国产化RP N系统入堆辐射防护最优化

史晓宇

（秦山核电保健物理一处，浙江 海盐314300）

0 引言

中国核动力研究设计院正在进行三代压水堆关键技术研究，其中，深度次临界刻棒研究（国产化RPN）是其中专题之一。国产化RPN入堆考核和试验项目，拟委托中核运行执行，拟在方家山2号机组上进行入堆考核和试验。主要考验探测器性能和二次仪表之间的设备匹配性能。为国产化RPN入堆提供技术性支持，验证通过后对核电厂的设备选择性和经济性都有很显著的提高。控制原理见图1。

图1 RPN控制原理图

方家山2号机组目前RPN系统运行正常，包括探测器（源量程探测器、中间量程探测器和功率量程探测器），4个处理机柜和1个控制机柜。系统运行正常。其中，源量程探测器和中间量程探测器为组合件。现场有两个备用空洞，分别位于0°和180°位置。

维修部门已经完成前期调研和可行性工作，并与设计院签署相关合同。变更实施后，RPN系统完全独立与现在运行系统，不参与机组控制和保护。利用2号机组2个备用空洞：0°安装源量程和中间量程探测组合件，180°安装功率量程探测器组件。利用11个同轴电气贯穿件芯棒，铺设11根电缆（从核岛连接板处至电气厂房机柜处），国产化RPN项目保护机柜和控制机柜布置在电气厂房，并从邻近的检修电源取电。建议方案见图2。

图2 建议方案示意图

1 风险评估

1.1 辐射水平测量

首先对反应堆堆坑房间（R480）和换料水池各区域的辐射状况进行详细的调查测量剂量率见表1，以便于制定辐射防护最优化方案，经测量，R480房间人员工作区域环境剂量率1～3.6 mSv/h。

表1 卸料后反应堆换料水池剂量率

图3 换料水池各点剂量率（单位：mSv/h）

1.2 辐射风险分析

由于R480房间辐射水平很高，探头安装过程中避免意外照射成为辐射防护最突出的问题，水池底部作业期间的污染控制，更作为辐射防护最优化工作的重点。辐射防护的前期风险分析将影响到辐射最优化方案设计和现场探头安装和接线的全过程。

（1）源量程和中间量程探测组合件和功率量程探测器组件需要分别下放至0°和180°的备用孔道内，整个作业过程需要起重、仪控、辐射防护、核清洁以及核动力院等多个专业多人配合执行，多人长时间作业会对项目集体剂量造成很大的压力，如果不能保证工作人员与热点之间的安全距离，工作人员将有接受大剂量照射的风险。

（2）卸料结束水池底部经过核清洁去污后，辐射水平有所降低，但松散污染没有彻底去除，如果特殊防护用品使用不当，则存在较高的内照射和体表污染风险，因此需结合现场作业步骤，合理配备防护用品，避免作业人员污染事件。

（3）R480房间为设计红区，可达工作区域的环境剂量率最高可达3.6 mSv/h，存在极高的意外照射和超剂量风险，并且此区域的工作存在作业时长、作业地点的不确定性，进一步增加了外照射风险。

（4）从电气厂房机柜处至核岛连接板的11根电缆的敷设路径需经过主泵间，此房间的环境剂量水平为0.076 mSv/h，热点剂量率0.382 mSv/h，共有6名电缆桥架工作人员进行电缆桥架的安装以及电缆敷设作业，预计工期48 h，作业时是否能进行工作进度的控制和实时反馈成为有效控制工作时间的关键因素，如果工作时间分配不合理有可能接受不必要的剂量照射。

（5）RPN国产化项目由核动力院和维修二处共同负责，双方在工作前期准备、技能的熟练程度、配合的默契程度上存在不确定性，为此项目在工期上增加了不确定因素，项目组的集体剂量有意外增加的风险。

1.3 剂量预估

按照辐射防护和最优化的要求，结合现场实际的辐射水平，对工作中的高风险环节进行评估，制定总的和各分项目集体剂量目标、个人剂量目标，具体数值见表2。编制风险控制计划文件《QF-OT204方家山2号机组国产化RPN入堆考核试验ALARA行动单》。

表2 集体剂量预估

2 作业过程中的辐射防护最优化措施

2.1 降低辐射水平

探头就位以及连接板端接时，多个工作人员聚集在水池底部作业，按照大修计划，卸料完成后的换料水池去污工作已完成，水池底部的表面污染水平以及外照射水平均已达到历次大修的平均值以下。但由于国产化RPN入堆项目的特殊性与重要性，辐射防护人员针对项目重新进行了去污代价分析以及屏蔽代价分析，决定再次进行局部的水池去污，通过辐射防护人员的定点普查，以及核清洁人员的擦拭去污，使换料水池0°、180°RPN盖板处的接触剂量分别由0.357 mSv/h和0.561 mSv/h降低至0.235 mSv/h和0.317 mSv/h，尽可能地降低了该项目的集体剂量，同时也大大降低了体表污染发生的概率。

2.2 辐射风险控制

针对作业项目的风险分析结果，现场防护工作中制定了一系列的最优化行动措施，使其为每一项具有辐射风险环节支持和保证。

（1）大修开始前，召开专项交流会，与工作负责人及全体参与项目的工作人员就工作内容、工作过程、剂量目标和经验反馈等事项进行协商、讨论，为项目作业人员介绍作业现场环境剂量水平，污染控制方法、自我防护措施及安全注意事项，对具体作业环节中所需使用的特殊防护用品的使用方法进行讲解使用。项目实施时在厂房低剂量等待区召开现场工前会。会议上再次强调安全注意事项、现场环境剂量水平、污染控制方法、自我防护措施。

（2）2RX20m平台换料水池入口处搭设标准污染隔离区，所需防护用品全部到位，由专人进行现场管理，作业期间控制人数和限制无关人员进入。在反应堆厂房20 m平台设置低剂量等待区（环境剂量率约为0.003 mSv/h），引导作业人员进入低剂量等待区，进行短暂休息、等待、讨论，同时有效减少人员集体剂量。

（3）因R480房间内工作环境狭小，辐射水平高，进入R480房间的工作人员穿戴铅衣，并且由现场辐射防护人员先行确认线路及作业点环境剂量率，并将测量结果告知操作人员，防止意外照射的发生。

（4）涉及电缆桥架铺设的工作现场，空间复杂，放射性源项复杂，有来自反应堆冷却剂系统（RCP）、余热排出系统（RRA）、化学和容积控制系统（RCV）等高放射性系统的管道的阀门，现场辐射防护人员对电缆桥架铺设人员的活动区域进行了严格限定，对于作业点热点屏蔽不完整的区域进行再次屏蔽，来降低作业现场的环境剂量率水平。

（5）为配合工作人员确认R480与换料水池底部RPN盖板的准确位置，通过对讲机随时与各点工作人员随时保持联系。此项措施有利于控制工作进程并有效防止发生意外照射。

（6）在探头由AC厂房转运至RX厂房20 m后，组织工作人员进行包括连接板安装、端接等模拟演练。通过演练，作业人员可熟悉整个流程，可加强单项工作的技能熟练度，节约有效工时，有效降低集体剂量。同时，辐射防护人员可从中了解可供参考的有效作业时间，为剂量预估、人员安排提供了宝贵的数据。

2.3 剂量限制

在工作实施阶段工作人员所佩戴的电子剂量计按照辐射风险评估的结果进行设置：剂量率报警阈值设为2 mSv/h，日剂量报警阈值设为0.5 mSv，最大个人剂量限值为2 mSv。并告知主泵间桥架搭设的工作人员作业中如发生剂量计报警应立即退出该区域。

通过以上有效的辐射防护手段，有效地控制了作业过程中的各项指标，达到了预期的管理效果。

表3 国产化RPN入堆考核试验剂量数据

3 评价及良好实践

3.1 结果评价

在作业前，防护人员按照辐射防护最优化（ALARA）计划同工作班组负责人充分沟通，建议其工作分步骤分阶段进入水池底部作业或堆芯R480房间，有效缩短人员集体受照剂量。

针对现场不同的辐射水平状况，与作业人员进行充分交底，让其充分了解剂量分布，严格按照辐射防护要求进行作业。

整体现场工作状况良好，辐射防护人员对重点作业区域进行辐射水平调查，作业区域搭建污染隔离区，特殊工况下使用铅衣、面挡等特殊防护用品应用于现场做业。

工作组成员对现场情况不清晰，不清楚安装的方位（0°和180°），不清楚R480内部情况（取消安装连接板），时间和人员安排上合理性不够，人员过多、过长时间在反应堆厂房20 m平台待命，该区域环境剂量率约2～10μSv/h。

在完成各项准备工作后，召开工前会，提醒作业人员在作业过程中可能存在的工作风险及出现状况时该如何处理等并指导工作人员正确穿戴特殊防护用品。

3.2 良好实践

外照射风险控制方面，轮流作业，控制作业时间，减少个人剂量；

体表污染风险控制方面，作业过程中待命人员尽量在低污染区域相对低剂量等待，尽可能地一次完成作业，避免多人和多次干一个活。

4 经验反馈与总结

（1）人员资质：该项工作需要进入R480红区工作，需要辐射防护2级（RP2）人员授权，工作组辐射防护2级（RP2）授权人员数量不足，不利于人员剂量分摊作业。

（2）工作组对高辐射区域作业，缺少专职或兼职辐射防护安全员，安全员对作业人员交接不清楚，部分工作人员对已去过的R480工作现场不清楚，后期再进时不确定从哪一个入口进入，工作人员前往R480三个入口，进行多次确认，导致多接受不必要的剂量。

（3）项目组人员过多，真实工作开展并没有计划中的工作量大，导致人员过多、过长时间在反应堆厂房20 m平台待命。

（4）工作班组准备不够充分，导致现场确认工作量增加较多。

该项目的外照射风险、体表污染、内照射污染的风险都较高，在辐射防护方法上采用了如上所诉的各种方法后，有效地保护了作业人员的辐射安全，对整个项目的顺利进行起到了较好的防护作用。同时，也为国产化RPN组件入堆考核和试验项目，提供了参考性探索方向和数据。本次国产化RPN组件入堆考核和试验项目中无一起人员体表污染事件，无一起人员内照射污染事件，ALARA计划预计值与实际值基本吻合。