VVER型机组压力容器辐照监督样取出工作辐射防护应对_李泽祥.pdf

59SOLUTION 解决方案中国仪器仪表 CHINA INSTRUMENTATION2023年 第2期VVER型机组压力容器辐照监督样取出工作辐射防护应对Radiation Protection for Pressure Vessel Surveillance Specimens Taking Out at VVER Nuclear Power Plant李泽祥（江苏核电有限公司保健物理处，江苏 连云港 222000）Li Zexiang(Jiangsu Nuclear Power Corporation Health Physics Branch,Lianyungang Jiangsu 222000)摘要：本文介绍了VVER型机组反应堆压力容器辐照监督样切割和取出方法，重点分析了辐照监督样切割、取出工作过程中存在的辐射风险，提出了相应的防护措施和安全注意事项，分析评价了实践效果并提出了后续改进建议。关键词：压力容器 辐照监督样 取出 辐射防护Abstract：This article introduces the cutting and remove method of pressure vessel surveillance specimens at VVER nuclear power plant.And it focus on analyzing the radiation risk during taking out the surveillance specimens,putting forward the corresponding protective measures and safety precautions,then evaluating the practice effect and put forward some suggestions for improvement.Key words：Pressure vessel Surveillance specimens Take out Radiation protection收稿日期：2022-07-19作者简介：李泽祥（1982-），男，山东无棣，汉族，本科，主要从事核电厂辐射防护工作。位置更靠近压力容器从而能更好反映和代表压力容器在辐照和高温下的性状变化。由于辐照监督样切取过程潜在的辐射风险大（样品辐射水平高，样品出水过程可能带出热粒子，切割的碎屑可能成为堆芯异物等），使得辐照监督样品取出过程辐射防护较为复杂，不仅仅要考虑对监督样操作过程的辐射防护，还需要考虑对监督样切割产物的辐射 防护。1 VVER型机组压力容器监督样取出介绍VVER型机组辐照监督样品是焊接固定在压力容器的内表面，取出时需要使用专用工具熔融切割焊接点再取下，为此设计了专用的取出、切割、打磨装置，辐照监督样取出操作过程分为切割取出操引言VVER型机组的辐照监督样设计和国内其他商用轻水压水堆的布置方式不同，其压力容器的辐照监督样（下文简称“监督样”）是焊接固定在压力容器的内表面，监督试样有6组，每组2个，共12个1。其取出时用专用工具熔融切割焊接点再取下，而国内其他商用轻水压水堆监督样是螺旋固定在吊篮堆芯内的围桶上的专用孔道内，取出时采用专用工具旋松取出。两种方式差异较大，前者由于60解决方案 SOLUTION CHINA INSTRUMENTATION2023年 第2期寿命，故监督样的材料与压力容器相同，是不锈钢15X2HMA-1，密度为7.8g/cm3，含有C、Cr、Fe、Ni和Co等成分。在中子照射下将产生多种放射性核素，去除那些半衰期很短和射线能量很弱的核素，主要对通过3种热中子（n，）活化反应和2种快中子（n，p）活化反应，生成的放射性核素为51Cr、54Mn、58Co、59Fe和60Co要予以关注。反应式如下：50Cr（n，）51Cr 54Fe（n，p）54Mn58Fe（n，）59Fe 58Ni（n，p）58Co59Co（n，）60Co辐照监督样取出作业涉及到将压力容器内壁经堆芯活化的材料进行切割、打磨工作，存在较高的潜在辐射风险。根据设计文件和初步估算，辐照监督样中子活化不同年份的体积比活度如表1所示，估算1cm3辐射监督样品生成的熔渣1m处剂量率约0.026mSv/h，每个监督样距离其1m处的剂量率预计可达到几十mSv/h。由于水层的屏蔽作业，操作平台上因辐照监督样所致的场所剂量率的增加仅有几个Sv/h到几十个Sv/h，专用保护屏蔽容器的屏蔽外表的接触剂量率约为0.1m0.3mSv/h。整套设备在设计上是在水下操作，且监督样存放容器具有较好的屏蔽效果，所以整个作业过程潜在风险的作业为所有水下设备在吊出水面时的控制，以防止堆芯辐射“热粒子”被带出水面，造成工作人员意外 照射。2.1 设备安装调试阶段辐射风险及其控制大修期间辐照监督样品取出工作安排在压力容器焊缝役检结束、低低水位之后进行。辐照监督样品作业前需要对工具进行组装，样品切割后机械手长杆需要更换打磨电极。因此，需要布置污染隔离区，用于辐照监督样品取出设备的组装和电极的更换，防止放射性污染扩散。作、打磨操作、碎屑收集操作共3个阶段2，监督样取出操作过程如图1所示。（1）切割取出阶段首先，将服务平台安装至反应堆压力容器密封面上，组装机械手长杆并安装到服务平台上；第二，将机械手长杆固定在需切割的监督样品盒上；第三，使用石墨切割电极切割样品盒盖板，将样品取出放入导向筒中；第四，使用吊车将装有2块监督样的导向筒吊入保护容器内；最后，吊出保护容器并密封装入屏蔽容器。（2）打磨操作阶段安装机械手支座至服务平台固定，将打磨装置安装到机械手长杆，将机械手连同打磨装置一同安装至机械手支座固定位置。机械手移动至压力容器辐照监督样品盒托架切割坡口附近，将石墨打磨电极的凹口对中一个切割坡口进行打磨操作（要求微裂纹不大于0.1mm）。（3）碎屑收集操作阶段组装碎屑收集系统长杆，安装过滤器至服务平台，连接过滤器橡胶长管和碎屑收集系统吸头接口，下放过滤器至水面以下规定高度，启动电动马达，将碎屑收集系统长杆下放至样品盒托架位置，先对切割位置附近进行收集，之后对底部上存留的碎屑进行收集，直到收集干净。收集完毕后将碎屑收集系统长杆分段拆卸，将过滤器提出水面，装入切割废物容器中。2 监督样取出作业辐射风险为评估压力容器在辐照和高温条件下的性能，压水堆核电站在建造时在压力容器内放置了辐照监督样品，通过定期取出部分样品对其进行试验分析，来评估核电站压力容器的性能和在役图1 监督样取出操作过程61SOLUTION 解决方案中国仪器仪表 CHINA INSTRUMENTATION2023年 第2期3 风险控制评价OT105/205/109/209大修期间进行了辐照监督样取出作业，工作期间严格按照辐射防护ALARA行动单和控制点检查单的要求进行风险管控。通过现场实施，4次大修测量数据最大为1号机组第5次大修期间监督样切割完毕后机械手长杆废物收集盒最大接触剂量率112mSv/h，人员作业位置处的场所剂量率0.96mSv/h，辐射水平在预估范围内。在外照射风险控制方面没有出现人员超剂量照射或者意外照射情况，人员污染防护到位，未发生污染扩散现象。实践结果说明，辐照监督样取出作业ALARA行动计划中的辐射风险分析和控制措施是有效的，作业过程中未发生辐射异常，能够有效地保障作业人员辐射安全，辐照监督样取出工作剂量统计如表3所示。4 结论和建议VVER型机组辐照监督样切取过程潜在的辐射风险大，通过成立ALARA小组，充分分析辐射风险，制定管控措施，提前进行模拟操作演练和现场全程辐射水平监测，并通过严格的过程控制和监督，有效保证了辐照监督样取出工作的安全顺利进行。由于此项工作主要工作地点在压力容器密封面，工作前对工作区域辐射水平进行普查，测量数据如表2、图2所示。表2 压力容器密封面场所剂量率4测点大修场所剂量率mSv/h123456OT1050.1470.1500.1380.1750.1800.170OT2050.0580.0620.0530.0700.0580.066OT1090.0870.090.0550.0630.0960.093OT2090.2520.1240.1140.1820.1460.2832.2 监督样取出阶段辐射风险及其控制（1）表面污染防护措施表面污染主要通过严格的场地布置和附加防护用品的佩戴（防溅面罩、纸质连体服、塑料手套和塑料鞋套等）等防护措施的实施，以及辐射防护控制点检查等手段进行风险控制。（2）外照射防护措施根据辐照监督样取出工作特点及主要风险来源，编制应急响应预案。分别准备2台水下剂量率监测仪（设备出水阶段分别布置在水下和水面上）及长杆剂量率监测仪，对监督样切割、打磨、碎屑收集阶段机械手长杆、手动抓具、清洁装置等设备出水过程进行全程辐射监测。表1 辐照监督样中子活化不同年份的体积比活度活化时间/a4812202836饱和体积比活度，Bq/cm351Cr2.43E+092.43E+092.43E+092.43E+092.43E+092.43E+092.43E+0959Fe4.66E+074.66E+074.66E+074.66E+074.66E+074.66E+074.66E+0760Co1.88E+072.99E+073.65E+074.27E+074.48E+074.56E+074.60E+07图2 压力容器密封面场所剂量率测点62解决方案 SOLUTION CHINA INSTRUMENTATION2023年 第2期考虑对专用工具和设备进行优化和改进，提高设备可靠性，缩短作业时间，减少人员受照剂量。参考文献1 吕春杉.VVER-1000型机组核电基础M.0-TET-K001-02，2021.2 曹晔.B-428型反应堆辐照和温度监督样品取出程序M.PMS-X-JAX00-019，2020.3 李彦军.检修项目辐射水平测量记录M.RP-Z-00000-706，2021.根据前4次的取出实践，后续样品的取出作业过程中需要引起重视和关注以下问题：（1）防异物控制每次辐照监督样取出作业后必须对压力容器下段及其底部的异物进行检查、清理，确保无遗留碎屑。（2）模拟演练及培训为保证后续取出作业过程的顺利和安全进行，必须重视取出作业人员的培训和模拟演练，提高作业人员的技能和熟练程度。（3）专用工具优化表3 辐照监督样取出工作剂量统计主要工作步骤OT105集体剂量（人mSv）OT205集体剂量（人mSv）OT109集体剂量（人mSv）OT209集体剂量（人mSv）设备安装调试0.420.210.30.14辐照监督样品盒切割阶段1.210.702.00.85辐照监督样品盒打磨阶段1.651.011.40.6辐照监督样品盒、压力容器内碎屑收集阶段0.840.621.20.5工作结束，转运设备清理场地0.200.110.30.13合计4.322.645.22.2关于PI-China协会中国PROFIBUS&PROFINET协会是PI国际组织在中国地区唯一承认和支持的RPA区域性组织，并在中国建立了PROFIBUS DP&PA资格中心、PROFINET资格中心、PROFIdrive&PROFIsafe资格中心以及PROFIBUS DP&PA测试实验室、PROFINET测试实验室、PROFIsafe&PROFIdrive测试实验室，为本土 企业开发的PROF I BUS和PROF I N ET设备提 供质量保证。负责PROFIBUS&PROFINET相关技术、标准及规范在中国市场推广，为广大会员提供相关产品测试与认证、PI技术培训、研讨会等相关技术支持。配合PI国际组织，支持会员在中国建立PI相关技术的资格中心、测试实验室和培训中心。我们的使命为会员提供创新和有竞争力的产品及解决方案PROFIBUS和PROFINET技术的全球官方信息源PROFIBUS和PROFINET技术应用、标准和规范的培训和技术支持PROFIBUS&PROFINET设备以及