福清核電廠放射性流出物排放管理實(shí)踐

王 寶，蔡金平

（福建福清核電有限公司，福清 350318）

《中華人民共和國核安全法》《放射性污染防治法》《水污染防治法》《海洋環(huán)境保護(hù)法》《電離輻射防護(hù)與輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18871-2002）、《核動(dòng)力廠環(huán)境輻射防護(hù)》（GB 6249-2011）、《核電廠流出物放射性監(jiān)測技術(shù)規(guī)范（試行）》（國核安發(fā)〔2020〕44 號）等法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)對核電廠流出物排放管理和流出物監(jiān)測進(jìn)行了相應(yīng)規(guī)定。

核電廠運(yùn)行時(shí)不可避免地要向環(huán)境排放放射性流出物。核電廠營運(yùn)單位需要采取一系列切實(shí)可行的管理措施，以提高流出物分析的準(zhǔn)確性，可控地進(jìn)行放射性流出物排放，確保排放過程和結(jié)果都能滿足國家法律法規(guī)的要求。

福建福清核電廠建有4 臺(tái)M310 堆型核電機(jī)組和2 臺(tái)華龍一號堆型核電機(jī)組，截至2021年已實(shí)現(xiàn)5 臺(tái)機(jī)組商業(yè)運(yùn)行。自1 號機(jī)組帶核運(yùn)行以來，福清核電高度重視放射性流出物排放管理工作，在放射性流出物取樣、分析等工作上不斷優(yōu)化，采取一系列措施確保放射性流出物排放100%合規(guī)。

本文介紹了福清核電廠放射性流出物管理實(shí)踐，可為國內(nèi)同行核電廠放射性流出物管理提供參考借鑒。

1 福清核電放射性流出物管理實(shí)踐

1.1 普及放射性流出物管理知識(shí)

提升核安全最根本、最有效的措施是提升工作人員的安全意識(shí)，避免人因失誤。核電廠所有工作人員都要進(jìn)行入場安全培訓(xùn)，長期工作人員還要每2 年復(fù)訓(xùn)一次，培訓(xùn)考核通過后才能從事相關(guān)工作。福清核電在人員入場基本授權(quán)必修課程《應(yīng)急響應(yīng)一級》中增加了放射性流出物相關(guān)概念和相關(guān)法律法規(guī)規(guī)定內(nèi)容，職工必須掌握這些內(nèi)容才能上崗。此舉可讓核電廠工作人員了解放射性流出物相關(guān)知識(shí)，確保相關(guān)知識(shí)融入工作人員的“工作常識(shí)”中。針對放射性流出物管理，福清核電現(xiàn)場已完成從“放射性流出物管理部門向生產(chǎn)一線部門提要求”到“生產(chǎn)一線部門向放射性流出物管理部門提需求”的觀念轉(zhuǎn)變。

放射性流出物排放相關(guān)的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)條款較多。福清核電將放射性流出物相關(guān)的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)條款編制成《放射性流出物宣傳手冊》［1］并向生產(chǎn)一線員工分發(fā)。該手冊不但在福清核電公司生產(chǎn)領(lǐng)域內(nèi)廣為流傳，還得到華東核與輻射安全監(jiān)督站的肯定，并在國內(nèi)同行核電廠推廣使用。

此外，福清核電在內(nèi)部《換料大修手冊》［2］中增加了“放射性流出物排放審批流程”，并在大修開始前對各專業(yè)大修接口人員進(jìn)行宣貫，使“確保大修期間放射性流出物排放100%合規(guī)”的要求深入人心。

1.2 建立標(biāo)準(zhǔn)化流出物實(shí)驗(yàn)室管理體系

實(shí)驗(yàn)室認(rèn)可（CNAS）被世界上大部分國家視為分析技術(shù)能力的體現(xiàn)，有助于實(shí)驗(yàn)室的標(biāo)準(zhǔn)化管理并產(chǎn)出準(zhǔn)確的分析數(shù)據(jù)［3，4］。

福清核電流出物實(shí)驗(yàn)室在2017 年引入CNAS 管理體系，于2019 年3 月取得認(rèn)可證書（證書號：CNAS L12041）。引入標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)驗(yàn)室管理體系后，流出物實(shí)驗(yàn)室建立更加規(guī)范的人員培訓(xùn)和管理流程，制訂年度儀器維護(hù)計(jì)劃、分析質(zhì)量控制年度計(jì)劃、分析方法確認(rèn)等措施，使實(shí)驗(yàn)室人、機(jī)、料、法、環(huán)都處于可控狀態(tài)，最終得到準(zhǔn)確的分析數(shù)據(jù)。

1.3 提高流出物取樣分析準(zhǔn)確性

福清核電流出物實(shí)驗(yàn)室建立了一套從流出物取樣到排放量統(tǒng)計(jì)報(bào)告全程可計(jì)量溯源的體系。

對于放化儀器標(biāo)定用的放射源，采用最終可溯源到中國計(jì)量院的雙放射源進(jìn)行交叉比對，確保放射源證書數(shù)據(jù)可信。對液態(tài)流出物中γ 核素所用的馬林杯源和氣態(tài)流出物中惰性氣體分析所用的標(biāo)準(zhǔn)源，由福清核電提供器具給放射源制作單位，確保放射源盛裝容器與現(xiàn)場樣品使用容器保持一致。

對于流出物實(shí)驗(yàn)室儀器，除了定期檢定外，還根據(jù)《電離輻射監(jiān)測質(zhì)量保證通用要求》（GB 8999-2021）以及CNAS 體系要求制定儀器年度質(zhì)控計(jì)劃，通過質(zhì)量控制手段確保儀器分析過程穩(wěn)定。

對于液態(tài)流出物，取樣前核實(shí)排放槽中流出物在排放前充分混合，以確保取到有足夠代表性的樣品；取樣后用經(jīng)計(jì)量檢定的器具量取與放射源相同體積的樣品用于分析，以確保樣品體積讀取準(zhǔn)確。對于氣載流出物中的惰性氣體，在用密封氣體罐取樣后，用經(jīng)檢定的壓力表測量罐子內(nèi)部真實(shí)壓力，進(jìn)而換算成標(biāo)況氣體體積，最終算出惰性氣體放射性活度濃度。

對于所有流出物排放相關(guān)的流量計(jì)等，均制定清單跟蹤檢定，以確保不遺漏；對于無法檢定的設(shè)備，制定廠內(nèi)校準(zhǔn)或者定期交叉比較的措施，以確保放射性流出物排放體積計(jì)算準(zhǔn)確。

對于《核電廠流出物放射性監(jiān)測技術(shù)規(guī)范（試行）》中與取樣分析相關(guān)的要求，福清核電聯(lián)合國內(nèi)部分核電廠逐條制定整改清單及行動(dòng)項(xiàng)，以確保監(jiān)管部門的要求得到落實(shí)。暫時(shí)無法落實(shí)的要求，如55Fe、89Sr 等分析項(xiàng)目，福清核電已在行業(yè)內(nèi)部率先與國內(nèi)科研院所合作開發(fā)對應(yīng)分析方法，計(jì)劃于2022 年投入使用；對于煙囪、取樣管線中的溫度濕度測量要求，福清核電在行業(yè)內(nèi)部率先開展相應(yīng)技改工作，目前已進(jìn)入變更方案編寫環(huán)節(jié)；對于氣載流出物取樣管線沉積率論證要求，福清核電也在行業(yè)內(nèi)部率先與國內(nèi)科研院所開展合作，目前已完成現(xiàn)場試驗(yàn)，計(jì)劃在2022 年完成評估報(bào)告。

1.4 提升流出物取樣工作效率，保障取樣人員職業(yè)安全

核電廠在正常運(yùn)行期間，RX 廠房（反應(yīng)堆廠房）內(nèi)一些大型轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備內(nèi)加注的油脂會(huì)分解產(chǎn)生一氧化碳，高溫管道保溫棉等材料在高溫下會(huì)分解產(chǎn)生甲醛等有毒有害氣體。為確保大修期間進(jìn)入RX 廠房的檢修人員的工作環(huán)境滿足相關(guān)法規(guī)要求，核電廠在大修前需要對RX廠房進(jìn)行一氧化碳、甲醛等有毒有害氣體測量，以判斷RX 廠房內(nèi)這些有毒有害氣體含量是否滿足工作人員進(jìn)入檢修的要求。2019 年以前執(zhí)行此項(xiàng)工作時(shí)，核電廠工作人員通過隨身攜帶便攜有毒有害氣體測量儀表到RX 廠房內(nèi)進(jìn)行測量，此時(shí)反應(yīng)堆還處于運(yùn)行階段，人員工作環(huán)境溫度高、噪音大、有放射性照射風(fēng)險(xiǎn)。為確保取樣人員安全，需要采取許多額外防護(hù)工作，此項(xiàng)工作效率較低。

為解決這一問題，福清核電流出物取樣人員研發(fā)了一套R(shí)X 廠房（反應(yīng)堆廠房）有毒有害氣體測量裝置。該裝置可以充分利用核電廠安全殼內(nèi)大氣監(jiān)測系統(tǒng)在RX 廠房外的放射性流出物取樣管線，在取樣管線上串聯(lián)一個(gè)可拆卸的可窺視容器（容器內(nèi)固定便攜式有毒有害氣體監(jiān)測儀）來實(shí)現(xiàn)有毒有害氣體實(shí)時(shí)在線測量。目前該裝置已獲得國家實(shí)用新型發(fā)明專利授權(quán)［5］。

1.5 降低放射性流出物取樣帶來的核安全風(fēng)險(xiǎn)

1.5.1 煙囪惰性氣體定期取樣

按M310 堆型系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在進(jìn)行煙囪惰性氣體定期取樣的過程中，偶爾會(huì)觸發(fā)煙囪在線監(jiān)測氣載流出物放射性儀表流量低信號，并同時(shí)在共用煙囪的兩臺(tái)機(jī)組上產(chǎn)生一個(gè)報(bào)警，該報(bào)警記錄為雙機(jī)組IO2［核電廠所有與各個(gè)運(yùn)行模式相關(guān)安全要求不一致的情況（要求的安全功能不可用或超出正常運(yùn)行限值）均被稱為“事件”，通常也簡稱“不可用”，英文縮寫為IO。這些事件，根據(jù)其涉及的安全功能的重要程度，被分為兩組，即IO1 和IO2］。一旦每臺(tái)M310堆型核電機(jī)組在不同系統(tǒng)上同一時(shí)間存在5 個(gè)IO2 事件，該機(jī)組需降功率處理，若不解決報(bào)警問題將可能影響核電機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。為控制核電機(jī)組核安全穩(wěn)定運(yùn)行，每次執(zhí)行煙囪定期取樣時(shí)都需排計(jì)劃、按占用雙機(jī)組IO2 進(jìn)行控制。該取樣工作常常與其他占用IO 的核安全相關(guān)工作安排產(chǎn)生沖突，影響其他重要工作的開展。為解決這一問題，福清核電設(shè)計(jì)了一套避免煙囪惰性氣體取樣產(chǎn)生雙機(jī)組IO2 的裝置，該裝置使用后，煙囪惰性氣體取樣會(huì)產(chǎn)生雙機(jī)組IO2 報(bào)警的問題徹底成為歷史。目前，該裝置已通過國防科學(xué)技術(shù)成果鑒定。

1.5.2 反應(yīng)堆廠房泄壓前空氣取樣

核電廠反應(yīng)堆廠房內(nèi)空氣的壓力在日常運(yùn)行過程中會(huì)緩慢上升，上升到一定程度后需要進(jìn)行泄壓排放。執(zhí)行氣體泄壓排放前的放射性碘取樣時(shí)需要使用專用碘取樣器，該碘取樣器因設(shè)計(jì)原因，易出現(xiàn)密封圈密封不嚴(yán)導(dǎo)致反應(yīng)堆廠房泄漏率異常，從而嚴(yán)重威脅核電廠第三道核安全屏障的完整性。福清核電現(xiàn)場出現(xiàn)過多次因碘取樣器密封不嚴(yán)導(dǎo)致反應(yīng)堆廠房泄漏率異常的情況，為徹底杜絕此問題，福清核電設(shè)計(jì)了碘取樣器打壓裝置。在布樣前對碘取樣器進(jìn)行打壓試驗(yàn)，確保無泄漏后再拿到系統(tǒng)中進(jìn)行布樣。使用該裝置后，福清核電徹底避免了因碘取樣器缺陷導(dǎo)致的安全殼泄漏率異常問題，保障了核電廠第三道安全屏障的完整性。

1.6 開發(fā)放射性流出物排放管理軟件，提升管理效率

隨著核電廠群堆運(yùn)行方式的普及，如何確保核電廠放射性流出物合規(guī)排放是各核電廠營運(yùn)單位需要重點(diǎn)考慮解決的問題。

1.6.1 確保排放流程合法合規(guī)

隨著監(jiān)管部門對核電廠營運(yùn)單位放射性流出物管理要求的不斷提高，僅靠制定公司內(nèi)部管理要求和提高人員技能已無法適應(yīng)新的形勢。液態(tài)流出物取樣前打循環(huán)時(shí)間、液態(tài)流出物排放時(shí)海水潮位、與同一基地內(nèi)其他系統(tǒng)排放是否有沖突、排放指標(biāo)是否滿足限值要求，這些都是核電廠環(huán)境影響評價(jià)報(bào)告和最終安全分析報(bào)告中明確規(guī)定的條款，國內(nèi)大部分電廠對此只能通過人員手動(dòng)控制，極易造成放射性流出物排放違規(guī)事件［6，7］。

針對上述問題，福清核電開發(fā)了放射性流出物排放管控軟件，使涉及流出物排放的相關(guān)法規(guī)以及電廠內(nèi)部管理程序相關(guān)約束性條款全部內(nèi)嵌到軟件中，只要排放條件不符合要求，放射性流出物排放流程就無法繼續(xù)流轉(zhuǎn)，從根本上確保了放射性流出物排放過程合規(guī)。

1.6.2 確保排放總量滿足排放限值要求

GB 6249-2011 規(guī)定：核動(dòng)力廠的年排放總量應(yīng)按季度和月控制，每個(gè)季度的排放總量不應(yīng)超過所批準(zhǔn)的年排放總量的1/2，每個(gè)月的排放總量不應(yīng)超過所批準(zhǔn)的年排放總量的1/5。

核電廠放射性流出物排放大部分是需求排放，機(jī)組生產(chǎn)有需要時(shí)才進(jìn)行排放。執(zhí)行排放前，應(yīng)對待排放的放射性流出物排放總量進(jìn)行預(yù)測，提前判斷本月及本季度的排放總量是否符合GB 6249-2011 的規(guī)定。為此，福清核電內(nèi)部設(shè)定了更為嚴(yán)格的排放量管理目標(biāo)值并設(shè)計(jì)了放射性流出物排放量預(yù)測表，每次按最大排放體積預(yù)測排放量，與歷史累計(jì)排放量相加，要求月度排放量不超過排放管理目標(biāo)值的20%，季度排放量不超過管理目標(biāo)值的50%，年度排放量不超過排放管理目標(biāo)值。如有數(shù)據(jù)超出以上范圍，在管理目標(biāo)值余量和排放比例表中會(huì)自動(dòng)變紅，以提醒放射性流出物排放審批人員。

2 核電廠放射性流出物管理體系建設(shè)實(shí)施效果

2.1 核安全文化意識(shí)得到顯著提升

福清核電現(xiàn)場已完成了從“放射性流出物管理部門向生產(chǎn)一線部門提要求”到“生產(chǎn)一線部門向放射性流出物管理部門提需求”的觀念轉(zhuǎn)變。福清核電對放射性流出物管理采取的宣傳措施被華東核與輻射安全監(jiān)督站肯定，在行業(yè)內(nèi)部廣受好評并在同行電廠推廣使用。

2.2 流出物實(shí)驗(yàn)室管理水平得到顯著提升

流出物實(shí)驗(yàn)室將國家法律法規(guī)相關(guān)規(guī)定分解為易于崗位分析人員使用的工作細(xì)則，并與CANS 認(rèn)可體系相關(guān)要求相結(jié)合，在不斷實(shí)踐中探索出了一套行之有效的實(shí)驗(yàn)室管理體系。該體系自實(shí)施以來，實(shí)驗(yàn)室質(zhì)量控制活動(dòng)多樣化開展、促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室管理體系持續(xù)改進(jìn)、實(shí)驗(yàn)室人員質(zhì)量意識(shí)顯著提高［3，4］。該體系在2019—2021 年間通過三批次國內(nèi)外部專家的肯定并一次性通過CANS 首次評審、監(jiān)督評審和復(fù)評審。

采取一系列提高取樣分析準(zhǔn)確性措施后，放射性流出物實(shí)驗(yàn)室在歷年參加同行實(shí)驗(yàn)室間比對以及國家組織的放射性流出物分析技能考核中均取得滿意結(jié)果。

2.3 人員工作效率得到顯著提升

使用“反應(yīng)堆廠房放射性氣體中有毒有害氣體連續(xù)測量裝置”后，RX 廠房有毒有害氣體測量工作由原來的多人多部門6 個(gè)小時(shí)才能完成降到1 人半個(gè)小時(shí)就能完成，工作效率提高近72 倍。

使用“碘取樣器打壓裝置”后，在相同條件下，反應(yīng)堆廠房查漏工作由原來需要3-4 個(gè)部門至少10 人配合2-3 天才能完成，變成只需一個(gè)人30 分鐘就能搞定，工作效率至少提高320 倍。

使用“避免煙囪惰性氣體取樣產(chǎn)生雙機(jī)組IO 裝置”后，煙囪惰性取樣的工作量由原來的3人1 天時(shí)間變成2 人1 個(gè)小時(shí)，工作效率提高12 倍。

2.4 核安全風(fēng)險(xiǎn)水平顯著降低

使用“避免煙囪惰性氣體取樣產(chǎn)生雙機(jī)組IO 裝置”后，煙囪取樣不再產(chǎn)生雙機(jī)組IO，提升了放射性流出物排放監(jiān)測核安全設(shè)備可用率。

使用“放射性碘取樣器打壓檢漏裝置”后，反應(yīng)堆廠房泄壓前空氣取樣導(dǎo)致反應(yīng)堆廠房泄漏率異常的次數(shù)由2019 年的3 次降為2020—2021 年期間的0 次，提升了核電廠第三道安全屏障的可靠性。

2.5 具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益

使用“避免煙囪惰性氣體取樣產(chǎn)生雙機(jī)組IO 裝置”后，每年可為公司節(jié)約人力成本約20萬元；使用“放射性碘取樣器打壓檢漏裝置”后，每年可為公司節(jié)約人力成本約15 萬元；使用“反應(yīng)堆廠房放射性氣體中有毒有害氣體連續(xù)測量裝置”后，每年可為公司節(jié)約人力成本約19萬元。

使用“避免煙囪惰性氣體取樣產(chǎn)生雙機(jī)組IO 裝置”后，煙囪惰性氣體取樣時(shí)不再產(chǎn)生報(bào)警，惰性氣體取樣體積隨即可以從原來的5 L 增加到約7 L，煙囪惰性氣體取樣體積增加20%。根據(jù)放射性活度濃度計(jì)算公式可知，在惰性氣體體積增加20%時(shí)，惰性氣體檢測限降低約20%。因煙囪惰性氣體排放總量=惰性氣體放射性活度濃度×排放總體積，在排放總體積不變的條件下，降低惰性氣體放射性活度濃度20%可實(shí)現(xiàn)降低惰性氣體排放統(tǒng)計(jì)量的20%。

核電廠放射性流出物排放數(shù)據(jù)向社會(huì)公開后，降低惰性氣體排放量可以直接體現(xiàn)在減排數(shù)據(jù)上。此舉可提升社會(huì)公眾對核電廠放射性廢氣排放工作的認(rèn)可，加強(qiáng)核電廠在環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域有作為的形象，具有一定的社會(huì)效益。

3 結(jié)論

自福清核電實(shí)施針對放射性流出物的各項(xiàng)管理措施以來，國內(nèi)有多家核電廠前來調(diào)研取經(jīng)。同時(shí)，福清核電的這些管理措施也得到了同行的充分肯定。這些管理實(shí)踐有助于各核電廠參考并形成一套完善的放射性流出物管理制度，在一定程度上落實(shí)了國家環(huán)境保護(hù)戰(zhàn)略，有助于核電廠營運(yùn)單位落實(shí)國家核安全監(jiān)管要求，有助于提高社會(huì)公眾對國家核安全的認(rèn)可度，同時(shí)產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。