CN105304150A - 百万千瓦级核电站破损乏燃料组件修复辐射防护控制方法 - Google Patents

百万千瓦级核电站破损乏燃料组件修复辐射防护控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种百万千瓦级核电站破损乏燃料组件修复辐射防护控制方法，其包括以下步骤：A1、对破损乏燃料组件进行啜漏试验以及超声或涡流检查；A2、根据试验结果及检查结果分析辐射源项；A3、根据辐射源项分析结果制定辐射防护最优化行动单以及控制点文件，完成辐射防护控制文件工作；A4、基于所述辐射防护控制文件在破损乏燃料组件修复过程中进行辐射防护控制。本发明能够结合实践经验及采用科学合理的辐射防护手段进行规范操作，从而防止在破损乏燃料组件修复过程中造成放射性物质的意外释放，并减少对作业人员的辐射风险。

Description

百万千瓦级核电站破损乏燃料组件修复辐射防护控制方法
技术领域
本发明涉及核电站乏燃料组件辐射防护领域，特别是涉及百万千瓦级核电站的破损乏燃料组组在修复过程中的辐射防护控制方法，以防止在破损乏燃料组件修复过程中造成放射性物质的意外释放，并减少对作业人员的辐射风险。
背景技术
百万千瓦级核电站在其寿期内会有一定数量的乏燃料组件出现破损，对于这些破损乏燃料组件需要进行修复以便重新投入使用，在修复过程中需要涉及不同职责的作业人员进行分工操作。一般而言，作业人员包括有：负责乏燃料组件吊装及修复的操作人员，在修复前和修复后进行检查和分析的化学人员，提供辐射安全技术支持及防护管理的安全防护人员，负责乏燃料组件无损检测及修复后入堆管理的在役检查人员，提供核安全、国家技术标准支持及审查的核安全及质量保证人员等。
但是在修复过程中放射性物质的意外释放会对这些作业人员带来很大的辐射风险，放射性物质扩散到周边环境中会导致严重的空气污染及其他环境污染，同时在修复过程的使用的相关设备也会受到表面污染。例如，在乏燃料组件吊出水面时，放射性物质由于失去水屏蔽，会造成作业现场的辐射水平突然升高；在抽查或吊装乏燃料棒或乏燃料组件时，可能造成意外断裂，导致放射性物质释放到燃料厂房；此外，作业人员的操作不当也会造成放射性物质扩散到厂房地面，造成地面及人员污染，等等。
因此，在破损乏燃料组件修复过程中的辐射防护相当重要，然而现有技术中并没有行之有效的辐射防护方法。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种百万千瓦级核电站破损乏燃料组件修复辐射防护控制方法，以防止在破损乏燃料组件修复过程中造成放射性物质的意外释放，并减少对作业人员的辐射风险。
本发明提出的一种百万千瓦级核电站破损乏燃料组件修复辐射防护控制方法，主要包括以下步骤：
A1、对破损乏燃料组件进行啜漏试验以及超声或涡流检查；
A2、根据试验结果及检查结果分析辐射源项；
A3、根据辐射源项分析结果制定辐射防护最优化行动单以及控制点文件，完成辐射防护控制文件工作；
A4、基于所述辐射防护控制文件在破损乏燃料组件修复过程中进行辐射防护控制。
在本发明的进一步优选方案中，所述步骤A1具体包括：
A11、根据对破损乏燃料组件的在线或离线啜漏试验以及超声或涡流检查，定位破损燃料棒及破损位置，并确定破损程度。
在本发明的进一步优选方案中，所述步骤A2具体包括：
A21、分析破损乏燃料组中存在哪些辐射源项，并结合破损位置及破损程度估算各个辐射源项的量。
在本发明的进一步优选方案中，所述步骤A2还包括：
A22、评估辐射源项对作业人员及环境的影响；
A23、利用辐射监测仪监测辐射源项及辐射源项的量的变化。
在本发明的进一步优选方案中，所述步骤A3具体包括：
A31、根据分析出的辐射源项及各辐射源项的量制定辐射防护最优化行动单以及控制点文件，完成辐射防护控制文件工作。
在本发明的进一步优选方案中，所述步骤A4的辐射防护控制包括：
A41、预先对作业人员个人进行污染防护处理；在作业现玚设置污染区，对相关设备进行去污处理以完成表面污染防护；利用空气辐射监测仪对空气中的辐射进行监测；使用远距离及水下辐射监测仪进行水下辐射测监测；所述空气辐射监测仪包括惰性气体监测仪、气溶胶监测仪、碘监测仪中的至少一者；各个辐射监测仪设置有预警阈值；
A42、一旦超出预警阀值，对应辐射监测仪发生报警，立即撤离作业人员。
在本发明的进一步优选方案中，所述步骤A4的辐射防护控制还包括：
A42、通过缩短操作时间，加大操作距离，增加作业人员与破损乏燃料组件的屏蔽来实现外照射防护。
在本发明的进一步优选方案中，所述步骤A42包括：
A421、改造吊装工具以确保破损乏燃料组件在吊装时具有2.5m至3m的水屏蔽；在拆除破损乏燃料组件过程中使用长杆工具，远距离进行操作。
在本发明的进一步优选方案中，还包括以下步骤：
A5、破损乏燃料组件修复完成后，重新进行啜漏试验以及超声或涡流检查以确定修复合格；
A6、对破损乏燃料组件修复过程中的辐射防护控制进行评估，并相应完善所述辐射防护控制文件。
在本发明的进一步优选方案中，在步骤A6中评估的对象包括：作业人员身上的辐射剂量、现场辐射水平变化、辐射监测仪的辐射监测情况、以及现场辐射防护是否有异常。
有益效果：本发明通过对破损乏燃料组件进行啜漏试验以及超声或涡流检查可以定位出破损燃料棒及破损位置，并确定破损程度；根据试验结果及检查结果对辐射源项进行分析及评估，并依此制定辐射防护最优化行动单以及控制点文件，完成辐射防护控制文件工作；在破损乏燃料组件修复过程中基于该辐射防护控制文件进行辐射防护控制，因此能够结合实践经验及采用科学合理的辐射防护手段进行规范操作，从而防止在破损乏燃料组件修复过程中造成放射性物质的意外释放，并减少对作业人员的辐射风险。
附图说明
图1是实施例一提出的百万千瓦级核电站破损乏燃料组件修复辐射防护控制方法的流程示意图。
图2是实施例三提出的百万千瓦级核电站破损乏燃料组件修复辐射防护控制方法的流程示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本发明进行进一步描述。
实施例一
请参阅图1，实施例一提出的一种百万千瓦级核电站破损乏燃料组件修复辐射防护控制方法，主要包括以下步骤S100至S400：
S100、对破损乏燃料组件进行啜漏试验以及超声或涡流检查。
所述步骤S100中，对破损乏燃料组件的啜漏试验包括在线或离线啜漏试验，其可确定乏燃料组件中燃料棒是否有破损以及粗略定位破损的位置，所述超声或涡流检查可以对破损位置做精确定位，并能够确定破损的程度例如破口的大小等。
S200、根据试验结果及检查结果分析辐射源项。
在步骤S100中通过对破损乏燃料组件进行啜漏试验以及超声或涡流检查，结合破损位置和破损程度可以估算辐射源项的量。步骤S200中，主要针对放射性I及Kr两个辐射源项进行分析，根据分析结果评估对作业人员及环境的影响，比如粗略估计燃料在操作过程中的气态放射性：I，Xe和Kr的大部分同位素半衰期很短，经过约9个月的衰变，其数量从防护的角度考虑可以忽略，需要考虑的核素为I-129和Kr-85，保守估算I-129造成的空气污染浓度<3DAC，Kr-85造成的外照射剂量率<15mSv/h——直径3m高3m的体积计算。此外通过借鉴国外同行的经验可初步确认风险的大小，分析过程中采取保守的技术分析措施。此外，在考虑辐射源项过程中，应该关注对核电机组运行技术规范要求的满足，比如是否可能引起超标排放等。
S300、根据辐射源项分析结果制定辐射防护最优化行动单以及控制点文件，完成辐射防护控制文件工作。
步骤S300中制定的辐射防护控制文件是进行辐射防护控制的规范操作文件，该辐射防护控制文件积累了实操作业中遇到的各种情况以及应对措施，是对实操经验的总结，并且需要不断被完善，以提高科学及合理性。
S400、基于所述辐射防护控制文件在破损乏燃料组件修复过程中进行辐射防护控制。
步骤S400中，作业人员在进行辐射防护控制之前需要先参照辐射防护控制文件进行实操训练，以提高专业性并能够及时应对各种突发情况。
总体而言，实施例一通过对破损乏燃料组件进行啜漏试验以及超声或涡流检查可以定位出破损燃料棒及破损位置，并确定破损程度；根据试验结果及检查结果对辐射源项进行分析及评估，并依此制定辐射防护最优化行动单以及控制点文件，完成辐射防护控制文件工作；在破损乏燃料组件修复过程中基于该辐射防护控制文件进行辐射防护控制，因此能够结合实践经验及采用科学合理的辐射防护手段进行规范操作，从而防止在破损乏燃料组件修复过程中造成放射性物质的意外释放，并减少对作业人员的辐射风险。
实施例二
请继续结合图1，实施例二提出的一种百万千瓦级核电站破损乏燃料组件修复辐射防护控制方法与实施例一的区别仅在于，针对实施例一的步骤S100至步骤S400中各个步骤做进一步具体化，以更贴近目前的实操。
步骤S100具体包括：S110、根据对破损乏燃料组件的在线或离线啜漏试验以及超声或涡流检查，定位破损燃料棒及破损位置，并确定破损程度。
所述步骤S200具体包括：S210、分析破损乏燃料组中存在哪些辐射源项，并结合破损位置及破损程度估算各个辐射源项的量。
进一步地，所述步骤S200还可包括：S220、评估辐射源项对作业人员及环境的影响；
S230、利用辐射监测仪监测辐射源项及辐射源项的量的变化。
所述步骤S300具体包括：S310、根据分析出的辐射源项及各辐射源项的量制定辐射防护最优化行动单以及控制点文件，完成辐射防护控制文件工作。
所述步骤S400的辐射防护控制包括：S410、预先对作业人员个人进行污染防护处理；在作业现玚设置污染区，对相关设备进行去污处理以完成表面污染防护；利用空气辐射监测仪对空气中的辐射进行监测；使用远距离及水下辐射监测仪进行水下辐射测监测；所述空气辐射监测仪包括惰性气体监测仪、气溶胶监测仪、碘监测仪中的至少一者；各个辐射监测仪设置有预警阈值；S420、一旦超出预警阀值，对应辐射监测仪发生报警，立即撤离作业人员。
进一步，所述步骤S400的辐射防护控制还可包括：S420、通过缩短操作时间，加大操作距离，增加作业人员与破损乏燃料组件的屏蔽来实现外照射防护。
进一步，所述步骤S420包括：S421、改造吊装工具以确保破损乏燃料组件在吊装时具有2.5m至3m的水屏蔽；在拆除破损乏燃料组件过程中使用长杆工具，远距离进行操作。
注意上述步骤S410至步骤S420(或步骤S421)均可在步骤S300的辐射防护控制文件中记录，也即步骤S410至步骤S420(或步骤S421)是根据辐射防护控制文件中的记录而执行。
实施例二中各具体化的步骤可与实施例一中相应的步骤替换(例如用步骤S110替换步骤S100，或者用步骤S210至步骤S230替换步骤S200，或者用步骤S310替换步骤S300等)，可根据作业现场具体情况而定。
实施例三
请参阅图2，实施例三提出的一种百万千瓦级核电站破损乏燃料组件修复辐射防护控制方法是在实施例一或实施例二的基础上做一进步优化及补充，具体的，以基于实施例一为例，实施例三还包括以下步骤S500和S600：
S500、破损乏燃料组件修复完成后，重新进行啜漏试验以及超声或涡流检查以确定修复合格。
在步骤S500的试验及检查过程中，辐射防护应特别关注使用后的相关设备出水的操作，设备出水应进行连续测量，保证辐射水平不能超过预设值，否则需将设备重新落入水中等待冲洗处理；设备出水后应尽可能去污，降低设备辐射水平。
S600、对破损乏燃料组件修复过程中的辐射防护控制进行评估，并相应完善所述辐射防护控制文件。
在步骤S600中评估的对象包括：作业人员身上的辐射剂量、现场辐射水平变化、辐射监测仪的辐射监测情况、以及现场辐射防护是否有异常等，结合这些评估对象对辐射防护控制文件进行完善，例如改进或增加辐射防护控制文件中记录的防护工序及相关设备的改装等等。
应用实例
为了更好地实施以上实施例一至实施例三中的任一实施例，以下介绍一个具体应用实例以供参考：
一、组织机构
辐射防护控制文件的制定及实施需要包括化学、维修、燃料操作、燃料管理、运行、核安全管理人员的参与才能全面的实施，因此需要成立一个组织机构。
二、作业风险分析
辐射防护控制中的风险涉及燃料修复的操作风险，包括作业人员受到辐射照射及放射性污染扩散到环境中两方面的风险；辐射风险类型有外照射、表面污染以及空气污染。
三、设备及系统要求
应用实例中涉及的设备及系统优选包括：1、数量足够的自给式空气呼吸器瓶；2、在线辐射监测探测系统KRT013/014MA；3、空气监测仪(惰性气体监测仪、气溶胶监测仪、碘监测仪)；4、中子监测仪，伽马剂量率监测仪；5、远距离水下辐射监测仪；6、人员剂量监测仪(中子TLD及电子剂量计)；7、监测仪取样管线设备；8、工作人员的特殊防护用品(铅衣、纸衣、气面罩、气衣，乳胶手套，碘面罩等)；9、清洁用水(SED水)；10、在线/离线啜漏设备；11、超声、涡流检查设备(ECHO330系统)；12、燃料状态分析软件；13、改造后的乏燃料组件修复工具；14、存储燃料棒专用容器及其他工具；15、辐射防护控制文件及测量图。
四、破损乏燃料组件修改过程中辐射防控控制的实施
1、对破损乏燃料组件进行啜漏试验以及超声或涡流检查，定位破损燃料棒及破损位置，并确定破损程度。
2、分析破损乏燃料组中存在哪些辐射源项，并结合破损位置及破损程度估算各个辐射源项的量；评估辐射源项对作业人员及环境的影响；利用辐射监测仪监测辐射源项及辐射源项的量的变化。
3、根据分析出的辐射源项及各辐射源项的量制定辐射防护最优化行动单以及控制点文件，完成辐射防护控制文件工作。
4、根据辐射防护控制文件在培训室完成作业人员的操作演练及各相关防护设备的实操。
5、作业现场布设必要的辐射监测仪，设置好系统条件状态。
6、作业现场布设污染区，准备去污清洁用水，准备充足的个人防护用品。
7、破损乏燃料组件修复现场安装及试验期间，作业人员应佩戴污染防护用品，辐射防护人员对现场的辐射监测设备进行辐射水平测量，在破损乏燃料组件出水期间采用连续监测的方式。
8、吊装破损乏燃料组件应采用事先改装合格的吊装工具，确保破损乏燃料组件在吊装时具有2.5m至3m的水屏蔽；在拆除破损乏燃料组件过程中使用长杆工具，远距离进行操作，同时注意限制作业现场的人数。
9、在抽出破损燃料棒，以及插入替代燃料棒的过程中，作业现场人数应尽可能减少，作业人员除做好污染防护措施外，必须佩戴碘过滤面罩，作业人员应远距离操作，时刻关注现场的各辐射监测仪及水面气泡，如果监测仪报警或水面气泡突然增多，应立即撤离作业区域。
10、将破损燃料棒存储在专用容器中，应确保容器外表面辐射水平(中子+伽马)不超过2mSv/h，表面污染水平满足国家要求(α，β)；容器出水时，使用远距离水下辐射监测仪进行测量评估。
11、对修复后的乏燃料组件进行在线/离线啜漏试验及超声或涡流检查，在试验及检查过程中，辐射防护应特别关注使用后的相关设备出水的操作，设备出水应进行连续测量，1m处的辐射水平不能超过0.5mSv/h，否则设备重新落入水中等待冲洗处理；设备出水后应尽可能去污，降低设备辐射水平。注意在对修复后的乏燃料组件进行试验及检查时，可能会导致燃料棒的重新破损，因此在此试验期间，需要按抽棒的辐射防护控制要求进行防护。
12、修复工作结束后拆除污染区，将相关设备进行去污处理。
13、对修复工作的辐射防护控制进行评估(包括作业人员身上的辐射剂量，现场辐射水平，组件测量水平、异常管理，经验反馈等)。
14、修复工作结束后，辐射防护工作的评估很重要，需要为日后的辐射防护控制的不断改进提供借鉴。评估的方面主要有作业人员身上的辐射剂量，现场辐射水平变化，辐射仪表的监测情况，现场辐射防护异常等，秉承辐射防护最优化的原则对辐射防护控制文件进行改进。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种百万千瓦级核电站破损乏燃料组件修复辐射防护控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
A1、对破损乏燃料组件进行啜漏试验以及超声或涡流检查；
A2、根据试验结果及检查结果分析辐射源项；
A3、根据辐射源项分析结果制定辐射防护最优化行动单以及控制点文件，完成辐射防护控制文件工作；
A4、基于所述辐射防护控制文件在破损乏燃料组件修复过程中进行辐射防护控制。
2.根据权利要求1所述的百万千瓦级核电站破损乏燃料组件修复辐射防护控制方法，其特征在于，所述步骤A1具体包括：
A11、根据对破损乏燃料组件的在线或离线啜漏试验以及超声或涡流检查，定位破损燃料棒及破损位置，并确定破损程度。
3.根据权利要求2所述的百万千瓦级核电站破损乏燃料组件修复辐射防护控制方法，其特征在于，所述步骤A2具体包括：
A21、分析破损乏燃料组中存在哪些辐射源项，并结合破损位置及破损程度估算各个辐射源项的量。
4.根据权利要求3所述的百万千瓦级核电站破损乏燃料组件修复辐射防护控制方法，其特征在于，所述步骤A2还包括：
A22、评估辐射源项对作业人员及环境的影响；
A23、利用辐射监测仪监测辐射源项及辐射源项的量的变化。
5.根据权利要求4所述的百万千瓦级核电站破损乏燃料组件修复辐射防护控制方法，其特征在于，所述步骤A3具体包括：
A31、根据分析出的辐射源项及各辐射源项的量制定辐射防护最优化行动单以及控制点文件，完成辐射防护控制文件工作。
6.根据权利要求1至5任一项所述的百万千瓦级核电站破损乏燃料组件修复辐射防护控制方法，其特征在于，所述步骤A4的辐射防护控制包括：
A41、预先对作业人员个人进行污染防护处理；在作业现玚设置污染区，对相关设备进行去污处理以完成表面污染防护；利用空气辐射监测仪对空气中的辐射进行监测；使用远距离及水下辐射监测仪进行水下辐射测监测；所述空气辐射监测仪包括惰性气体监测仪、气溶胶监测仪、碘监测仪中的至少一者；各个辐射监测仪设置有预警阈值；
A42、一旦超出预警阀值，对应辐射监测仪发生报警，立即撤离作业人员。
7.根据权利要求6所述的百万千瓦级核电站破损乏燃料组件修复辐射防护控制方法，其特征在于，所述步骤A4的辐射防护控制还包括：
A42、通过缩短操作时间，加大操作距离，增加作业人员与破损乏燃料组件的屏蔽来实现外照射防护。
8.根据权利要求7所述的百万千瓦级核电站破损乏燃料组件修复辐射防护控制方法，其特征在于，所述步骤A42包括：
A421、改造吊装工具以确保破损乏燃料组件在吊装时具有2.5m至3m的水屏蔽；在拆除破损乏燃料组件过程中使用长杆工具，远距离进行操作。
9.根据权利要求1至8任一项所述的百万千瓦级核电站破损乏燃料组件修复辐射防护控制方法，其特征在于，还包括以下步骤：
A5、破损乏燃料组件修复完成后，重新进行啜漏试验以及超声或涡流检查以确定修复合格；
A6、对破损乏燃料组件修复过程中的辐射防护控制进行评估，并相应完善所述辐射防护控制文件。
10.根据权利要求9所述的百万千瓦级核电站破损乏燃料组件修复辐射防护控制方法，其特征在于，在步骤A6中评估的对象包括：作业人员身上的辐射剂量、现场辐射水平变化、辐射监测仪的辐射监测情况、以及现场辐射防护是否有异常。
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