某核电站1号机组首次大修通用服务人员集体剂量分析及优化

2019-08-24李腾飞

辐射防护通讯 2019年1期

关键词：大修核电站保温

李腾飞

(中国辐射防护研究院, 太原, 030006)

压水堆核电站大修是核电站日常维修(定期试验、纠正性维修等)之外的一种大规模维修换料活动。核电站大修具有周期固定、工作量大等特点，大修期间一回路相关工作较多、辐射风险高，辐射防护工作比较集中。

核岛通用服务工作是指在大修期间辅助现场维修活动的一系列辐射防护支持工作，主要包括：

(1) 控制区现场服务(辐射热点铅屏蔽、放射性污染场地搭拆、放射性负压工作棚搭拆、地面放射性去污、放射性废物收集转运等)；

(2) 放射性废物处理处置(分拣、压缩、灌浆、存放等)及系统水介质更换(滤芯、树脂等)；

(3) 控制区保温拆装；

(4) 控制区脚手架搭拆。

本文从某核电站1号机组(CPR 1000)首次大修(简称“101大修”)进度以及专业分工等方面对通用服务人员受照剂量进行分析，找出通用服务人员受照剂量的影响因素并提出相应的改进措施，将改进措施应用到该核电站2号机组(CPR 1000)首次大修(简称“201大修”)中，通过两次大修人员受照剂量比对，验证改进措施的可执行性。

1 大修通用服务工作人员集体剂量分布

按照同堆型核电站大修历史数据分析，通用服务人员受照剂量约占大修集体剂量的1/3[1,2]，是集体剂量的主要贡献之一。某核电站1号机组大修人员集体剂量为723.3 人·mSv，通用服务人员集体剂量258.2 人·mSv，占比约 35.7%。

某核电站2号机组首次大修人员集体剂量608.0 人·mSv；通用服务人员集体剂量161.8 人·mSv，占比约26.6%。

1.1 某核电站剂量限值要求

某核电站101大修辐射防护指标为：集体剂量≤1 180 人·mSv；个人单次累计剂量超过5 mSv的非计划人数≤3人；体表沾污事件≤8人次；不发生体内沾污事件；不发生人因地面沾污事件。

人员个人受照剂量限值列于表1。

1.2 受照剂量按大修进度分布

101大修自2014年3月20日开始；3月25号机组进入维修停堆模式；3月27日—4月1日，机组处于换料停堆模式；4月1日机组完成卸料；4月1日—4月17日机组处于反应堆完全卸料模式，一回路进入低低水位状态；4月18日—4月26日进行一回路水压试验；4月26日—5月12日机组进入第二次低低水位；5月13日—5月18日机组进行安全壳打压试验；5月25日机组由低低水位进入装料状态；5月27日关反应堆大盖，关稳压器人孔，一回路充水升温升压，热停堆平台检查、试验，机组上行。

101大修通用服务人员集体剂量示于图1。

由图1可见，101大修期间通用服务人员集体剂量有明显的3个高峰期，即3月26日—4月1日、4月26日—5月12日、5月19日—25日3个时间段，经过与现场工作比对，3月26日—4月1日，现场主要为保温拆除工作；4月26日—5月12日，现场主要工作为保温回装以及通用服务现场工作；5月19日—25日，现场主要工作为反应堆和构件池去污以及其他通用服务工作。

1.3 集体剂量按大修分工、专业分布

101大修通用服务人员各岗位集体剂量按现场专业工作分工情况列于表2。

由表2可见，某核电站101大修期间，核岛保温拆装人员集体剂量为174.6 人·mSv、现场服务人员集体剂量为49.2 人·mSv、固体废物处理及水介质更换人员集体剂量为10.6 人·mSv、核岛脚手架搭拆人员集体剂量为21.4 人·mSv，其他人员集体剂量为2.4 人·mSv。其中，前两项占通用服务人员集体剂量的86.7%，固废处理及水介质更换和核岛脚手架搭拆人员集体剂量占通用服务人员集体剂量的12.4%，其他人员的集体剂量占通用服务人员集体剂量的0.9%。

表1 某核电站个人剂量限值

图1 101大修期间通用服务人员集体剂量趋势图

岗位参加人数 (人)工作时间 (h)集体剂量 (人·mSv)占通用服务人员集体剂量份额 (%)核岛保温拆装 6017419174. 667.6核岛脚手架搭拆 251648921.48.3现场服务 902141849.219.1固废处理及水介质更换16874610.64.1其他 158632.40.9合计 64935258.2100.0

与国家剂量限值及某核电站相关剂量管理限值对比，101大修期间，通用服务个人剂量未超出国家和核电站的剂量限值，101大修期间通用服务人员单日最高个人剂量为0.98 mSv。未发生体表沾污及内沾污事件。

2 通用服务人员集体剂量的影响因素

经对101大修通用服务人员集体剂量数据的整理分析，发现机组状态、人员情况、质量保证情况以及设备因素对通用服务人员集体剂量影响较大，对影响因素进行分析，以利于制定针对性的改进措施。

2.1 机组状态

压水堆核电站将机组正常运行状态按照热力学和核物理的特性划分为6个“运行模式”，即反应堆功率运行模式(RP)、蒸汽发生器冷却正常停堆模式(NS/SG)、余热排出泵冷却正常停堆模式(NS/RRA)、维修停堆模式(MCS)、换料停堆模式(RCS)和反应堆完全卸料模式(RCD)。针对不同的运行模式，有不同的运行限值和条件。在某一时刻机组处于何种运行模式，主要根据当时一回路的温度、压力、水位、功率水平等特征参数来确定。在不同的机组状态下即使是同一区域的环境剂量率也有变化[3]，在相同的受照时长下，环境剂量率越高，个人受照剂量越高。

2.2 人员因素

大修准备不充分。101大修是某核电站首次大修，大修前对大修工作量和作业难度考虑不足，未识别出影响人员集体剂量的关键因素，工作信息传达不流畅，指令不清晰，工作执行不彻底，任务分工不明确，管理体系不完善等。如部分工作票是完全按照标准工作包准备，在现场执行时，部分工序与现场不符，需重新准备工作包再开工；大修前部分物资准备不充分，延误现场工作；分工不明确，现场人员工作量不均。

作业人员安全意识薄弱、经验和技能水平不足。参加101大修之前，通用服务人员多数未参加过同堆型机组大修，部分新人无核电工作经验。因此，在主线工作识别、任务分派、任务跟踪、风险分析和现场工作执行过程中，均不同程度出现偏差。在现场作业过程中，不重视个人防护，在高剂量区域待工，剂量优化措施执行不到位，未按工作流程执行现场工作；不能按规定佩戴辐射检测仪表；不测量工作场所周边剂量率水平；不注重表面污染防护工作；新员工对厂房布局不熟悉，不能按照工作指令及时完成任务；保温外壳重复挪动；工作配合不默契，增加了工作时间；屏蔽搭设未遵循最优化原则等。

2.3 质保因素

通用服务工作一般为辅助现场检修作业，因此现场检修作业的工作质量管控，直接影响现场通用服务人员集体剂量，如阀门检修不达标，需重新检修，通用服务工作需重新配合，受照剂量比一次合格的情况要高。通用服务本身的工作质量也会影响集体受照剂量，如检修工作需要一个检修平台和一块防污染场地，经与检修人员沟通，现场通用服务人员搭设了脚手架和防污染场地，但检修时发现场地过小，脚手架平台不满足检修要求，这种情况下通用服务人员就需要对已搭设平台和场地进行整改，增加了受照时长，同时也增加了受照剂量；还有一种常见的情况是在刚搭设完成时符合要求，随着检修工作的开展和厂房环境因素的变化，用于场地防污染的塑料布破损、粘在墙壁上的塑料布脱落，这时就需要通用服务人员进行修复，相比于检修工作开始前，此时场地改动修复工作不仅增加服务人员集体剂量，同时还面临着较高的体表沾污风险。

在大修过程中，由于质量和工作过程管控不严，会出现一些突发事件，尤其是高剂量区域的突发事件，也会造成通用服务人员集体剂量增加。如在某次大修中由于蒸发器堵板问题导致跑水，导致厂房大面积沾污，通用服务人员加班加点对核岛厂房8 m、5 m、0 m，以及-3.4 m平台的设备及地面进行全面去污，工作历时15 d，共用工时1 013 h，参与去污的人员集体剂量约3.4 人·mSv。

2.4 设备因素

某核电站1号机组首次大修，许多设备是自施工阶段安装以后第一次拆卸，因此在拆卸中发现部分设备或材料存在缺陷，尤其是外壳，这也是核岛保温拆装人员集体剂量偏高的原因之一。

(1) 稳压器下封头与波动管的管嘴处保温存在一定的缺陷，主要是管道上的支承托架连接的螺栓经过高温后无法拆除，需进行破拆，而稳压器下封头仪表线距离管道过近，拆除保温过程中易损伤仪表线。

(2) 反应堆堆坑房间由于空间小，硬质保温块大，房间无法存放，且此房间与各环蒸发器房间的门口管道密集，房间各种电缆很多且排列不规则，人员通行困难，增加了误碰风险，而且在保温外壳搬运中需要耗费更多人力和时间。

(3) 1号机组一回路可拆式保温所使用的搭扣由于无法调节，且用铆钉固定，搭扣的保险装置易变形无法起到保险作用，容易在拆装过程中损坏脱落。

(4) 由于可拆式保温的性质决定了其存在的缺陷，使各保温之间的间隙过大，造成环境温度的上升，特别是支撑、设备的支架处无法使用双壁保温盒。在1号机组中发现了支撑、支架处的保温棉袋填充不到位，且使用的棉袋易老化、破碎，101大修保温回装过程填充了大约5 m3的核级硅酸盐保温材料。

(5) 主管道支撑无保温，管道支撑直接裸露在外，运行后表面温度超过200 ℃，如三环路安全壳环形区的主管道阻尼器处保温层厚度不够，该处温度较高，使可拆式保温盒的表面因超高温而变色。

3 改进措施

3.1 提升员工素质

现场执行人员的安全防护意识与工作技能的高低直接影响着个人受照剂量，做好准备工作、加强人员培训和操练；利用长柄工具或者操作时选择合适的工位，尽量远离“热点”；在人员与辐射源之间设置屏蔽物，以降低人员受照剂量。如同样是搭设蒸发器间SAS，安全意识高、工作技能强的团队比一般团队的搭设时间更短、搭设质量更高，减少了搭设时的受照时间，减少了后期场地维护时间，从而降低了此次工作人员集体受照剂量。

(1) 优化大修管理模式，包括大修准备、大修执行、大修总结。

(2) 完善岗位培训大纲和技能培训计划，按期开展培训和考核工作，确保人员技能得到提升。

(3) 开展安全专项培训及实际操作训练，提升员工安全意识，提高安全防护水平。

(4) 大修前开展专项工作演练、应急预案演习、防沾污培训等强化培训。

(5) 加强经验反馈、防人因知识宣贯，通过经验反馈和防人因相关管理工具减少现场偏差。

3.2 作业方式优化

核电站大修工作有很高的重复性，大部分工作在每轮大修特定的时间和机组状态下执行。因此，在工作制度化的基础上推行标准化建设是降低大修通用服务人员集体剂量的有效措施，通过现场实践，把一些优良工作方法、流程固定下来，使现场作业人员能够按照既定方法和流程去执行，降低人员出错概率，减少工作时间，提高工作效率和工作质量，从而降低通用服务人员集体受照剂量。

(1) 针对高剂量作业，制定完善的作业方案，合理安排人员。如在大修前准备工作中，对同一功能位置不同专业的配合工作进行合票处理，避免人员频繁进出高剂量区域(如再生热交换器、非再生和密封水热交换器保温拆装，余热排出系统热交换器房间阀门检修等)。

(2) 在役检查(目视检查部分)保温拆装采用“边拆边查”方案，即拆开保温盒待目视检查结束后立刻回装，减少保温拆装时间。

(3) 优化检修工作保温拆装范围(如主泵泵壳法兰保温由历次大修全拆改为只需拆除目视检查的4个位置就可满足法兰面检查工作要求)。

(4) 移动式在线去污装置可采用加装屏蔽等方案降低剂量率，核岛排气疏水系统地坑清洁作业方案改进等。

(5) 依据机组状态优化工作实施窗口，调整高辐射区域配合工作计划，保证所有高辐射区域配合工作尽量在一回路满水期间完成(如核岛0 m平台电梯门口屏蔽搭设)；在某些高剂量区域可采用屏蔽辐射热点等方法降低作业现场剂量率，从而达到降低通用服务人员集体受照剂量的效果。

3.3 设备设施改造

在现场作业中，鼓励作业人员创新工艺、材料或改造方案，有助于提升工作质量，降低通用服务人员集体剂量。

(1) 保温改造建议

建议针对稳压器下封头与波动管的管嘴处的保温进行改造，对管嘴处的保温用软质布保温，缩短拆装工作时间，减少人员受照剂量，不易损伤仪表管线；对反应堆堆坑房间的过渡段保温进行改造，使用软质保温，使用软质保温具有便易拆装、在空间小的情况下也能存放，且不影响其它工种检修工作，减少人员受照的风险和误碰电缆的风险。1号机组一回路可拆式保温所使用的搭扣进行改进，使用预制保温棉袋。为有效降低主管道处的热量损失，要增加支撑保温盒，其厚度据主管道保温厚度而定，也可使用0.5 mm不锈钢板制作，里面填充保温棉袋，保温盒固定采用自攻镙钉或可调节的不锈钢搭扣，保温盒的形状根据现场情况而定。

(2) SAS搭设工艺改进

在通用服务大修工作中，蒸发器和稳压器SAS搭设是一个专项工作，均在大修计划的关键路径上，搭设时间、人数固定，而稳压器和蒸发器房间由于布局不规则，传统搭设方法受温度和胶带粘合力的影响易出现顶部脱落现象，为彻底解决该难题，通用服务作业人员进行了专项工艺方案改进，在搭设过程中顶部使用铁丝，周围使用SAS杆，代替传统方案中使用胶带粘连的方式，效果明显。

(3) 污染场地布置优化

在大修准备阶段全面梳理污染区/SAS清单，将位置相邻、防护等级相同的场地合并为1个，并制定详细的作业方案。在低低水位期间积极联系主票进行现场踩点，按方案实施。如在某次大修中通用服务项目经过梳理，将22个场地优化为10个，按周边环境剂量率以及计划工作时长预估最少可降低人员集体受照剂量约2.1 人·mSv，减少放射性固体废物约0.5 m3(以节省的物资预估)。

(4) 核岛20 m平台防异物值守优化

在大修前期，20 m平台防异物值守班组总结经验，召开班组技术交底会，就降低人员剂量照射问题积极与核岛经理、辐射防护专业讨论，在核岛20 m隔离区布置时，对守卫的值守位置进行了优化，将守卫记录位置从核岛厂房电梯侧移至3号蒸发器外环廊，以环境剂量率降低1 μSv/h计算，现场值守每班3人，根据值守时间估算，大修期间防异物值守可减少人员受照剂量1.8 人·mSv以上，剂量优化效果显著。

4 剂量对比

某核电站201大修在主线工作、现场主要工作、工作量等方面与101大修相近，因此，在201大修中吸取101大修的经验，在大修中进行了改进。表3列出了某核电站201大修期间通用服务人员各岗位集体剂量分布，并与101大修期间通用服务人员各岗位集体剂量(见表2)进行比对。

表3 某核电站201大修期间通用服务人员集体剂量分布

由表3可见，201大修期间，核岛保温拆装专业人员集体剂量为95.6 人·mSv，与101大修相比降低79.0 人·mSv；现场服务人员集体剂量30.0 人·mSv，与101大修相比降低19.2 人·mSv；核岛脚手架搭拆专业人员集体剂量17.2 mSv·人，与101大修相比降低4.2 人·mSv；固废处理及水介质更换专业人员集体剂量17.2 人·mSv，与101大修相比增加6.6 人·mSv，分析其原因主要是因为此部分工作量增加及固废处理系统投入运行。

总体来说，201大修通用服务人员集体剂量相比于101大修降低96.2 人·mSv。可见，改进措施是有效的。