徐永良

（中核环保产业有限公司，连云港 222002）

核电厂的特殊性源于其厂内贮存的大量放射性物质。这些放射性物质可通过内照射和外照射两种途径对人体产生危害。因此，核电厂应对放射性物质进行严格的监管和控制。内照射即体内污染，其作为核电厂辐射防护工作业绩评价的一项重要性能指标，在安全管理方面属于绝对红线。我国众多核电厂对体内污染事件都采取零容忍策略，将年度管理指标设定为零起，即一个自然年内发生一起体内污染事件都是不可接受的。放射性物质一般可以通过食入、吸入以及皮肤伤口附着等方式进入人体导致体内污染。对于运行核电厂，吸入是最有可能的途径，即工作场所中被放射性物质污染的空气随作业人员呼吸进入人体内而造成人员内照射。法国Dampierre 核电厂就曾发生过因空气污染导致的内照射事件。该电厂在一次换料大修中，一回路开口时，冷却剂中放射性碘超标，导致70余人产生体内131I污染，其中10余人的摄入量超过了年度控制限值1%［1］。

最优化原则是辐射防护体系中最重要的基本原则之一［2］。在核电厂检修项目中，有较多专项工作存在空气污染风险，如污染设备焊接打磨、放射性容器开口检修、放射性系统吹扫等。在存在空气污染风险的工作场所作业不采取防护措施，可能造成人员内照射，而采取不合适的防护措施又可能给具体工作实施带来不便，影响工作效率，甚至存在过度防护的问题。因此，在应对空气污染风险的工作中，正确识别污染水平是践行辐射防护最优化原则的前提，制订适宜的防护措施至关重要。本文就监测、控制以及防护措施制订进行了研究和思考，并以相关核电厂检修作业为例进行了分析和探讨。

1 核电厂空气污染监测手段

空气污染监测是在核电厂设计阶段就着重考虑的问题。监测手段一般包括自动监测和手动监测。自动监测由一系列在线设备完成，专业上被称为自动辐射监测。为突出自动监测的连续性与自动化的特性，本文称其为在线监测。而其他使用可移动设备并且需人工操作的测量，被称之为线下监测（专业上被称为特殊任务监测）。不论核电厂采用何种堆型，有效的空气污染监测都是核电厂进行空气污染控制的必要前提。

1.1 在线监测（自动辐射监测）

运行核电厂需要实时关注系统、设备以及环境中的气体放射性水平，因此，设置了各种功能的气体放射性监测通道。以某压水堆核电厂为例，工艺监测系统中设置了监测放射性气体处理系统的KPL30 监测通道，监测储罐通风系统的KPL70 监测通道等。这些通道主要是对放射性气体系统（即正常情况下被测系统内气体本身就含有放射性）进行监测。监测的主要目的是：确认系统内放射性气体的活度是否在允许范围内；能够发现监测结果过高的情况并进行干预；避免放射性气载流出物的超标排放；减小放射性气体向厂房异常泄漏的风险。此外，核电厂还设置了厂房空气污染水平监测通道，如监测核安全厂房、核辅助厂房的通风系统监测通道。监测通道中设置的不同监测探头可实现对不同空气污染类型进行监测，如放射性碘监测通道使用IM201辐射监测探头；放射性气溶胶监测通道使用ABPM201 辐射监测探头；放射性惰性气体监测通道使用NGM204辐射监测探头。表1提供了某核电厂针对核辅助厂房设置的空气污染监测通道的基本情况。

表1 某核电厂核辅助厂房空气污染监测通道一览表Table 1 Air pollution monitoring channel list of nuclear auxiliary workshop in a NPP

通过这些常年不间断运行的在线监测通道，我们可以初步判断可能存在空气污染的工艺厂房、工作场所等。这种判断结果为异常情况下的辐射防护响应提供参考依据。

1.2 线下监测（特殊任务监测）

线下监测是由工作人员根据需要及时使用可移动设备对具体工作场所进行的辐射监测。为了能够因地制宜地应对不同的作业场所，核电厂可以从移动式实时显示监测和便携式空气取样测量两条途径考虑和完善线下监测手段。

1.2.1 移动式实时显示监测

引入移动实时显示监测设备的目的在于对指定工作进行全过程监测，人员可以通过监测终端显示屏实时读取所在辐射环境的空气污染水平。选取的设备本身应自带报警功能。出现数据呈趋势攀升或超过设定阈值的情况时，设备会发出声光报警信号，从而引起工作人员注意，进而采取应急措施。这对于存在高空气污染风险的辐射作业场所十分必要。对于不同的空气污染类型（如放射性气溶胶、碘和惰性气体），我们应选择不同类型的监测设备。表2 列举了几种应用比较广泛的空气污染实时显示监测小车。这些可移动小车可以在不同的工作场所之间转移，可以确保对潜在的空气污染情况进行实时监测和跟踪。

表2 常用空气污染监测小车Table 2 Some air pollution monitoring instrument

1.2.2 便携式空气取样测量

便携式空气取样测量的原理是：通过空气泵对目标场所进行空气取样，再使用常用辐射仪表对样品进行测量或分析，然后通过固定的转换比例换算成目标场所的空气污染水平。图1、图2分别为两种不同型号的空气取样泵。为适应核电厂复杂的工业环境，这两种空气泵可以采用电源或电池的供电方式。

图1 CF-1000BRL型取样泵（插电源使用）Fig.1 CF-1000 type air sampling pump(plug in power usage)

图2 CF-1524VBRL型取样泵（配电池使用）Fig.2 CF-1524VBRL type air sampling pump(battery power)

使用该类空气取样泵对目标场所进行空气取样时，我们可选择不同的滤纸安装策略，以实现对放射性气溶胶和放射性碘的取样，取放射性气溶胶样品时，使用气溶胶滤纸；取放射性碘样品时，应同时安装气溶胶滤纸和用于取碘样的活性炭滤纸，并且气溶胶滤纸应靠近气口一侧。取放射性碘样品时安装气溶胶滤纸的目的是：过滤进气口中的气溶胶，减小对所取碘样的影响，使碘样能更真实反映空气中放射性碘的水平。由于放射性惰性气体物理性质的特殊性，并且其对人体内照射的风险较小，一般情况下无须专门进行空气污染取样。特殊情况下需要对系统内的放射性惰性气体进行分析时，我们可使用专用取样容器取样，然后进行谱分析。

1.3 在线/线下监测优缺点分析

在线监测系统具有实时、高效、高稳定性等优点，能够实现对监测对象的24 h 不间断测量和监控，但也存在一定的局限性。首先，在线监测是针对固定场所、房间或针对具体系统进行的监测，不能随作业场所与位置的变化而移动，很多时候无法做到对某一实际工作现场的空气污染情况进行直接监测。其次，在线监测范围不能覆盖所有控制区厂房和房间，存在监测盲区。因此，核电厂还应采取方便、快捷、灵活的线下监测弥补在线监测的局限性。

线下监测中应用较多的移动式空气污染监测小车与线上监测类似，同样具有实时监测、实时显示的优点，但设备运行稳定性相对线上监测有所降低。此外，移动式空气污染监测小车本身较笨重，体积较大，工作场所之间转移（如过房间门槛、管道等）不便且比较昂贵。因此，移动式空气污染监测小车不适合大量配置到现场使用，可针对性地应用于空气污染风险相对较高的工作场所（如反应堆压力容器解密封作业现场）。

便携式空气取样测量是一种间接的测量方式，需要先对目标场所进行过滤取样，再对滤材进行测量并换算，缺乏实时性。此外，因取样纸（膜）自身效率的局限性，取样测量的系统误差一般比其他测量方式稍高，测读结果准确性有所下降。但空气取样设备设计简单，具有便携性高、现场使用方便及成本不高的优点，在现场应用中能够适应各种复杂的厂房空间环境。

综上所述，无论是自动化程度高的在线监测还是便携性好的线下监测，都具有各自的优缺点，可满足核电厂各种工作场所的不同监测需求。在实际工作中，我们可以配合使用在线监测和多种线下监测，对不同监测方式的结果进行相互验证和确认，以获得更真实、有效的测量结果，从而为制订科学的应对措施提供可靠的数据保障。

2 空气污染控制和防护方法

进行空气污染监测的最终目的是对环境中的放射性进行控制，为保证人员安全制订合理的防护措施。

核电厂空气污染来源主要包括一回路相关系统的泄漏或开口作业、放射性零部件的加工以及松散表面污染再悬浮等［3］。对于正常运行的核电厂，放射性系统开口检修（如放射性水箱、储罐的检修，反应堆压力容器解密封等）最为常见，并且是风险相对较高的作业。我们可以从总体控制和个人防护两方面综合应对此类空气污染风险作业，制订具体措施。下文以核电厂两个典型的开口检修为例进行介绍，并综合现场控制和防护的实践经验进行分析和讨论。

2.1 含硼水水箱检修场地的空气污染控制与防护

硼水贮存系统是压水堆核电厂重要的一回路辅助系统。含硼水是一回路调硼、控制堆芯反应性的重要媒介，具有较强的放射性。含硼水贮存水箱（JNK水箱）的主要功能是存储一回路使用的含硼水。检修水箱时，工作人员需要将存水排空，进入水箱内部进行作业。由于水箱内有污染空气，所以，焊缝焊接、打磨等作业过程存在内照射风险［4］。

针对水箱内高空气污染风险的作业，我们首先应从总体上进行控制，避免污染空气的流通扩散。总体控制的一项重要措施是：在箱体开口处建立负压工作棚（SAS 棚），使其作为箱体内部空气与外部环境空气流动的缓冲，从而有效降低水箱内空气污染向外环境扩散的风险。SAS 棚内分为工作区和缓冲区。工作区直接连通水箱，中间用塑料帘幕分隔。为保证空气污染源得到更好的控制，我们需要在工作区设置通风净化小车。通风净化小车的作用是：一方面建立SAS棚内部的负压，减小放射性空气向工作棚外扩散的概率；另一方面对检修区域的空气进行净化换新。SAS棚搭建的原理如图3所示。

因为JNK 水箱内部存在较高的空气污染风险，所以，进入JNK 水箱工作的人员还需采取有效的个人防护措施。一般作业人员（如进行冲洗去污的作业人员）应穿戴气衣进行防护，如图4所示。

图3 SAS棚原理图Fig.3 Schematic diagram of SAS tent

图4 穿气衣防护Fig.4 Protected by air supplied suit

此外，由于焊接打磨作业产生的铁屑使普通气衣无法满足防护要求，所以，此类作业人员应佩戴专门的焊接防护面罩开展工作，同时还应穿戴纸衣进行身体表面污染的防护，如图5所示。

图5 穿专用焊接面罩防护Fig.5 Protected by special welding mask

在各项控制手段和防护措施到位的情况下，现场还应布置移动监测小车，对SAS 棚外空气污染情况进行实时监测显示。同时，在整个作业期间，可采取空气取样的方式不定期地对空气污染情况进行验证测量和确认，以保证辐射防护人员做出科学安全的决策。此外，辐射监控室应实时关注相应厂房通风系统在线监测通道的运行情况，出现异常时，第一时间采取合理的响应措施。

根据ALRAR 防护原则的要求，针对不同程度的空气污染，核电厂应采取相应合理的个人防护措施，既能保证人员的安全又不会过度防护，造成资源浪费。图6是根据某电厂实践经验进行总结推荐采取的不同空气污染水平下的应对措施，供行业内探讨和交流。

图6 不同空气污染水平下的推荐防护措施Fig.6 Recommended preventive measures for different levels of air pollution

2.2 反应堆压力容器解密封作业现场的空气污染控制与防护

燃料元件在反应堆内进行核反应时，核燃料包壳会受到超高温高压的作用。虽然核燃料是高精密工艺条件下生产出来的工业件，其产品质量受到了严格的控制和检验，但长期的高温高压及复杂的一回路水环境依然可能导致燃料棒出现一定程度的气密性缺陷。据统计，全球核电机组20 000多个燃料组件中，有476个燃料组件在运行期间发生了气密性丧失，22 个燃料组件存在与冷却剂直接接触缺陷［5］。核电厂放射性的主要来源是核燃料，燃料包壳内部的放射性存量非常巨大，一旦包壳出现气密性缺陷，燃料包壳内部的放射性物质便会释放到反应堆一回路中，部分放射性物质更会在检修期间随着一回路设备的开口释放到工作场所环境中，形成空气污染。在3种主要的空气污染类型中，放射性碘是最容易被人体吸收的，对工作人员危害极大。在燃料气密性缺陷期间，尤其是在停堆初期，由燃料包壳进入一回路的放射性物质以大量的放射性碘为主，在一回路开口后进入各个检修作业场所。例如，在机组燃料缺陷情况下反应堆开盖，堆内冷却剂裸露，其中的放射性碘便释放到厂房空气中［6］，那么，此时的反应堆厂房则相当于一个存在较高空气污染风险的放射性容器。

我们应遵循总体控制、个人防护的原则，首先对人员闸门、设备闸门实施单开管理，减少反应堆厂房与外环境进行空气交换的机会。同时，我们应保证反应堆厂房通风净化系统（其作用相当于SAS棚中的通风净化小车）可用，保持反应堆厂房内的负压环境并通过高效过滤器对大厅内的空气进行不断的净化更新。

其次，我们应投运碘净化小车对反应堆竖井内空气实施净化。这样一方面能优化反应堆竖井周围的空气环境；另一方面能降低竖井内可能存在的污染空气向整个大厅扩散的风险。

再次，在落实以上总体控制措施的基础上，工作人员还需要采取妥善的个人防护措施。在反应堆厂房空气污染情况不明朗或存在变化可能（如反应堆开盖过程）的情况下，建议工作人员佩戴过滤式防护面罩进入反应堆厂房。同时，我们应利用在线及线下监测手段保持对作业场所的实时监测，一旦发现监测异常，应立即结合具体情况（参照表3）采取相应的防护措施。

最后，我们应确保反应堆厂房在线空气污染监测通道可用，以实时监控反应堆房内空气污染情况。作为对在线监测的补充，我们还应将移动式空气污染取样监测小车布置在反应堆竖井附近位置进行连续监测，达到在线及线下监测并行，相互佐证的效果。为确保出现异常时，周围工作人员以及辐射防护人员能够及时发现并采取响应行动，我们可对移动式空气污染监测仪设置报警阈值，表3为某核电厂结合自身管理要求设定的报警阈值，供行业内进行参考。

表3 某核电厂移动式空气污染监测仪报警阈值Table 3 Alarm threshold for mobile air pollution monitor instrument in a nuclear power plant

3 结论和展望

工作场所的空气污染控制是辐射防护领域一项重要的工作内容，是预防内照射事件最为基本的措施［7］。应对空气污染的措施首先是进行多方位的总体控制，通过各项管理措施和技术手段将空气污染限制在一定范围内；其次是通过有效的监测手段进行在线及线下监测（用多种监测手段相互验证来保证监测结果的真实可靠）；最后是在科学监测的基础上配以合理的个人防护措施，贯彻ALRAR 原则，确保过程安全、可靠、高效。如此，通过总体控制、多手段监测以及合理的防护形成一道牢固的安全壁垒。

随着核电辐射防护工作的深入，我国在核电厂空气污染控制方面已积累了一些可循的经验。但该领域仍存在一些困难，比如，对于具体控制限值条件和防护等级，行业内还没有确切的标准，虽然有摄入量限值的规定，但因其本身的复杂性，不便在具体作业过程中由工作人员直接应用。就监测手段来说，仪表的差异性往往也会产生一些问题，不同的监测手段给出的监测结果可能存在一定的差异，给防护决策带来疑虑。在这些方面的深入研究和标准化推进还需要行业的共同努力，以便将核电厂工作场所空气污染应对策略进一步规范化、标准化。