氣態流出物取樣不具代表性的案例淺析

楊 震，連茜雯，沈 鋼，安 軍

（生態環境部西北核與輻射安全監督站，蘭州 730020）

核安全是國家安全的重要組成部分，關乎核能事業的健康發展、從業人員和公眾的健康與安全、環境安全和社會穩定［1］?！吨腥A人民共和國核安全法》（以下簡稱《核安全法》）明確規定，“核設施營運單位對核安全負全面責任”。核燃料循環是核能利用中不可或缺的上、下游環節，需要確保核燃料循環設施在正常運行狀況下，釋放出的放射性物質所引起的輻射照射保持在合理可行盡量低的水平（并低于規定限值），確保事故引起的輻射照射得到緩解［2］。隨著核能事業的發展進步，核燃料循環設施營運單位也在積極履行法律義務，持續強化設施管理，不斷提升設施的安全水平，但是在核安全監督中依然發現了一些核安全管理上的不足，從中反映出的問題值得深思。本文以鈾濃縮廠氣態流出物局部排風系統（以下簡稱局排系統）取樣不具代表性的問題為例進行解析，進一步說明管理短板對核安全的重要影響。

1 現狀調查

常見的核燃料循環設施包括鈾化合物轉化、鈾濃縮、鈾燃料元件加工和后處理設施等。對核燃料循環設施中一些常見問題進行歸納分析后發現（如表1所示），這些問題均存在管理上的短板，如質保體系建設不完善、運轉不夠有效等。

表1 核燃料循環常見問題Table 1 Common problemsof nuclear fuel cycle

核安全無小事。核燃料循環設施對輻射危害和環境影響而言，其放射性廢物產生量和放射性水平都是不容忽視的，流出物排放超限值、檢修人員劑量超限值等問題對工作人員及環境造成的污染和危害也是最為嚴重的。

IAEA通過數據庫對1991—2002年間研究堆、后處理廠、燃料加工廠、實驗室和加速器等除核電廠之外的其他核設施（NFOPs）的43個事件數據和同期的核電廠事件進行了歸納與分析，NFOPs的不良操作在事件起因中占比為44%。作為起步最早的核能利用環節，普遍存在核安全風險防控重視不夠、核安全文化建設不足、質量保證管理水平落后等問題，從而導致違章指揮，特別是違章操作頻繁發生。

2020年，某監督組在落實排查安全隱患過程中，認真研讀了安分報告，深入分析了鈾濃縮廠三廢處理工藝，發現局排取樣需要具備嚴苛的條件。通過對區域內鈾濃縮廠的實際情況進行核實發現，這些鈾濃縮廠的局排取樣均不滿足條件，且該問題已存在了數十年，對監管單位和被監管單位都有著深刻的教訓。這是典型的管理短板導致的工藝與操作嚴重不符的問題，存在一定的核安全隱患。詳細案例分析如下。

2 案例分析

2.1 局排取樣的工藝聯系

流出物排放與人的關系如圖1所示。在絕大多數情況下，我們僅考慮經流出物向環境排放的放射性物質即可。

圖1 核與輻射設施流出物排放與人的關系Fig.1 Relationship between effluentsfrom nuclear and radiation facilities and human beings

核燃料生產是核燃料循環各環節中最“干凈”的環節，因為此時所操作的核素較為單一，主要是238U、235U和234U，經流出物排入環境中的放射性物質也較少。我國鈾濃縮設施放射性流出物歸一化排放量（單位為GBq·（GWa）-1）如表2所示。

表2 鈾濃縮設施流出物歸一化排放量［3］Table2 Normalized emissionsof effluent from uranium enrichment facilities

由于放射性物質在管道或煙囪流場中的分布可能不均勻，因此監測位置和取得的樣品是否具有代表性，將直接影響流出物測量的準確性。營運單位在核設施運行期間，應對放射性物質的排放進行足夠詳細和準確地監測。

鈾濃縮主工藝廠房氣態流出物放射性總活度統計來源于廠房的局部排風和全部排風，其中90%以上為局部排風。根據國家核安全局的運行許可證及環評批復文件，最主要的就是做好流出物排放總量的控制［4］。

(3)分別考慮自重，等效車輪荷載，及其共同作用時剪力滯系數的縱向分布得到的結論是：全預應力結構使得剪力滯系數縱向分布較為均衡，且就有較好的“削峰”效果。

鈾濃縮設施局排系統與真空系統相連，屬于工藝廢氣處理的尾端。如圖2所示，其中A部門為主工藝生產運行部門，主管主工藝系統、真空系統；B部門為輔助運行部門，主管局排系統（包括局排風機的啟停）；C部門為分析監測部門，負責取樣、監測流出物排放是否合格［5］。

圖2 工藝系統與管理部門簡圖［6］Fig.2 Sketch of processsystem and management department

為了保證分析監測部門在局排尾端取樣的有效性，必須在工藝尾氣正在處理且真空系統運行、聯鎖閥打開、局排系統運行的情況下才能取樣。而聯鎖閥要求在真空系統的真空泵啟動后才能打開，不用時手動或者自動處于關閉狀態，即真空系統處于運行狀態時聯鎖閥才會開啟。在真空系統處于停運狀態時，即使局排系統風機運行，所取樣也不能反映工藝系統的真實情況。

2.2 局排運行方式的現狀變化

早期鈾濃縮廠因為規模小，主工藝局排系統使用頻率及有效時長低，局排系統為間斷運行，只有當真空系統運行時才將局排系統打開，此時局排系統運行代表了工藝尾氣正在進行凈化，對應的氣態流出物取樣監測是具有代表性的，符合核設施技術文件的描述。

近十年來，由于鈾濃縮規模的擴大，部分設施主工藝局排系統使用頻率及有效時長增加，業主為了運行方便將局排系統改為連續運行模式。此時，局排系統的運行就不能代表工藝尾氣正在進行凈化處理。如果C部門人員在沒有處理尾氣的工況下去取樣，對應的氣態流出物監測數據是不具有代表性的，不能反應實際的凈化效果，更不能反應實際的放射性物質排放量。

2.3 建立模型數據分析

鈾濃縮廠放射性污染物釋放的主要途徑有：主工藝系統正常運行中工藝臺架、零部件、供取料容器及管道拆裝過程中少量六氟化鈾工作物料的泄漏；對容器、閥門等工藝設備清洗檢修過程中的六氟化鈾的釋放；異常情況下可能產生的少量六氟化鈾泄漏等［7］。

對于一個500 t SWU/a分離能力的工廠，假設供料豐度為0.711%，貧料豐度為0.25%，精料豐度為3%，物料容器統一為48X型容器［8］（容器參數如表3所示）。

表3 48X型容器使用參數［9］Table3 Operating parametersof 48X container

其中，48X型容器在工藝生產中按精料裝料7 t、貧料裝料10 t、供料裝料10 t計算，供取料參數擬定如表4所示。

表4 供取料參數表Table4 Parameter tableof feeding and reclaiming

正常工藝運行情況下，每周產生工藝尾氣的頻次及時長如表5所示。

表5 工藝尾氣排放頻次Table 5 Processexhaust emission frequency

即接近80%的取樣是在非尾氣排放時間，這樣的樣品是不具有代表性的。

真空系統是正常運行的，局排系統是正常運行的，分析室的采樣是按時、按頻次開展的，監測數據也是正常報告的。從各方面來看都是按照程序規程來開展工作的，實際上卻存在監測結果名不符實的問題。造成這種問題的原因一方面是技術工藝不到位，但更主要的是對技術要求沒有系統性把握、接口管理不到位、為監測而監測等管理方面的漏洞問題。

2.4 存在的風險及后續行動

氣態流出物局部排風系統取樣不具有代表性，就無法對流出物的排放實施有效地控制，進而使排入環境的放射性物質的濃度和總量也不能得到有效地控制。至少存在以下的風險：（1）年排放總量估算無效；（2）無法檢驗放射性廢物處理設施的運行效能；（3）不能及時發現偶然誤排；（4）發生事故時，不能準確判斷事故排放量。

相關營運單位在發現問題后高度重視，舉一反三，積極整改，采取以下措施，確保監測結果準確有效：（1）嚴格管理局排系統運行，確保符合安分要求；（2）加強部門間溝通配合，確保取樣操作規范有序，滿足取樣要求等。

監督站針對發現的問題，及時進行監督性監測。結果表明，相關氣體處理和凈化設施設備工作正常，流出物排放濃度遠低于安全限值。

3 原因分析

案例的發生，表面上是工藝理解不夠、部門間溝通協調不夠、工作人員責任心不強、制度措施不到位等原因，實際上卻反映出了核燃料循環設施運行中存在一些管理短板弱項的根本問題。

3.1 技術能力管理薄弱

技術資料沒有經過認真研究，技術人員沒有將技術文件通篇閱讀并全盤思考，技術資料照搬照抄，導致問題逐年延續。雖然鈾濃縮廠在正常運行情況下，局排放射性排放量不會很高，潛在風險不大，但反映出的管理上的問題卻是值得營運單位、核安全監管部門認真反思的，對于全國所有類似核設施的流出物監測排放都是具有借鑒意義的。

3.2 制度管理不夠完善

作為核設施營運單位，企業的核安全管理歸口部門缺少對現場的認真調研實踐，質量保證體系制定出現紕漏。業務車間部門只關心與自己工作績效掛鉤的工作，對于跨部門的技術運用和接口缺少思考，雖然都執行了管理制度，卻留下了不少漏洞。

3.3 核安全文化管理欠缺

員工把安排的工作干了，把該填寫的記錄填寫了，卻不知道為什么要這樣干；部分管理者盲目樂觀，心存僥幸，回避問題，只要數據不超標就行。對核安全風險的漠視影響了企業核安全文化的建設。例如，有的員工憑自己的感覺就敢在相關檢查表上填寫“檢查無問題”；有的員工在局排取樣時，面對局排風機未運行，擅自手動啟動局排風機以完成取樣工作。這樣開展工作不僅毫無意義，而且還有虛填報表、違章操作等與核安全理念相悖的行為存在。

4 案例思考

核設施安全關系到防范重大風險和污染防治的攻堅戰。要樹牢安全發展理念，層層壓實責任，深入排查各領域各環節安全隱患；加快建立健全安全生產責任和管理制度體系、隱患排查治理和風險防控體系，加強監管執法和安全服務，堅決遏制重特大事故發生，切實維護人民群眾的生命財產安全［11］。針對該案例，建議對全國所有核設施的類似氣態流出物取樣監測進行排查。針對存在該問題的營運單位，建議采取以下措施。

4.1 完善質保體系

營運單位必須制定并有效實施符合核設施所有安全活動的質量保證大綱，營運單位及相關組織和人員必須遵守質量保證大綱規定的要求。質保體系運轉順暢，首先確保質保體系“有效”，質保體系的編制和審查必須要符合實際情況。質保體系的建設要以保障核安全為導向，而不是為了應付國家核安全局的監督檢查。

4.2 增強技術水平

營運單位應當培養和鼓勵能夠通讀熟知安分報告的技術人員，切實理解、弄懂工藝實際及安全措施要求，保持探索的工作態度、嚴謹的工作方法和互相交流的工作習慣，認真梳理技術文件與實際不符的問題。應當持續開發先進、可靠的核安全技術，充分利用先進的科學技術成果，提高核安全水平。通過更為可靠安全的技術手段規避部分人為因素，如增設氣體流出物連續取樣監測系統等。

4.3 加強核安全文化建設

營運單位要不斷推進和加強核安全文化建設，形成嚴謹的工作作風，培養員工的核安全意識，樹立正確的核安全觀。內化于心，外化于行，將按章遵守變為行動自覺，將良好的工作作風融入管理生產的各個環節，補短板、強弱項，提高核安全管理水平。