某核電廠廠區輻射監測系統監測數據異常波動原因分析

李靜，陳利剛

(福建寧德核電有限公司，福建 福鼎，355200)

核電廠的廠區輻射監測系統(KRS系統) 主要用于實時監測核電廠廠區內及周邊環境γ劑量率的變化情況。根據各核電廠址的特點及國家核安全局的要求，該系統由分布在廠區內及其周邊的子站點(AS子站點)組成，監測數據實時上傳核電廠和當地的環境保護部門。因此，這些系統和子站點運行的穩定性、可靠性都非常重要，異常情況可能會引起不必要的輿情危機。

2015年，某核電廠在開展KRS系統監測結果回顧評價時，發現4號子站點(AS4子站)監測的γ劑量率水平不定期出現異常波動。雖然此波動沒有觸發報警，按照核安全文化中質疑的態度要求，多部門聯合開展了分析及驗證工作。

1 異常情景

根據由國家核安全局批準的設計文件的要求，某核電廠KRS系統共13個站點。其中，6個子站點分布在電廠征地范圍外，7個子站點分布在征地范圍內，監測環境劑量率的主要設備是GM計數管環境劑量率連續監測儀。

該電廠廠區內AS站點分布見圖1。出現監測結果異常的子站點位于北防波提，編號為AS4。

自2012年9月完成系統移交投運后，AS4子站點的γ劑量率平均值0.11 μGy/h，最大值0.15 μGy/h，與環境本底調查期間的數據相當。2014年1月14日起，AS4子站首次出現γ劑量率監測數據異常波動，最大值0.85 μGy/h，其后類似情況時有發生，γ劑量率監測數據異常的統計結果見圖2。其他站點均未出現過類似情況。

2 異常原因分析

經檢查確認，KRS系統AS子站所有監測設備在檢定有效期內，γ劑量率監測數據記錄頻率為1 次/min。觀察AS4站點γ劑量率波動數據，發現每次波動時間持續約數分鐘，重復波動數次后，恢復到正常水平(見圖3)。

2.1 測量設備比對驗證

為驗證監測結果的準確性，使用高壓電離室與KRS系統探頭(RD-02L)進行了比對驗證，實驗結果列于表1。

由表1可見，AS4子站的RD-02L探頭與RSS-131高壓電離室測量結果的在統計漲落范圍內一致，表明AS4子站點的探測系統工作正常，其監測結果有效[1,2]。

表1 AS4子站系統探頭與高壓電離室比對測量結果 (nGy/h)

2.2 異常波動原因分析

觀察圖3中劑量率異常波動可發現，每次異常波形的上升緣、下降緣都比較陡，同時所有γ劑量率數據異常情況均出現在晚上22:00至凌晨6:00之間，初步判定此異常情景與核電廠內的探傷活動有關。

考慮射線探傷對AS4子站點的影響，該子站點位于4MX廠房西南側不足200 m處，距3MX廠房稍遠，且4MX廠房、3MX廠房與AS4子站間只有不規則擺放的一層或兩層的辦公用集裝箱。MX廠房探傷過程為：①探傷用放射源位于探傷機中(由于探傷機具有較厚的鉛屏蔽層，此階段對環境輻射場的影響很小)；②利用遠距離操作工具，通過源管將放射源搖入準直器內(此階段對環境輻射場影響較大但時間較短)；③放射源位于準直器內對探傷膠片進行曝光(此階段對準直器開口方向的環境輻射場影響較大而對其他方向的影響較小，持續時間由曝光時間決定，長短不一)；④通過源管將放射源搖回探傷機中(此階段對環境輻射場影響較大但時間較短)，一個探傷點的探傷工作完成。整個探傷過程對環境輻射場的影響與AS4子站記錄的γ劑量率變化規律基本相符。

經查詢、比較探傷記錄：2014年前，3MX、4MX廠房內基本沒有開展射線探傷工作；2014年起，3MX、4MX廠房內的探傷工作逐漸增加。在AS4子站γ劑量率數據異常時段內，3號、4號機組均有探傷工作進行。但并不是所有的在3MX、4MX廠房內的探傷工作都會引起AS4子站γ劑量率監測數據異常，形成這種情形的原因應是由于每次探傷的具體焊縫位置及準直器方向不同，且探傷放射源移動路徑和探傷點與AS4子站之間還存在管道、設備、集裝箱等多種不規則的屏蔽體，減弱了探傷放射源對AS4子站的影響形成的。

若不考慮探傷放射源與AS4子站之間所有物項的屏蔽、吸收作用，一枚常用的28 Ci的192Ir放射源在150 m處產生的γ劑量率約為5.8 μGy/h (計算值)。考慮到源與探測器之間的屏蔽，在AS4子站點記錄到0.85 μGy/h的劑量率是可能的[3]。

綜合分析認為，該站點監測數據波動是由3MX、4MX廠房內射線探傷工作造成的。

3 實驗驗證

為驗證上述分析結論，射線探傷期間在AS4子站點現場獲取γ能譜，并進行核素識別，以確認環境劑量率異常升高為3MX、4MX廠房內射線探傷工作造成。

據此，進行了多次現場測量。2015年5月13日00：30—00:40，4MX廠房標高26m探傷工作開展時，在AS4子站使用γ譜儀成功獲取了探傷源γ譜。使用儀器分別為便攜式高純鍺γ譜儀(型號DETDX-100T-PAC-PKG2)及LaBr3γ譜儀。

3.1 高純鍺γ譜儀能譜分析

高純鍺γ譜儀獲取的γ能譜見圖4、圖5。

從獲取的γ譜中識別出全能峰列于表2。

由表2可見，探傷譜γ射線全能峰與192Ir (探傷用源)的特征全能峰相符，未發現其他核素的特征能量峰。

表2 高純鍺γ譜儀能譜分析

3.2 LaBr3 γ譜儀能譜分析

便攜式LaBr3γ譜儀能量分辨率低，經分析獲取的本底譜、探傷譜，在能譜中約300、460、600 keV附近有3個(3組)全能峰，儀器自帶的譜分析軟件分析結果為192Ir。

3.3 探傷時AS4子站γ劑量率

探傷同時KRS中央站顯示AS4子站環境γ劑量率見圖6。由圖6可見，劑量率曲線波動的上升緣、下降緣都比較陡，與圖3一致。

4 結論

從理論計算及實地實驗測量的情況分析，3MX、4MX廠房探傷可能引起AS4子站點的γ劑量率監測結果波動。

從高純鍺γ譜儀獲取的能譜分析，全能峰及凈峰面積與此次探傷使用的192Ir源的特征γ射線及產額一致且未發現其他核素貢獻；便攜式LaBr3γ譜儀的能譜分析解析結果與高純鍺γ譜儀的分析結果一致。

從AS4子站記錄到的γ劑量率波動圖形與其他異常波動的圖形比較，波動方式相同。

綜上所述，KRS系統AS4子站點γ劑量率數據波動確認為3MX、4MX廠房探傷工作導致。