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解读移动式屏蔽检查热室实现辐射防护的措施

2020-07-06 233 上传者：管理员

摘要：移动式屏蔽检查热室可模块化地拆卸、运输、组装并实现简单检查功能，具备了较好的机动性和灵活性。但同时，由于要兼顾机动性和灵活性，带来了辐射防护工作实施的一系列新问题。为解决相关问题，本文在参考现有核设施辐射防护体系建设标准的基础上，梳理了移动式屏蔽检查热室辐射防护剂量限制体系，开展了移动式屏蔽检查热室辐射防护解决方案研究，从源项及屏蔽、通排风、辐射分区及管理、辐射监测、事故处理等要素进行了相关细化考虑。

关键词：
核设施辐射防护体系
热室
移动
辐射防护
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热室是一种进行高放射性试验和操作的屏蔽小室，在乏燃料检查、材料辐照性能确认、放射化学实验等方面发挥着重要作用。传统的热室通常都固定在核设施建筑体内，由很厚的重混凝土墙包裹，以防护γ放射性。传统的热室要实现功能，强放射性物项必须远距离转运至热室专用接收孔道内。考虑强放射性物项远距离运输的困难性，传统固定式热室在事故应急、就近快速测量等情况下存在机动、灵活性不足问题。为解决机动、灵活性不足的问题，中国核动力研究设计院研发设计了移动式屏蔽检查热室。该移动屏蔽检查热室可模块化地拆卸、运输到需要的地点，进行快速组装实现对相关强放射性物项的检查，具备较好的灵活性和机动性。

传统的固定式热室本身在核设施建筑体内，位置不移动，环境也基本不变化，其辐射分区、排放控制、辐射监测等辐射防护方案可直接沿用标准成熟的核设施辐射防护体系，而相关体系已非常成熟。但新的移动式热室由于具备了灵活性和机动性，其辐射防护工作的实施和落实产生了一系列新的问题，如：怎么配套实现灵活分区管理；如何对应实现辐射监测；废物管理如何实现等。为解决相关问题，践行实现辐射防护的最优化，本文在分析移动式屏蔽检查热室结构组成的基础上，结合相关辐射防护标准及体系，对移动热室辐射防护解决方案进行了研究。

1、移动式屏蔽检查热室概述

移动式屏蔽检查热室由基座、不锈钢壳体、铸铁屏蔽模块、窥视窗等单元模块组成，结构示意图见图1。其主要的辅助系统包括操作控制系统、视频检查系统、辐射监测系统、通风系统、转运系统、去污系统、特排系统等。平时移动式屏蔽检查热室以单元模块的形式存放在指定位置，需要时可使用汽车或火车运输至相关位置，进行组装后实现对放射性物项的检查。

图1 移动式屏蔽检查热室结构示意图

2、辐射防护剂量限制体系

辐射防护剂量限制体系是辐射防护设计的基础，以满足并保证剂量限制体系要求为目标，开展辐射防护系统细化设计。根据相关标准并结合移动式屏蔽检查热室运行实际情况，移动式屏蔽检查热室辐射防护剂量限制体系的主要内容包括：

2.1 剂量限值

按照GB18871-2002的规定，任何工作人员连续5年的年平均有效剂量限值为20 m Sv，任何一年的有效剂量不超过50m Sv，眼晶体的年当量剂量不超过150 m Sv，四肢或皮肤的年当量剂量不超过500 m Sv[1]。

2.2 剂量约束

2.2.1 职业照射

移动式屏蔽检查热室主要用于在相关核设施开展临时性的检查，其职业照射一方面应符合GB18871-2002的相关规定要求，另一方面应满足相关核设施职业照射个人约束值的要求。结合运行实际和相关经验，将移动式屏蔽检查热室工作人员职业照射的个人剂量约束值定为1 m Sv/月与相关核设施职业照射个人约束值中的较小值。

2.2.2 公众照射

根据GB6249-2011的规定，任何厂址的所有核动力堆向环境释放的放射性物质对公众中任何个人造成的有效剂量，每年必须小于0.25 m Sv的剂量约束值[2]。

2.3 放射性流出物排放控制

移动式屏蔽检查热室在运行过程中可能需排放少量气载或液载流出物。其排放一般应纳入到相关核设施排放控制体系中进行管理和控制。若出现特殊情况，应结合实际情况确定排放控制水平，并上报审管部门审批认可后执行。

3、辐射防护解决方案考虑

根据相关标准和移动式屏蔽检查热室辐射防护剂量限制体系要求，开展移动式屏蔽检查热室辐射防护解决方案设计，从源项及屏蔽、通排风、辐射分区及管理、辐射监测、事故处理等要素进行相关细化考虑。

3.1 源项及屏蔽

移动式屏蔽检查热室主要通过铸铁屏蔽模块、窥视窗（外形结构参见图2）实现防护屏蔽。为减少人员受照，保障工作人员在移动热室外较长时间停留、操作过程中的辐射安全，设计保证移动式屏蔽检查热室外的辐射防护分区满足控制Ⅰ区辐射水平（≤7.5μSv/h)[3]。为达到该设计目标，通过MCNP程序建模开展屏蔽计算设计。参见图3，以预计最大处理源项下保证c点和b的辐射水平均≤7.5μSv/h且有1.5倍保守余量进行屏蔽计算，根据计算结果确认屏蔽模块的最小厚度为和窥视窗的最小厚度。

图2 铸铁屏蔽模块、窥视窗示意图

图3 移动式屏蔽检查热室MCNP屏蔽计算模型图

3.2 通排风设计

根据辐射防护的要求，屏蔽检查热室在使用期间需要保证内部负压。配套设计通排风系统：屏蔽检查热室进风采用自然进风，前端安装中效过滤器过滤气体杂质。后端设计配套排风风机，保证内部负压。同时，对移动式屏蔽检查热室指定的几处使用场所进行排风接口改造，通过临时连接的风管和阀门切换实现对接，由配套场所的排风过滤系统实现排风过滤。此外，配套移动式中效和高效过滤装置，根据需要接通并开启，保证气载放射性流出物经过有效处理。

3.3 辐射监测系统

为保护人员、环境的辐射安全，针对性开展辐射监测系统设计，配套辐射监测包括个人剂量监测、工作场所监测、流出物监测和环境监测等。个人剂量监测包括放射性工作人员的职业性外照射监测和内照射监测。外照射监测采用热释光个人剂量计完成；内照射个人剂量监测采用人体计数器测量系统完成。工作场所监测包括屏蔽检查装置内和工作场所的γ辐射水平监测、工作场所空气污染监测，以及工作场所墙面、地面、设备表面、工作服和工作人员的体表污染监测。设置电离室探测器、GM管探测器、便携式污染测量仪等仪器设备。电离室探测器量程宽、耐辐照，用于测量热室内γ辐射水平；GM管探测器用于工作场所的辐射水平测量；便携式表面污染测量仪用于测量工作场所的墙面、地面、设备表面、工具、工作服、人体表面的污染，测量结果用于指导去污、改善管理等。

流出物包括液态流出物和气载流出物。设置气载流出物监测系统，系统由气载流出物取样系统、气溶胶连续监测仪、惰性气体连续监测仪等组成（原理示意见图4）。惰性气体连续监测仪、气溶胶连续监测仪均为带移动轮的可移动式设备，用于连续监测气载流出物中惰性气体/气溶胶的活度浓度。气载流出物取样系统作为连续监测功能的补充，可实现气载流出物中气溶胶和碘的取样。取样系统是一套非标设备，便携可移动，具有累积流量停泵、定时停泵功能，取样流量全量程可调。此外，取样系统提供相关配套的快速接头和仪表测量管延长管，可实现与移动热室气载流出物监测进出口、惰性气体连续监测仪、气溶胶连续监测仪的快速连接，从而构成一套较全面的可移动式气载流出物监测系统。移动式屏蔽检查热室产生的放射性废液计划统一收集后，视情况由现场废水处理系统或转运处理，处理或转运前进行取样后实验室分析测量。由于废液量较少且无单独的液态流出物排出，故不专设相应的连续监测设备。

图4 气载流出物监测系统原理示意图

移动式屏蔽检查热室配套辐射监测设备均设计采用卡套、快换接头等易快速拆卸、安装的接口，同时配套运输包装箱，实现方便快捷地拆卸、安装及运输。

3.4 污染控制

在移动式屏蔽检查热室热运行之后，不可避免地会产生放射性物质溢出或放射性活化，在移动式热室拆装过程中，这些物质将大大增加人员受照剂量，影响辐射防护工作开展。因此，一方面配套专用去污设备，包括：配置一套用于移动式屏蔽检查热室去污的便携设备；配套一套工业吸污机，用于吸除移动热室壳体内的微小放射性废物及粉尘；此外，移动热室内部机械手也可以夹持相关工具进行去污操作。另一方面，移动式屏蔽检查热室里层为可拆卸不锈钢壳体，根据需要可对污染严重的不锈钢壳体进行模块化更换。

3.5 辐射分区及管理

根据移动式屏蔽检查热室现场情况，建立临时控制区（参见图5），进行临时分区管理：

图5 临时控制区参考示意图

3.5.1 在移动式屏蔽检查热室组装的同时，采用实体隔离警示带在相关操作边界建立临时控制区；

3.5.2 控制区各个边界合适位置设置明显的电离辐射警示标识；

3.5.3 建立临时卫生管理措施和制度：在临时控制区适当位置预留唯一开口，作为临时通道门，人员必须从临时通道门进入。临时通道门附近设置辐射防护用品发放点和废物收集点。人员进入临时通道门必须按规定领用并穿戴好防护用品，出临时通道门需经过必要的表面污染测量并按规定分类处理好相关废物。

3.5.4 若有放射性物项进出移动式屏蔽检查热室需求，临时移开隔离警示带，建立物流通道，物项进出过程中无关人员撤离，并注意监测和防护，放射性物项运离后，恢复临时分区。

3.5.5 应定期开展临时控制区及其附近区域的辐射监测工作，对发现的污染区域进行及时去污，确保移动式屏蔽检查热室运行不造成污染扩散。

3.6 事故处理

移动式屏蔽检查热室可能出现的主要事故工况为强放射源转运过程中跌落或卡住。为保证事故工况相关人员能合理有效地开展处置工作，基于辐射防护考虑，要求建立事故应急预案，预案应从各方面充分保证“事故工况下的剂量水平不超标”。事故应急预案建立后，应进行必要地应急培训和演练。

3.7 废物管理

移动式屏蔽检查热室组装、运行过程中可能产生放射性废物。废物应统一收集，避免扩散。固体和液体放射性废物首先应进行统一收集，收集的废物应根据现场核设施相关的废物管理规定和流程，在业主的配合下进行转运和处理；若出现特殊情况，移动式屏蔽检查热室运行区域确实无法进行废物处理的，应及时上报，根据上级管理部门的指示对收集废物进行存放和转运等工作。气载流出物通过通排风系统的过滤装置过滤处理，并通过气载流出物监测系统实时监测，确保受控排放。

3.8 其它辐射防护措施考虑

移动式屏蔽检查热室存在运行、拆除、安装、运输4种不同的工况，上文描述的辐射防护内容主要针对运行工况。针对其它相关工况，主要有以下辐射防护考虑：

3.8.1 辐射防护体系和措施应结合现场实际和设施运行情况，根据合理、可行、尽量低的原则进行不断优化和完善；

3.8.2 无论何种工况，应确保人员的辐射防护用品配备并穿戴到位，辐射水平、表面污染、个人剂量等现场监测设备到位，根据辐射监测设备的数据结果，采用灵活、合理、有效地辐射防护措施，保障人员、设备、环境的辐射安全；

3.8.3 移动式屏蔽检查热室拆除前应确保热室内部已经过反复去污，辐射水平在尽量低的水平；

3.8.4 在移动式屏蔽检查热室拆除、安装或其它剂量较高操作过程中，应注意采取加强人员培训提高熟练程度、配套远程操作工具、完善并穿戴号劳保防护用品、合理分配人员剂量等多种剂量控制手段，减少人员受照剂量；

3.8.5 移动式屏蔽检查热室的运输工作应按照相关放射性物项运输、管理的要求严格执行。

3.9 辐射防护人员配置考虑

根据移动式屏蔽检查热室实际情况以及辐射防护与监测的工作量，建议移动式屏蔽检查热室运行期间至少配备两名辐射防护人员。相关人员的工作内容参见表1。

表1 辐射防护人员考虑

4、结论

针对移动式屏蔽检查热室辐射防护工作中的一系列问题，本文在参考现有核设施辐射防护体系建设标准的基础上，梳理了移动式屏蔽检查热室辐射防护剂量限制体系，开展移动式屏蔽检查热室辐射防护解决方案设计，从源项及屏蔽、通排风、辐射分区及管理、辐射监测、事故处理等要素进行相关细化考虑。相关成果和经验不仅仅适用于移动式热室的辐射防护系统，同时在类似移动涉核设施辐射防护体系建立方面有一定的推广和借鉴价值。

参考文献：

[1]中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB18871-2002电离辐射防护与辐射源安全基本标准[S].北京:中国标准出版社,2006.

[2]GB 6249-2011,核动力厂环境辐射防护规定,2011.

[3]EJ/T 316-2001,压水堆核电厂厂内辐射防护分区设计准则,2001.

张志鹏,苟家元,孙宇,刘艳芳,吴耀,黄聪,金涛.移动式屏蔽检查热室辐射防护解决方案[J].科学技术创新,2020(07):1-3.