田灣核電站弱貫穿輻射調查與個人劑量監測

侯炳君，趙鴻翮，韋應靖，李中華

(1.江蘇核電有限公司，江蘇 連云港 222000； 2.中國輻射防護研究院，太原 030006)

國際放射防護委員會(ICRP)于2011年將之前的急性照射引起的白內障視覺損傷閾值5 Gy以及遷延照射的閾值8 Gy修改為0.5 Gy[1]。國際原子能機構(IAEA)采納了ICRP的觀點，將職業照射的眼晶體年當量劑量限值由原來的150 mSv調整為“連續5年眼晶體接受的年平均當量劑量20 mSv，并且任何單一年份內當量劑量50 mSv”[2]。目前，對于眼晶體和皮膚弱貫穿輻射監測，尚缺乏成熟的實時報警式輻射劑量計。各電廠主要使用累積式劑量計實施常規監測，部分電廠對現場弱貫穿輻射情況進行過調查，如大亞灣核電廠在104和204換料大修期間進行過現場弱貫穿輻射監測[3]，秦山第二核電廠1～4號機組，每個機組在相連的兩次大修期間，對閥門重點專項進行了弱貫穿輻射監測[4]，并根據監測結果決定是否需要開展皮膚和眼晶體劑量監測。考慮到田灣核電站機組堆型和其他壓水堆存在差異，如主系統和輔助系統中沒有使用Stellite成分，多數設備采用穩定的奧氏體不銹鋼材料，一回路冷卻劑pH試劑使用的是氫氧化鉀等等，這些差異性導致輻射源項存在特殊性。為確保工作人員的健康，有必要對電站工作現場的弱貫穿輻射情況進行調查，以進一步了解相關風險并制定相應的監測和防護措施。為此，田灣核電站和中國輻射防護研究院共同對田灣核電站1、2號機組開展了弱貫穿輻射的調查工作，并依據調查結果在后續的檢修工作中開展了眼晶體劑量和皮膚劑量監測。

1 調查方案

1.1 調查內容與目的

確定可能導致工作人員弱貫穿輻射劑量超過限值需要重點進行監測的專項，同時給出人員防護和監測建議，為確定后續監測程序的有效性提供數據支持。

1.2 調查方法

工作人員個人劑量監測：選取代表性的崗位，使用指環劑量計和眼晶體劑量計對工作人員大修期間皮膚劑量Hp(0.07)和眼晶體劑量Hp(3)進行監測，并與同期電子劑量計所測得的個人劑量當量Hp(10)值進行比較。

2 場所弱貫穿輻射及防護用品防護效果調查結果

2.1 各專項場所劑量率測量結果

2.1.1主泵

T108和T208大修主泵相關部件的劑量率直接測量結果列于表1。

表1 主泵弱貫穿輻射測量結果Tab.1 The results of weakly penetrating radiation for reactor coolant pump

弱貫穿輻射調查期間，通過HPGe γ譜儀對主泵熱屏擦拭樣測量分析發現，去污前后擦拭樣的核素組成一致，測量譜如圖1所示。主泵設備常見核素以58Co、60Co、95Nb、95Zr、51Cr、124Sb、54Mn、110mAg、59Fe等為主，與田灣核電站輻射源項調查結果一致[7]。圖1中，低于100 keV的幾個射線峰，主要為高純鍺譜儀前段鉛準直器產生的特征X射線峰，其能量分別為21.0、30.9、82.7、88.2 keV。由于其不是放射性核素產生的射線峰，因此在圖中未標出放射性核素。圖3、圖5中低于100 keV的射線峰來源情況同圖1。這些核素的伴隨β射線主要都在600 keV以下，實際β譜儀測得β射線能量也主要集中在600 keV以下，典型β測量譜如圖2所示。

圖1 主泵去污前擦拭樣γ測量譜Fig.1 The gamma ray spectrum of wiping sample for the Reactor coolant pump before decontamination

圖2 主泵去污前擦拭樣β測量譜Fig.2 The beta ray spectrum of wiping sample for the Reactor coolant pump before decontamination

2.1.2蒸汽發生器

T108和T208大修蒸汽發生器相關設備的劑量率直接測量結果列于表2。

表2 蒸汽發生器弱貫穿輻射測量結果Tab.2 The results of weakly penetrating radiation for SG

2.1.3堆本體

T108和T208大修堆本體相關設備的劑量率直接測量結果列于表3。

圖3 4#蒸汽發生器去污前擦拭樣γ測量譜Fig.3 The gamma ray spectrum of wiping sample for 4#SG before decontamination

圖4 4#蒸汽發生器去污前擦拭樣β測量譜Fig.4 The beta ray spectrum of wiping sample for 4#SG before decontamination

表3 堆本體弱貫穿輻射測量結果Tab.3 The results of weakly penetrating radiation for the reactor

2.1.4其他泵

T108和T208大修除主泵之外其他泵的劑量率直接測量結果列于表4。

圖5 控制棒驅動機構清洗前擦拭樣γ測量譜Fig.5 The gamma ray spectrum of wiping sample for the control rod drives before decontamination

圖6 控制棒驅動機構清洗前擦拭樣β測量譜Fig.6 The beta ray spectrum of wiping sample for the control rod drives before decontamination

表4 其他泵弱貫穿輻射測量結果Tab.4 The results of weakly penetrating radiation for the other pumps

2.1.5閥門

T108和T208大修部分閥門的直接測量結果列于表5。

表5 閥門弱貫穿輻射測量結果Tab.5 The results of weakly penetrating radiation for the valves

2.1.6其他物項

T108和T208其他物項的直接測量結果列于表6。

2.2 防護用品防護效果試驗結果

電站現場使用的各類防護用品針對弱貫穿輻射防護效果的試驗結果列于表7。

表6 其他物項弱貫穿輻射測量結果Tab.6 The results of weakly penetrating radiation for the items

表7 擦拭樣加防護用品前后H′(0.07)比值結果Tab.7 The protective effect test results of protective equipment

防護用品防護效果實驗針對的是人員皮膚劑量Hp(0.07)，實際使用定向劑量當量率儀，對工作人員進入輻射控制區必穿的基本防護用品及從事污染工作時必戴的附加防護用品進行了測試，其中從事污染工作時的最低標準配置：細紗手套加單層橡膠手套和T恤加單層連體工作服的防護效果都在4以上。

3 工作人員弱貫穿輻射個人劑量監測

3.1 工作人員弱貫穿輻射個人劑量調查結果

在田灣核電站T108和T208大修期間，對相關工作人員的弱貫穿輻射個人劑量進行了監測，工作人員的作業類型包括在役檢查、蒸汽發生器檢修、反應堆本體檢修、反應堆水池清潔等。T108和T208相關檢修工作人員的個人劑量監測結果列于表8。

兩次大修期間，對相關工作的人員的眼晶體劑量Hp(3)和肢端劑量Hp(0.07)的監測結果顯示，Hp(3)/Hp(10)和Hp(0.07)/Hp(10)的最大值分別為1.77和3.12，Hp(3)/Hp(10)的平均值在1.1左右，Hp(0.07)/Hp(10)的平均值在2.0以下，進行弱貫穿監測的工作人員在監測期間的個人劑量當量Hp(10)都在0.2 mSv以下，而兩次大修所有人員的個人劑量當量Hp(10)都小于2 mSv。后續大修中計劃對場所弱貫穿監測結果中劑量比值較大的專項(主泵可抽取部件檢修、反應堆水池清潔、KBA系統泵閥檢修、放射性廢物分揀)繼續進行人員劑量監測。

3.2 后續大修弱貫穿個人劑量監測結果

田灣在后續的大修中對弱貫穿輻射重點專項工作人員持續進行了劑量監測，使用的劑量計為北京康科洛電子有限公司生產的弱貫穿TLD，其熱釋光元件材料為LiF(Mg,Cu,P)，由中國輻射防護研究院負責進行監測，后續幾次大修個人劑量監測結果列于表9。

表8 T108/T208大修工作人員個人劑量監測結果Tab.8 The personal dose monitoring results of staff at T108/T208

表9 后續大修相關檢修工作人員個人劑量監測結果Tab.9 The personal dose monitoring results of staff at the follow refueling outages

大修期間對相關檢修專項的工作人員的監測結果顯示，Hp(0.07)/Hp(10)、Hp(3)/Hp(10)的最大值分別為7.66和3.73，進行弱貫穿監測的工作人員在監測期間的個人劑量當量Hp(10)都在0.35 mSv以下，而這幾次大修所有人員的個人劑量當量Hp(10)都小于2 mSv。

4 結論

田灣核電站各檢修設備表面沉積的弱貫穿輻射核素組成基本一致，包含58Co、60Co、95Nb、95Zr、51Cr、124Sb、54Mn、110mAg、59Fe等，β射線能量主要集中在600 keV以下。

田灣核電站后續計劃開展弱貫穿輻射個人劑量監測的工作，包括主泵可抽取部件檢修、反應堆水池清潔、KBA系統泵閥檢修、放射性廢物分揀等專項工作，以及其他一些源項調查顯示高能β核素(如124Sb)比例較高的工作。根據防護用品的防護效果試驗，在考慮了防護用品之后，對應的皮膚劑量超過國家標準規定限值的可能性進一步減小。根據調查和監測結果，如果工作人員的外照射個人劑量Hp(10)不超過電站的管理目標值10 mSv/a，則工作人員的弱貫穿輻射劑量Hp(0.07)和Hp(3)分別超過國家標準規定的個人劑量限值500 mSv/a及IAEA新限值20 mSv/a的可能性都較小。

田灣核電站將根據調查的情況，不斷完善防護措施，對相關工作持續開展弱貫穿輻射劑量監測；同時，定期開展源項調查，及時獲取源項信息，結合個人監測結果，審查防護措施的有效性，確保工作人員個人劑量滿足國家標準的要求，即便在國家標準采用IAEA新建議時也能滿足要求[8]。