方家山机组蒸汽发生器装拆堵板的辐射防护最优化要巍王超
摘要
蒸汽发生器一次侧水室装拆堵板是压水堆核电站大修的一项重要工作，具有
较大的辐射风险，目前国内M310机组普遍采用首修或十年大修安装承压堵
板，其余大修安装假堵板的工作方式。本文主要介绍了方家山机组在首次大修
装拆承压堵板工作中，实施辐射防护最优化的方法及效果，以及根据现有方案
结合其他电厂经验，总结出辐射防护相关改进措施。对今后大修及其他M310
机组具有一定的借鉴意义。
关键词
蒸汽发生器；一次侧水室；装拆堵板；辐射防护最优化
中图分类号:TL75文献标识码:A
DOI：10.19694/jki.issn2095-2457.2020.15.038
要巍
1987—/男/浙江海盐人/电气工程及自动化专业/现主要从事核电厂运行工作/中核核电运行管理有限公司(海盐314300)
王超
中核核电运行管理有限公司(海盐314300)Abstract
Mount and dismount of the block of the steam generator water chamber in the
steam generator is important in the major repair of the pressurized water reactor
power plant,and it is associated with high radiation risk.Currently,the working
mode of installation of the pressure-bearing block board in the first repair or the
ten-year major repair and installation of pseudo block board in the remaining
major repairs is widely adopted in the M310aircraft crew in China.This paper
mainly introduces the method and effect of radiation protection optimization in the
first overhaul of loading and unloading pressure block plate of fangjiashan unit,
and summarizes the improvement measures of radiation protection based on the
existing scheme and the experience of other power plants.It had certain reference significance to the future major repair and other M310aircraft crews.
Key Words
Steam generator;Primary water chamber;Assembly and disassembly of the
block board;Radiation protection optimization
压水堆核电厂停堆大修期间，蒸汽发生器一次侧相关检修项目，如一次侧水室内壁腐蚀检查、人孔密封面超声波探伤和“U”形管涡流探伤等，均须在蒸汽发生器水室内进行。而要顺利完成蒸汽发生器检修工作，蒸汽发生器水室装拆堵板则是其关键步骤。由于蒸汽发生器水室辐射水平高，工作条件苛刻，水室内装拆堵板作业的集体剂量和人员单次受照剂量都较大，放射性污染的风险也较大，尤其是在机组首次大修和十年大修时，需要安装承压堵板，因此，如何将辐射防护最优化（ALARA）的原则应用到装拆堵板的作业中，有效降低受照剂量，控制辐射风险，是对辐射防护人员技能的重要考验。
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1装拆堵板辐射风险分析
蒸汽发生器水室作为主冷却剂系统的一部分，功率运行时辐射源项从压力容器的堆芯活性区产生，通过主冷却剂的高速流动，在多种因素的作用下，沉积于其水室内表面，造成水室内表面的污染。
在正常工况下，蒸汽发生器、主泵和主管道等主设备在停堆一周后内表面的剂量率为20～30mSv/h(参考秦一厂R109大修期间对开口部位的直接测量数据)，局部可高达100mSv/h。假设蒸汽发生器水室内的表面剂量率为25mSv/h，那么每分钟的剂量便高达0.4mSv/h。
方家山在OT101大修蒸汽发生器人孔打开后，用长杆γ辐射测量仪测得的蒸汽发生器水室的平均剂量率高达12mSv/h。在OT101蒸汽发生器装拆堵板完成后，对进入水室的装拆堵板工作人员进行了辐射数据统计，见表1和表2。
由表2、表3可以知，进入蒸汽发生器水室装拆堵板工作人员接受的平均剂量率为9.3mSv/h，人员集体计量为7.484人·mSv，最大个人计量0.795mSv。OT101大修蒸汽发生器一次侧机械作业预计集体剂量18人·mSv，单蒸汽发生器装拆堵板进入水室的工作人员集体剂量就占了预计集体剂量的40%。
除此之外，蒸汽发生器内还存在一定的放射性空气污染和松散污染，还有一定的内照射风险。
综上，可以看出蒸汽发生器装拆堵板具有较高的辐射风险。
2辐射防护最优化（ALARA）
鉴于装拆堵板工作环境的辐射水平较高，装拆堵板的集体剂量高，个人受照剂量大，怎样在装拆堵板的工作中实施辐射防护最优化，降低剂量，已成为执行部门和辐射防护人员共同关注的重点。
降低外照射剂量的基本方法主要为减少受照时间和降低工作场所的剂量率。但就装拆堵板作业而言，由于作业在狭小的锅底状水室内进行，屏蔽法、距离法、源项法等降低受照射剂量的技术都难以实施，唯一的方法就是减少受照时间。因此，ALARA工作将重点放在优化工作组织，强化模拟培训，改善现场工作条件三个方面。
2.1优化工作组织
2.1.1成立ALARA工作小组
在OT101大修准备阶段，专门就蒸汽发生器检修拆装堵板项目成立了ALARA专项小组，由辐射防护人员、工作负责人、现场服务人员和质量保证人员组成。小组主要就工作内容、工作过程、剂量目标和经验反馈等事项进行协商，并且通过风险分析，讨论和制定最优化的防护措施等，有效避免了多头领导，现场混乱等现象。
2.1.2确定剂量目标
参考秦一厂30万机组多年来蒸汽发生器水室辐射水平及历年装拆堵板工作受照剂量制定了OT101大修蒸汽发生器一次侧机械作业集体剂量目标为18mSv，个人剂量限值为1mSv。
2.1.3优化堵板的工作分工
按照OT101大修计划，一回路低水位有两个阶段，在第一阶段由于需要进行压力容器在役检查等工作，便需要对蒸发器进行带压堵板。由于堵板的重量重，在堵板过程中需要人员配合，且要考虑单日受照剂量控制，所以堵板的人员分配至关重要。
参考国内一些电厂的做法，以一个环路上的蒸发器为例，堵板工作分成两人完成。第一人进水室堵板及拧紧螺栓，其他两人在水室外配合。水室停留时间平均约为4min。第二个人进水室堵塞及取出充气管，其他两人在水室外配合。水室停留时间平均约为2min。第一人和第二人在水室停留时间相差2min，受照剂量约0.5mSv，不利于个人单日受照剂量控制（限值1mSv）。
针对上述问题，方家山OT101大修对进入水室装拆堵板的作业人员进行了如下分工。（同样以一个环路上的蒸发器为例）第一人进水室对冷段进行堵板、拧螺栓、堵塞、取出气管全套工作，其他两人在水室外配合。水室停留时间平均约为3min。第二人和配合人员做同样的工作，水室停留时间平均约仍3min。通过这样的分配，两人对剂量进行了平均分担，解决了单日受照剂量控制的问题，对比情况参见表3。2.2强化模拟训练
ALARA工作组对参与装拆堵板的工作人员进行了严格的培训，培训主要有两个方面：
2.2.1堵板工作介绍和讨论（理论培训）
在培训中心，由蒸汽发生器堵板培训教员和辐射防护工作人员负责培训及考核，教员负责教授堵板技能，辐射防护人员负责辐射防护风险控制及防护措施，其目的是使作业人员了解水室内作业风险，掌握防护方法，提高应急应变能力。
2.2.2堵板工作模拟体训练
在蒸汽发生器水室模型内，由工作负责人组织实际操作演练，其目的是锻炼工作人员的体能和心理素质，提高技能技巧，熟悉工作环境，加强水室内外的配合，缩短水室内的作业时间。
经过多次模拟体培训后，工作人员的安全意识和自我保护能力显著提高，模拟体的培训明显提高了工作
效率，比如，每次进出水室作业时间由培训初期的平均5min缩短到3min，为有效地降低剂量创造了条件。
2.3改善现场工作条件
ALARA工作组根据秦一厂30万机组历年来堵板经验反馈，以及其他电厂良好实践，提出了诸多需要改进和完善的地方。2.3.1SAS负压棚的搭建
SAS负压棚是由SAS棚（或罩）、通风净化小车、过滤器、风管、等配套设施组成的封闭系统。其作用是通过建立负压及净化空气，有效防止空气污染，避免工作人员发生内照射。在检修放射性污染严重的设备（如蒸汽发生器、主泵轴封）时，常搭建负压工作棚与污染源的开口相连通。负压工作棚一般用塑料布制成，棚内分为工作区和缓冲区，中间用塑料帘幕分隔。工作区利用抽吸机维持一定的负压，保持负压的目的是为了防止放射性物质扩散出工作棚。抽出的空气经过抽吸机中的过滤器，放射
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性物质被截留在过滤器内。在工作棚内工作人员还须穿戴个人防污染用品。缓冲区是无空气污染的区域与有空气污染区域之间的过渡区。缓冲区一般用于工作准备、穿脱防护用品、放置工器具和物质材料等。如图1所示。
图1负压棚工作原理
秦一厂历年大修蒸汽发生器一次侧作业只是在蒸汽发生器房间搭建了污染隔离区，由于蒸汽发生器一次侧具有较高放射性和松散污染，在调研了秦山第二核电厂SAS负压棚的使用情况后，对方家山蒸汽发生器一次侧作业也使用了SAS负压棚。通过SAS负压棚的使用，更为有效地防止了放射性物质的向外扩散。
ac reactor2.3.2气衣的使用
秦一厂30万机组历年堵板，工作人员均采用身穿纸衣和头带气面罩的方式（如图2），工作人员除穿戴基本套装外，还需穿普通纸衣和无纺布纸衣，为防止污染还要在袖口、裤口缠绕胶带。因此在堵板工作结束后，需要辐射防护人员配合为工作人员脱去防护纸衣，由于穿戴复杂，在此过程中工作人员、防护人员及易发生体表污染。并且蒸汽发生器人孔内环境潮热加之无纺纸衣不透气，容易使工作人员产生焦躁情绪，增加了堵板失误的可能性，不利于堵板工作的顺利开展。不仅如此，在装拆堵板工作完成后还会产生2件纸衣、一双乳胶手套、一双鞋套、胶带等放射性废物。
方家山机组通过调研秦二厂堵板工作采用气衣后，在OT101大修首次使用了气衣（如图3），由于气衣整体封闭，工作人员只需穿戴基本套装，外面套上气衣即可，穿脱起来相当方便，只需防护人员帮忙拉开拉链即可，大大降低了工作人员和防护人员发生体表污染的风险，而且气衣内持续通有压空，使工作
人员可以在较为舒适的环境中工作，有效的提高了工作效率。并且使用气衣产生的放射性废物仅有1件气衣。比使用无纺布纸衣产生的放射性废物也要少得多，有利于放射性废物的处理，并且气衣的成本率低于无纺布纸衣+气面罩套装，具有更高的性价比。
图2纸衣和气面罩套装
图3连体气衣
3工作改进
3.1蒸器放生器承压堵板换型
图4
方家山蒸汽发生器堵板. All Rights Reserved.
图5秦二厂蒸汽发生器堵板
方家山蒸发器一次侧高水位堵板的中板通过上下两个螺栓固定，如果两个中任何一个紧固不到位，就可能会造成密封失效。堵板上虽有4个到位指示孔，但由于中间堵板没有与侧板连锁，侧板上的到位指示仍不能反映中板是否安装到位。如图4。
评价方家山蒸发器堵板的设计，根据评价结果进行改进。可参考秦二厂采用的蒸汽发生器堵板，如图5。秦二厂中间板采取两侧的侧板搭接方式紧固，而每块侧板上又有4个螺栓紧固，即使有1个螺栓未紧紧固到位，也不会发生堵板密封失效情况。秦二厂堵板上有6个到位指示孔，在安装时操作人员能够非常直观地确认螺栓的的到位情况。
3.2加强堵板人员资质监督
部分方家山蒸发器一次侧堵板安装工作人员仅有核清洁工作经历，没有任何机械维修的经验，且培训不充分，堵板操作熟练程度严重不足。
因此，所有负责对质量有影响的工作的人员必须根据其特定任务所要求的学历、经验和业务熟练程度等方面进行资格考核，并在ALARA行动单上设立“堵板工作人员已完成相关培训”的H点。
3.3优化RWP分配
整个蒸气发生器一次侧机械作业所有工作都使用同一
RWP编号，其设置的剂量率报警也都相同为3mSv/h，但蒸汽发生器堵板是所有一次侧机械作业工作中接受环境剂量最高的一项，因此剂量率报警设置为3mSv/h会导致作业人员在工作时，剂量计始终处于报警状态，使得作业人员产生紧张情绪，不利于堵板工作的顺利进行。
因此，建议将整个蒸汽发生器一次侧作业的RWP拆分成两个，一个专用于拆装堵板作业，另一个用于其他机械作业。这样做一方面可以使其他机械作业时，工作人员在剂量率较高时（超过3mSv/h）得到有效的报警提醒，避免受到意外的剂量照射。另一方面可以避免SG堵板人员堵板时频繁报警的情况。
4结论
秦山核电方家山机组OT101、OT102大修蒸汽发生器装拆堵板作业完工后的集体剂量分别为9.2人·mSv和14.8人·mSv （堵板泄漏），低于工作准备期间制定的项目管理目标值，单次作业最高剂量为0.79mSv没有超出电厂制定的单日剂量限值（1mSv），整体控制良好，没有发生人员体表沾污事件。但为了进一步的优化作业步骤，控制集体剂量，在今后的堵板作业中还应通过现场作业的经验反馈不断改进和完善，并探讨使用新技术的可能性。
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