某核電站1號機組首次大修通用服務人員集體劑量分析及優化

李騰飛

(中國輻射防護研究院, 太原, 030006)

壓水堆核電站大修是核電站日常維修(定期試驗、糾正性維修等)之外的一種大規模維修換料活動。核電站大修具有周期固定、工作量大等特點，大修期間一回路相關工作較多、輻射風險高，輻射防護工作比較集中。

核島通用服務工作是指在大修期間輔助現場維修活動的一系列輻射防護支持工作，主要包括：

(1) 控制區現場服務(輻射熱點鉛屏蔽、放射性污染場地搭拆、放射性負壓工作棚搭拆、地面放射性去污、放射性廢物收集轉運等)；

(2) 放射性廢物處理處置(分揀、壓縮、灌漿、存放等)及系統水介質更換(濾芯、樹脂等)；

(3) 控制區保溫拆裝；

(4) 控制區腳手架搭拆。

本文從某核電站1號機組(CPR 1000)首次大修(簡稱“101大修”)進度以及專業分工等方面對通用服務人員受照劑量進行分析，找出通用服務人員受照劑量的影響因素并提出相應的改進措施，將改進措施應用到該核電站2號機組(CPR 1000)首次大修(簡稱“201大修”)中，通過兩次大修人員受照劑量比對，驗證改進措施的可執行性。

1 大修通用服務工作人員集體劑量分布

按照同堆型核電站大修歷史數據分析，通用服務人員受照劑量約占大修集體劑量的1/3[1,2]，是集體劑量的主要貢獻之一。某核電站1號機組大修人員集體劑量為723.3 人·mSv，通用服務人員集體劑量258.2 人·mSv，占比約 35.7%。

某核電站2號機組首次大修人員集體劑量608.0 人·mSv；通用服務人員集體劑量161.8 人·mSv，占比約26.6%。

1.1 某核電站劑量限值要求

某核電站101大修輻射防護指標為：集體劑量≤1 180 人·mSv；個人單次累計劑量超過5 mSv的非計劃人數≤3人；體表沾污事件≤8人次；不發生體內沾污事件；不發生人因地面沾污事件。

人員個人受照劑量限值列于表1。

1.2 受照劑量按大修進度分布

101大修自2014年3月20日開始；3月25號機組進入維修停堆模式；3月27日—4月1日，機組處于換料停堆模式；4月1日機組完成卸料；4月1日—4月17日機組處于反應堆完全卸料模式，一回路進入低低水位狀態；4月18日—4月26日進行一回路水壓試驗；4月26日—5月12日機組進入第二次低低水位；5月13日—5月18日機組進行安全殼打壓試驗；5月25日機組由低低水位進入裝料狀態；5月27日關反應堆大蓋，關穩壓器人孔，一回路充水升溫升壓，熱停堆平臺檢查、試驗，機組上行。

101大修通用服務人員集體劑量示于圖1。

由圖1可見，101大修期間通用服務人員集體劑量有明顯的3個高峰期，即3月26日—4月1日、4月26日—5月12日、5月19日—25日3個時間段，經過與現場工作比對，3月26日—4月1日，現場主要為保溫拆除工作；4月26日—5月12日，現場主要工作為保溫回裝以及通用服務現場工作；5月19日—25日，現場主要工作為反應堆和構件池去污以及其他通用服務工作。

1.3 集體劑量按大修分工、專業分布

101大修通用服務人員各崗位集體劑量按現場專業工作分工情況列于表2。

由表2可見，某核電站101大修期間，核島保溫拆裝人員集體劑量為174.6 人·mSv、現場服務人員集體劑量為49.2 人·mSv、固體廢物處理及水介質更換人員集體劑量為10.6 人·mSv、核島腳手架搭拆人員集體劑量為21.4 人·mSv，其他人員集體劑量為2.4 人·mSv。其中，前兩項占通用服務人員集體劑量的86.7%，固廢處理及水介質更換和核島腳手架搭拆人員集體劑量占通用服務人員集體劑量的12.4%，其他人員的集體劑量占通用服務人員集體劑量的0.9%。

表1 某核電站個人劑量限值

圖1 101大修期間通用服務人員集體劑量趨勢圖

崗位 參加人數 (人)工作時間 (h)集體劑量 (人·mSv)占通用服務人員集體劑量份額 (%)核島保溫拆裝 6017419174. 667.6核島腳手架搭拆 251648921.48.3現場服務 902141849.219.1固廢處理及水介質更換16874610.64.1其他 158632.40.9合計 64935258.2100.0

與國家劑量限值及某核電站相關劑量管理限值對比，101大修期間，通用服務個人劑量未超出國家和核電站的劑量限值，101大修期間通用服務人員單日最高個人劑量為0.98 mSv。未發生體表沾污及內沾污事件。

2 通用服務人員集體劑量的影響因素

經對101大修通用服務人員集體劑量數據的整理分析，發現機組狀態、人員情況、質量保證情況以及設備因素對通用服務人員集體劑量影響較大，對影響因素進行分析，以利于制定針對性的改進措施。

2.1 機組狀態

壓水堆核電站將機組正常運行狀態按照熱力學和核物理的特性劃分為6個“運行模式”，即反應堆功率運行模式(RP)、蒸汽發生器冷卻正常停堆模式(NS/SG)、余熱排出泵冷卻正常停堆模式(NS/RRA)、維修停堆模式(MCS)、換料停堆模式(RCS)和反應堆完全卸料模式(RCD)。針對不同的運行模式，有不同的運行限值和條件。在某一時刻機組處于何種運行模式，主要根據當時一回路的溫度、壓力、水位、功率水平等特征參數來確定。在不同的機組狀態下即使是同一區域的環境劑量率也有變化[3]，在相同的受照時長下，環境劑量率越高，個人受照劑量越高。

2.2 人員因素

大修準備不充分。101大修是某核電站首次大修，大修前對大修工作量和作業難度考慮不足，未識別出影響人員集體劑量的關鍵因素，工作信息傳達不流暢，指令不清晰，工作執行不徹底，任務分工不明確，管理體系不完善等。如部分工作票是完全按照標準工作包準備，在現場執行時，部分工序與現場不符，需重新準備工作包再開工；大修前部分物資準備不充分，延誤現場工作；分工不明確，現場人員工作量不均。

作業人員安全意識薄弱、經驗和技能水平不足。參加101大修之前，通用服務人員多數未參加過同堆型機組大修，部分新人無核電工作經驗。因此，在主線工作識別、任務分派、任務跟蹤、風險分析和現場工作執行過程中，均不同程度出現偏差。在現場作業過程中，不重視個人防護，在高劑量區域待工，劑量優化措施執行不到位，未按工作流程執行現場工作；不能按規定佩戴輻射檢測儀表；不測量工作場所周邊劑量率水平；不注重表面污染防護工作；新員工對廠房布局不熟悉，不能按照工作指令及時完成任務；保溫外殼重復挪動；工作配合不默契，增加了工作時間；屏蔽搭設未遵循最優化原則等。

2.3 質保因素

通用服務工作一般為輔助現場檢修作業，因此現場檢修作業的工作質量管控，直接影響現場通用服務人員集體劑量，如閥門檢修不達標，需重新檢修，通用服務工作需重新配合，受照劑量比一次合格的情況要高。通用服務本身的工作質量也會影響集體受照劑量，如檢修工作需要一個檢修平臺和一塊防污染場地，經與檢修人員溝通，現場通用服務人員搭設了腳手架和防污染場地，但檢修時發現場地過小，腳手架平臺不滿足檢修要求，這種情況下通用服務人員就需要對已搭設平臺和場地進行整改，增加了受照時長，同時也增加了受照劑量；還有一種常見的情況是在剛搭設完成時符合要求，隨著檢修工作的開展和廠房環境因素的變化，用于場地防污染的塑料布破損、粘在墻壁上的塑料布脫落，這時就需要通用服務人員進行修復，相比于檢修工作開始前，此時場地改動修復工作不僅增加服務人員集體劑量，同時還面臨著較高的體表沾污風險。

在大修過程中，由于質量和工作過程管控不嚴，會出現一些突發事件，尤其是高劑量區域的突發事件，也會造成通用服務人員集體劑量增加。如在某次大修中由于蒸發器堵板問題導致跑水，導致廠房大面積沾污，通用服務人員加班加點對核島廠房8 m、5 m、0 m，以及-3.4 m平臺的設備及地面進行全面去污，工作歷時15 d，共用工時1 013 h，參與去污的人員集體劑量約3.4 人·mSv。

2.4 設備因素

某核電站1號機組首次大修，許多設備是自施工階段安裝以后第一次拆卸，因此在拆卸中發現部分設備或材料存在缺陷，尤其是外殼，這也是核島保溫拆裝人員集體劑量偏高的原因之一。

(1) 穩壓器下封頭與波動管的管嘴處保溫存在一定的缺陷，主要是管道上的支承托架連接的螺栓經過高溫后無法拆除，需進行破拆，而穩壓器下封頭儀表線距離管道過近，拆除保溫過程中易損傷儀表線。

(2) 反應堆堆坑房間由于空間小，硬質保溫塊大，房間無法存放，且此房間與各環蒸發器房間的門口管道密集，房間各種電纜很多且排列不規則，人員通行困難，增加了誤碰風險，而且在保溫外殼搬運中需要耗費更多人力和時間。

(3) 1號機組一回路可拆式保溫所使用的搭扣由于無法調節，且用鉚釘固定，搭扣的保險裝置易變形無法起到保險作用，容易在拆裝過程中損壞脫落。

(4) 由于可拆式保溫的性質決定了其存在的缺陷，使各保溫之間的間隙過大，造成環境溫度的上升，特別是支撐、設備的支架處無法使用雙壁保溫盒。在1號機組中發現了支撐、支架處的保溫棉袋填充不到位，且使用的棉袋易老化、破碎，101大修保溫回裝過程填充了大約5 m3的核級硅酸鹽保溫材料。

(5) 主管道支撐無保溫，管道支撐直接裸露在外，運行后表面溫度超過200 ℃，如三環路安全殼環形區的主管道阻尼器處保溫層厚度不夠，該處溫度較高，使可拆式保溫盒的表面因超高溫而變色。

3 改進措施

3.1 提升員工素質

現場執行人員的安全防護意識與工作技能的高低直接影響著個人受照劑量，做好準備工作、加強人員培訓和操練；利用長柄工具或者操作時選擇合適的工位，盡量遠離“熱點”；在人員與輻射源之間設置屏蔽物，以降低人員受照劑量。如同樣是搭設蒸發器間SAS，安全意識高、工作技能強的團隊比一般團隊的搭設時間更短、搭設質量更高，減少了搭設時的受照時間，減少了后期場地維護時間，從而降低了此次工作人員集體受照劑量。

(1) 優化大修管理模式，包括大修準備、大修執行、大修總結。

(2) 完善崗位培訓大綱和技能培訓計劃，按期開展培訓和考核工作，確保人員技能得到提升。

(3) 開展安全專項培訓及實際操作訓練，提升員工安全意識，提高安全防護水平。

(4) 大修前開展專項工作演練、應急預案演習、防沾污培訓等強化培訓。

(5) 加強經驗反饋、防人因知識宣貫，通過經驗反饋和防人因相關管理工具減少現場偏差。

3.2 作業方式優化

核電站大修工作有很高的重復性，大部分工作在每輪大修特定的時間和機組狀態下執行。因此，在工作制度化的基礎上推行標準化建設是降低大修通用服務人員集體劑量的有效措施，通過現場實踐，把一些優良工作方法、流程固定下來，使現場作業人員能夠按照既定方法和流程去執行，降低人員出錯概率，減少工作時間，提高工作效率和工作質量，從而降低通用服務人員集體受照劑量。

(1) 針對高劑量作業，制定完善的作業方案，合理安排人員。如在大修前準備工作中，對同一功能位置不同專業的配合工作進行合票處理，避免人員頻繁進出高劑量區域(如再生熱交換器、非再生和密封水熱交換器保溫拆裝，余熱排出系統熱交換器房間閥門檢修等)。

(2) 在役檢查(目視檢查部分)保溫拆裝采用“邊拆邊查”方案，即拆開保溫盒待目視檢查結束后立刻回裝，減少保溫拆裝時間。

(3) 優化檢修工作保溫拆裝范圍(如主泵泵殼法蘭保溫由歷次大修全拆改為只需拆除目視檢查的4個位置就可滿足法蘭面檢查工作要求)。

(4) 移動式在線去污裝置可采用加裝屏蔽等方案降低劑量率，核島排氣疏水系統地坑清潔作業方案改進等。

(5) 依據機組狀態優化工作實施窗口，調整高輻射區域配合工作計劃，保證所有高輻射區域配合工作盡量在一回路滿水期間完成(如核島0 m平臺電梯門口屏蔽搭設)；在某些高劑量區域可采用屏蔽輻射熱點等方法降低作業現場劑量率，從而達到降低通用服務人員集體受照劑量的效果。

3.3 設備設施改造

在現場作業中，鼓勵作業人員創新工藝、材料或改造方案，有助于提升工作質量，降低通用服務人員集體劑量。

(1) 保溫改造建議

建議針對穩壓器下封頭與波動管的管嘴處的保溫進行改造，對管嘴處的保溫用軟質布保溫，縮短拆裝工作時間，減少人員受照劑量，不易損傷儀表管線；對反應堆堆坑房間的過渡段保溫進行改造，使用軟質保溫，使用軟質保溫具有便易拆裝、在空間小的情況下也能存放，且不影響其它工種檢修工作，減少人員受照的風險和誤碰電纜的風險。1號機組一回路可拆式保溫所使用的搭扣進行改進，使用預制保溫棉袋。為有效降低主管道處的熱量損失，要增加支撐保溫盒，其厚度據主管道保溫厚度而定，也可使用0.5 mm不銹鋼板制作，里面填充保溫棉袋，保溫盒固定采用自攻鏍釘或可調節的不銹鋼搭扣，保溫盒的形狀根據現場情況而定。

(2) SAS搭設工藝改進

在通用服務大修工作中，蒸發器和穩壓器SAS搭設是一個專項工作，均在大修計劃的關鍵路徑上，搭設時間、人數固定，而穩壓器和蒸發器房間由于布局不規則，傳統搭設方法受溫度和膠帶粘合力的影響易出現頂部脫落現象，為徹底解決該難題，通用服務作業人員進行了專項工藝方案改進，在搭設過程中頂部使用鐵絲，周圍使用SAS桿，代替傳統方案中使用膠帶粘連的方式，效果明顯。

(3) 污染場地布置優化

在大修準備階段全面梳理污染區/SAS清單，將位置相鄰、防護等級相同的場地合并為1個，并制定詳細的作業方案。在低低水位期間積極聯系主票進行現場踩點，按方案實施。如在某次大修中通用服務項目經過梳理，將22個場地優化為10個，按周邊環境劑量率以及計劃工作時長預估最少可降低人員集體受照劑量約2.1 人·mSv，減少放射性固體廢物約0.5 m3(以節省的物資預估)。

(4) 核島20 m平臺防異物值守優化

在大修前期，20 m平臺防異物值守班組總結經驗，召開班組技術交底會，就降低人員劑量照射問題積極與核島經理、輻射防護專業討論，在核島20 m隔離區布置時，對守衛的值守位置進行了優化，將守衛記錄位置從核島廠房電梯側移至3號蒸發器外環廊，以環境劑量率降低1 μSv/h計算，現場值守每班3人，根據值守時間估算，大修期間防異物值守可減少人員受照劑量1.8 人·mSv以上，劑量優化效果顯著。

4 劑量對比

某核電站201大修在主線工作、現場主要工作、工作量等方面與101大修相近，因此，在201大修中吸取101大修的經驗，在大修中進行了改進。表3列出了某核電站201大修期間通用服務人員各崗位集體劑量分布，并與101大修期間通用服務人員各崗位集體劑量(見表2)進行比對。

表3 某核電站201大修期間通用服務人員集體劑量分布

由表3可見，201大修期間，核島保溫拆裝專業人員集體劑量為95.6 人·mSv，與101大修相比降低79.0 人·mSv；現場服務人員集體劑量30.0 人·mSv，與101大修相比降低19.2 人·mSv；核島腳手架搭拆專業人員集體劑量17.2 mSv·人，與101大修相比降低4.2 人·mSv；固廢處理及水介質更換專業人員集體劑量17.2 人·mSv，與101大修相比增加6.6 人·mSv，分析其原因主要是因為此部分工作量增加及固廢處理系統投入運行。

總體來說，201大修通用服務人員集體劑量相比于101大修降低96.2 人·mSv。可見，改進措施是有效的。

5 結語

大修通用服務人員集體劑量的管控必須在工作中關注每一個在輻射一線的工作者和其執行的任務，必須對現場每一項工作的安全和質量進行嚴格監管。大修通用服務人員集體劑量的管控涉及運行、化學、檢修、計劃、輻射防護等多個部門和專業，需要電廠所有部門共同努力，在大修中實踐中總結經驗，完善管理措施，優化技術方案。