别潜在污染区的过程中，一般将含有放射性介质的容器、热交换器、地坑等均作为容器类考虑。在分析中，可将容器分为开放式和密闭式两种考虑。对于开放式容器，因为存在操作失误或异常情况时液体溢出的风险，因此含有放射性介质的开放式容器所在房间一般可以认为是潜在污染区或污染区。密闭式容器对于放射性介质虽然有比较可靠的包容，但容器在系统中通常会伴随与阀门、法兰等的连接，因此密闭式容器所在的房间也要重点关注，识别方法可以参照阀门、法兰的识别方法。含有放射性介质的热交换器所在的房间一般会识别为潜在污染区，因为热交换器内的介质温度一般较高，从实践反馈来看，热交换器发生泄漏的概率也相对较高。对于地坑类容器，比如核电厂中RPE(核岛排气和疏水系统)系统含有大量的专门用于收集放射性废液和非放射性废液的罐子或地坑，按介质一般可以直接分为干净区或N2区。

(5)管道。管道通常对放射性介质的包容可靠性较好，管道的连接也多采用焊接连接，密封性好，一般不作为潜在污染区。但管道内高温高流速的介质会导致管道焊接区的降质，不排除发生泄漏的可能性。

以上分析涵盖了核电厂的主要机械设备，其分析原则也基本适用于其他种类机械设备。对于正常运行期间没有放射性介质的系统，如设备冷却水系统等，正常只需关注设备所在位置的外照射情况，但涉及到接触液体的操作均需要戴乳胶手套等进行防护。当出现设备故障或操作失误导致出现设备泄漏等有液体渗漏时，为保险起见，需要对水进行取样测量以验证是否有放射性。一旦发现存在放射性，则需要启动调查，进而消除设备故障或偏差，同时启动开展设备去污。对于不能去污到本底的，按实际污染水平进行分区管理。

2.2 已发生污染事件的分析

除了对设备的介质包容可靠性开展分析外，还要对已发生污染事件的原因进行分析。根据该核电厂实际数据分析，这部分主要有设备的设计缺陷、安装的偏差或者人因失误等。比如部分载有放射性流质的泵的机械密封引流管设计为直接对空排放，导致在泵的运行过程中放射性液体直接流到地面上造成地面污染；或者泵或疏水阀的引流管出口未对准地漏造成地漏周围地面污染的情况；或者由于人因操作失误，导致作为承压边界的隔离阀未关紧造成下游堵头泄漏等情况。针对上述设计缺陷或偏差，在完成改造前，需要将相关区域或房间设置为潜在污染区(N1区)或污染区(N2区)；对于人员失误导致的污染扩散，需要结合人员作业的类型和频率进行分析，对于误操作易引起污染扩散并且操作频率高的作业区域，一般作为潜在污染区管理。

3 表面污染控制

该核电厂采用的“EVEREST”控制区进出模式，其最大挑战是控制区内表面污染的控制。将放射性污染限制在污染区域或污染作业区域边界内，保证干净区域不存在表面污染，是实现“EVEREST”模式的关键。目前各核电厂中应用的表面污染控制方法差别不大，常见的控制方法有以下几种：

(1)污染分区，设置边界

对已存在污染的区域以及识别的潜在污染区设置污染边界，将(潜在)污染区域、房间与干净的区域、房间隔离开。污染隔离边界主要包括防护用品柜、隔离带、门槛、粘尘垫以及表面污染监测仪表，如图2所示。在某些污染边界处，可能会因剂量率高而导致表面污染监测仪表测量不准确，这时需要将表面污染监测仪表放置在就近的低本底区域进行表面污染监测。

①污染门槛;②放射性废物桶；③防护用品回收桶； ④表面污染监测仪表；⑤粘尘垫；⑥防护用品存放柜。图2 污染边界设置示意图Fig.2 Sketch of contamination boundary

进入潜在污染区域(N1区)人员需要加穿橡胶鞋套、棉纱手套和帽套；进入污染区域(N2区)人员需要穿戴橡胶鞋套、塑料鞋套、棉纱手套、乳胶手套、纸衣和帽套。对于引入污染风险的作业，人员防护用品的使用则以作业风险的防护要求为准。在干净区域内开展的有污染风险的作业，需要建立临时污染作业区，工作结束后恢复分区。

(2)表面污染监测

对控制区内所有可达区域定期开展表面污染监测有助于及时发现因设备泄漏或误操作等造成的污染事件，并通过设备维护、去污等恢复和保持控制区的核清洁状态，有效减少人员、地面的污染扩散事件，也为“EVEREST”模式的顺利实施提供了保障。设置在控制区边界的门框式监测仪，要求可以监测到国标中对人员体表的监测限值[4]：α<0.04 Bq/cm2，β<0.4 Bq/cm2。

(3)放射性物质运输

放射性设备、物质在不同污染区域间运输需要确保其不存在松散表面污染，一般会要求对设备或物质进行包裹，以防止放射性介质泄漏或脱落而导致放射性污染扩散。因为该核电厂的干净区域分区标准是0.4 Bq/cm2，因此放射性设备或物质在运输经过干净区域时要求表面污染水平小于0.4 Bq/cm2。

(4)场地铺设和人员防护

对存在放射性污染扩散风险的作业铺设作业场地，布置污染边界，限制污染的扩散，保护场地。对作业区内的人员使用防护用品进行防护，依据作业风险的不同选择不同的防护用品。典型的需要铺设作业场地的有放射性流质管道的开口作业，阀门的解体检修、打磨作业，管道的切割、机加工等作业。对于像蒸汽发生器装拆堵板等高辐射、高污染风险作业，还需要搭设SAS(负压工作棚)以限制污染的扩散。人员使用的防护用品一般有纸衣、棉纱手套、乳胶手套、塑料鞋套、气衣、气面罩等。

(5)工器具分开使用

为了避免污染扩散，核电厂要求控制区内使用专用的工器具，并且工器具按干净工器具和污染工器具分开存放。在干净区域内禁止使用污染的工器具，在污染区域内或存在污染风险的作业优先使用污染区专用工器具，以避免污染扩散。对于污染水平严重的工器具进行报废处理。

(6)人员授权培训

为避免工作人员在控制区内因行为不规范造成污染扩散，所有在控制区内工作的人员均须进行辐射防护培训，经过考核合格后给予辐射防护控制区进入授权。授权培训分为理论培训和实操培训，内容包括辐射防护的基本理论，电厂的管理规定以及人员的行为规范要求等。易造成污染扩散的典型行为有在污染区内擦汗、扶眼镜、随意触碰设备、随意坐靠、戴手套打电话以及穿脱防护用品不规范等。

(7)反应堆厂房表面污染控制

反应堆厂房是表面污染控制的重点关注对象。因为该核电站反应堆厂房采用“双室”设计，设备间和工作间之间设置有实体隔离，功率运行期间允许工作人员进入反应堆厂房[5]。因此，反应堆厂房在功率运行模式期间，整体作为潜在污染区管理。人员进入之前，需要提前2天投运EBA系统(安全壳换气通风系统)[6]对反应堆厂房工作间进行空气吹扫，人员按潜在污染区要求进行防护。

停堆期间，大量放射性污染作业在反应堆厂房集中开展。反应堆厂房作为重点管控对象，需要采取一些特别措施。主要有以下几点：

1)提高防护要求

停堆期间，在进入反应堆厂房前需要在潜在污染区防护要求的基础上加穿连体服。在进入反应堆厂房内部的污染作业区域前，需要在既有防护用品的基础上附加乳胶手套、纸衣、塑料鞋套等防护用品。以确保作业区域的污染不被扩散到反应堆厂房的其他区域。

2)反应堆厂房温度控制

该核电厂位于中国南方某省，夏天气温炎热，即便是在冬天，反应堆厂房主要设备间内的温度在机组停堆期间也曾达到27 ℃到31 ℃之间。考虑到进入反应堆厂房时人员需穿着多层防护用品，人员容易因为过热感到疲惫和出汗，导致防护用品防护性能下降，甚至导致人员工作服或体表沾污。因此，停堆期间尽可能保持反应堆厂房在较低的温度有利于污染控制，也有利于保持人员的良好工作状态。

3)针对高污染作业人群采用“两件套”防护要求

针对反应堆厂房内开展高污染作业的人群，使之采取特殊的防护要求——“两件套”。即让这些开展高污染作业的人员，在更衣间脱掉个人工作服和劳保鞋，更换为专用连体服和安全鞋这两件防护用品。这样这些人员在进入反应堆厂房时便不再需要加穿连体服，从而减缓在反应堆厂房内作业容易出汗的问题，进而达到控制污染的目的。

4)场地管理责任制

场地管理责任制是开展表面污染控制的一种管理手段，主要针对大修期间同时开展大量污染作业的情况。场地管理可分为“区域网格化管理”和“污染场地责任制管理”。前者是指对控制区厂房(比如反应堆厂房)进行网格式划分，为每个网格区域指定责任人，由该责任人管理其负责区域内的作业场地，确保其责任区域内不发生污染扩散事件；后者是将污染作业场地管理责任落实给各作业场地对应的工作负责人，由各工作负责人进行污染控制和监测。通过落实管理责任，达到控制污染扩散的目的。近年来这两种制度都有在实际应用，实践证明可行。

4 潜在污染风险管理的优劣势分析

4.1 潜在污染风险管理的优势

潜在污染风险管理在“EVEREST”模式的核电厂中有一定的优势，主要体现在可以减少人员沾污和地面污染扩散概率。因为潜在污染风险高的区域已设置污染边界，人员进入已得到防护用品的保护。另外，采用潜在污染风险管理，可以减少人员防护用品沾污的处理成本。采用“EVEREST”模式的核电厂是穿着自身的劳保服、劳保鞋进出控制区，一旦这些防护用品发生沾污，后续处理起来比较麻烦：比如需要给工作人员提供备用的劳保用品，对污染的劳保用品进行清洗去污，清洗干净后再归还当事人，并回收提供给当事人的劳保用品等，处理流程复杂，管理成本高。采用潜在污染风险管理，可以有效减少类似事件的发生。

4.2 潜在污染风险管理的劣势

潜在污染风险管理的劣势在于控制区内同时设置有潜在污染区和实际的污染区，因进入这两种污染区的防护要求不同，易使工作人员混淆，不利于污染区的管理。另外，潜在污染区需要设置边界进行管理，一定程度上增加了防护用品的使用量。

5 总结

本文介绍了某核电厂潜在污染风险的管理方式，包括潜在表面污染风险的识别和污染控制方法。通过识别潜在污染风险较高的房间和区域，结合污染监测和设立污染边界等管理手段，来预防因设备泄漏或人员误操作等引起的污染扩散或人员污染。虽然该核电厂投入运行的时间并不长，但是从投运以来的实践反馈来看，人员防护用品沾污发生的区域大部分是在已识别的潜在污染区，比如主要核回路系统的泵和阀门间。目前来看，该核电厂潜在污染的管理方式是有效的。随着核电厂运行时间的延长，设备发生降质或泄漏的概率将会逐渐升高，通过继续分析和总结污染扩散事件的原因和共性等，有助于完善潜在污染风险的识别方法。该核电厂潜在污染风险的管理方式，也可以供其他核电厂在污染风险管理上参考，尤其是准备采用“EVEREST”模式的核电厂。