某压水堆核电厂辐射控制区氚化水蒸汽监测

马来山， 张志强， 崔进， 李文国

(广西防城港核电有限公司， 广西 防城港， 538001)

0 引言

压水堆核电厂在日常运行及停堆大修阶段均会产生放射性核素氚(3H)，氚在环境中存在的形态主要有3中：气态氚(T2、HT)、氚化水(HTO)和有机结合氚(OBT)。核电厂氚最常见的形态是HTO，工作场所中的HTO又主要是以氚化水蒸汽的形式存在[1]。

在压水反应堆运行过程中会产生氚，且无法通过设备去除，只能在电站寿期内逐年控制排放。随着核电厂运行时间的增加，氚的产生量也会相应增加。

压水堆核电厂厂房空气中的氚化水蒸汽主要来源于反应堆一回路水的渗漏、扩散和蒸发。与其它气态放射性核素不同之处是乏燃料存贮厂房、换料时反应堆厂房充水阶段厂房空气中的氚水蒸汽浓度相对较高。其原因在于，乏燃料存贮水池和反应堆换料水池均是一种开放形式的水池，水池与厂房空气的接触面积大约分别为150 m2和120 m2，因此水池中的氚水通过水池表面以蒸发的形式扩散到厂房空气中去。

氚对人体的影响时段主要是在核电厂大修阶段。运行阶段RX厂房是封闭的，人员进入几率低。大修阶段一回路设备开口后、充排水操作均会增加氚的释放，好在大修阶段人员大量进入RX厂房时，通风系统已经投入运行，这使得RX厂房的氚浓度能大幅度降低；大修期间KX厂房的燃料操作也会导致KX20m氚浓度有所变化，由于通风系统(DVK)的正常运行，氚浓度也是在可以接受的范围之内。目前国内各压水堆核电厂均不开展氚致内照射剂量监测。

国内同行对压水堆核电厂氚的研究结论是：一回路冷却剂中的氚浓度是逐年累计增加的，但对核电厂工作人员的集体剂量和个人剂量的影响很小；由于氚浓度升高的趋势明显，有必要跟踪关注[2]。

1 某核电厂氚测量情况

为确认核电厂工作场所气态氚浓度实际情况，2019年10月至2020年4月，某核电厂对辐射控制区内部分有代表性的房间进行了气态氚采样测量。

1.1 现场采样

1.1.1现场状态

运行期间，采样时1、2号机组均100% Pn满功率运行、无燃料操作；大修期间，采样时1号机正常停堆大修(第3次换料大修)，2号机100%Pn满功率运行，采样期间1号机反应堆厂房和燃料厂房有燃料操作。

1.1.2采样选点原则

(1) 根据氚浓度在不同场所的分布情况，选取采样点，如：辐射控制区边界所在房间(电气厂房L215)；一回路辅助系统管线区域(连接厂房W217，核辅助厂房NA219)；水池周边区域〔反应堆厂房20 m (RX20m)，燃料厂房20 m (KX716/KX756)〕。

(2) 现场工作人员可能有较多停留的场所，如：核辅助厂房(N270)。

1.1.3采样位置

运行期间：K716、K756、N270、W217、NA219、L215。

大修期间：RX20m、RX8m、K716、N270、W217、NA219、L215。

1.1.4样品采集

氚采样器型号为MARC 7000(法国SEDC生产)，含4个串联的鼓泡采样瓶，每个鼓泡采样瓶均添加160 mL除盐水，制样时四个瓶子样品混合后再进行测量，采样流量为20 L/h。

采样前采样器进行了流量校准，确保采样设备的可靠性。每次采样过程中对采样装置的鼓泡瓶润洗3次，并且每次换用新的采样瓶。

采样过程中，由2人执行(1人操作，1人监护)，确保采样过程不出现人因失误；采样区域进行隔离，防止人员误碰设备。采样过程中每天对采样设备巡检3次，防止现场环境变化对采样结果的影响。

1.2 样品测量

样品测量所用仪器为Tri-Carb 3180 TR/SL液闪谱仪，谱仪在检定有效期内(2019年3月15日—2021年3月14日)，水中样品仪器探测限为1.64×104Bq/m3。

配样操作为5 mL样品+15 mL ULTIMA GOLD LLT闪烁液，样品本底约2 cpm，氚计数效率为29.01%。

测量模式选用low level模式，能量范围0～18.6 keV，测量时间为20 min，每次测量分析都同时进行质控源的分析，质控源偏差均小于5%，以保证测量数据的可靠性。

1.3 监测结果与分析

1.3.1运行期间监测结果

某核电厂运行期间主要厂房空气中HTO浓度监测结果列于表1。

表1 某核电厂运行期间工作场所空气中HTO浓度监测结果

由表1可见，HTO浓度较高的区域为乏燃料水池所在区域(K716，K756)，最大值9.2×102Bq/m3；其次是W217，测值为101Bq/m3级；其他区域均低于测量的探测限。

1.3.2大修期间监测结果

大修期间(第三次燃料循环大修)主要厂房空气中HTO浓度监测结果列于表2。

由表2可见，HTO浓度较高的区域为RX厂房和乏燃料水池区域(K716)，最大值为3.14×103Bq/m3(最大值位于RX20 m水池旁边，RX和KX厂房测量时均有燃料操作)；其次是W217，测量值为101Bq/m3级；其他区域均低于测量的探测限。

1.3.3监测结果分析

从运行期间和大修期间主要工作场所空气中HTO浓度的监测结果可以看出：

(1) 大修期间KX厂房20 m空气中的HTO浓度高于运行期间1个量级。

(2) 各监测点HTO浓度分布和理论分析的结果一致，HTO浓度由高到低的场所依次为：水池所在场所(RX20m，KX20m)；与主回路直接相连接的一回路辅助系统管线所在区域(W217)；辐射控制区内其他区域(N270)；辐射控制区边界(L215)。

表2 某核电厂第三次大修期间主要厂房空气中HTO浓度监测结果

2 同类电厂对比分析

为了进一步验证某核电厂运行和大修期间空气中氚测量结果的准确性和可靠性，根据文献[3]收集了国内同类核电厂B某次大修的监测数据，进行对比分析。

国内核电厂B某大修期间主要厂房HTO浓度监测结果见表3[3]。

由表3可见，大修期间测量最大值为1.469×104Bq/m3，由RX20m水池旁边测得；KX厂房测量结果为102Bq/m3级；W217厂房测量结果为101Bq/m3级；其他区域均为100Bq/m3级。

通过对比表2、表3可以看出：

(1) 大修期间厂房空气中HTO浓度分布两个电厂情况一致，由高到低依次为RX厂房、KX厂房、一回路辅助系统管线所在房间、9NX和控制区边界处。

(2) 对应厂房监测结果处同一量级：RX厂房为103～104Bq/m3级；KX20m为102～103Bq/m3级；W217为101Bq/m3级；9NX和控制区边界为100Bq/m3级或低于探测限。

3 结论

我国核行业标准《氚内照射监测大纲的最低要求》[4]中规定：“工作人员经常出入和停留场所空气中的氚水蒸汽浓度可能超过8×104Bq/m3(1/10导出空气浓度)时，应进行氚内照射个人监测。”

表3 核电厂B第一次大修期间主要厂房空气中HTO浓度 (Bq/m3)[3]

某压水堆核电厂运行初期，机组正常运行及大修期间，相关工作场所空气中HTO浓度监测值最大为3.14 ×103Bq/m3，低于《氚内照射监测大纲的最低要求》规定的进行氚内照射个人剂量监测的限值要求。因此，在此期间该核电厂相关的现场工作人员无需采取额外的氚防护措施和进行氚内照射剂量监测。