壓水堆核電站大修蒸汽發(fā)生器氣密性堵板裝拆工作的輻射風(fēng)險控制

張劍峰 劉吉雙

(福建福清核電有限公司， 福建 福清， 350318)

0 引言

核電站大修期間，需對蒸汽發(fā)生器進行檢修，如堆芯此時需在反應(yīng)堆水池充滿水的情況下進行作業(yè)，則需在蒸汽發(fā)生器一次側(cè)水室安裝氣密性堵板，防止堆芯水進入一次側(cè)水室，保證蒸汽發(fā)生器內(nèi)的役檢工作可以順利進行。

由于一回路水室輻射水平高(福清核電近3次大修平均值約為16.45 mSv/h)，放射性污染的風(fēng)險也較大[1]，水室裝拆堵板作業(yè)時如何將堵板快速安裝到位非常重要。

本文介紹福清核電站在裝拆堵板前及實施過程中的工作組織形式及實施經(jīng)驗，對其中的易發(fā)生失誤的地方進行分析并提出解決方案。

1 堵板裝拆工作簡介

在進行蒸汽發(fā)生器一次側(cè)的檢修作業(yè)前，必須利用一回路處于低低水位的時機，打開蒸汽發(fā)生器一次側(cè)人孔，在蒸汽發(fā)生器水室內(nèi)一回路管道口上安裝堵板，以防止水室內(nèi)工作人員或異物落入一回路管道(首次大修或10年大修蒸汽發(fā)生器堵板作業(yè)是在將升高水位階段執(zhí)行，其安全風(fēng)險比低低水位期間更高。本文介紹的堵板工作就是福清核電站3#機組首次大修堵板作業(yè)) 。如果蒸汽發(fā)生器一次側(cè)檢修工作安排在反應(yīng)堆水池儲水時進行，堵板還有承受水壓的要求，以防止一回路水從蒸汽發(fā)生器人孔溢出。水室內(nèi)檢修工作全部結(jié)束后，則必須拆除堵板，恢復(fù)水室正常狀態(tài)，關(guān)閉人孔。圖1為反應(yīng)堆水池儲水，堵板承受水壓時的狀態(tài)。

FRB型蒸發(fā)器堵板由3塊擋板和一塊密封隔膜組成，密封隔膜由2道氣動密封(干密封、濕密封)和一道被動密封(自密封)組合而成，如圖2所示。運行時，干密封和濕密封充517 kPa (75 psi)的壓縮空氣用來密封，環(huán)形腔充34.5 kPa (5 psi)的壓縮空氣用來檢測濕密封是否泄漏。每臺蒸汽發(fā)生器需要2個FRB型堵板來封主管道冷端和熱端，每臺蒸汽發(fā)生器都會提供一臺獨立的控制柜來控制冷熱管段管道堵板的氣動密封壓力并對壓力持續(xù)監(jiān)控。

2 堵板裝拆過程風(fēng)險分析

在蒸汽發(fā)生器堵板裝拆過程中，主要有以下幾方面風(fēng)險需要控制：

(1) 輻射防護風(fēng)險：由于蒸汽發(fā)生器一次側(cè)是一回路重要組成部分，放射性介質(zhì)排空后依舊存在外照射、松散污染等風(fēng)險。工作場所輻射劑量率水平高、工作人員受照劑量率水平高、氣衣氣面罩易被沾污。

圖1 蒸汽發(fā)生器堵板與堆芯水位示意圖[2]

圖2 FRB型蒸發(fā)器堵板

(2) 工/器具導(dǎo)致的風(fēng)險：裝拆專用工/器具由于部件較多、體積較大，而放置空間小，易發(fā)生人員誤碰控制柜及相應(yīng)電源和氣源、工/器具使用不當(dāng)?shù)蕊L(fēng)險。

(3) 堵板泄漏風(fēng)險：人員進出水室時間較短，無法對密封面等進行精細(xì)的檢查且在高劑量環(huán)境下工作，易緊張產(chǎn)生人因失誤，從而導(dǎo)致堵板無法實現(xiàn)有效密封。

(4) 其他風(fēng)險：在堵板拆除過程中，還有異物落入風(fēng)險、水室易滑倒風(fēng)險、氣源管道纏繞風(fēng)險等(此類風(fēng)險可通過強化模擬培訓(xùn)、固化工作流程等方式進行防范，本文不作詳述)。

3 實施過程及風(fēng)險應(yīng)對

3.1 堵板裝拆方案

蒸汽發(fā)生器堵板裝拆過程中，工作場所輻射劑量率水平高，需對作業(yè)人員的受照劑量進行控制。而降低外照射劑量的基本方法不外乎減少受照時間和降低工作現(xiàn)場的劑量率。就裝拆堵板作業(yè)而言，由于作業(yè)在狹小的鍋底狀的水室內(nèi)進行，屏蔽法、距離法等降低受照射劑量的技術(shù)在現(xiàn)場都難以實施，有效的方法就是減少人員受照時間。

福清核電101、201、301大修蒸汽發(fā)生器水室(SG水室)輻射水平見表1所列。由表1可見，大修時SG水室輻射劑量為11.8～22.3 mSv/h，根據(jù)管理規(guī)定，個人劑量需小于1 mSv，故每人在水室內(nèi)工作時間要求小于160 s。由于存在某些工作人員因緊張或不熟練，在水室內(nèi)部工作超時的情況，故在實施中按照每人120 s進行控制。

根據(jù)國內(nèi)各運行核電的工作經(jīng)驗，目前主要有表2所列的3種堵板裝拆方案。

由表2可見：

(1) 方案3有超過劑量管理目標(biāo)值的可能，不予考慮。

(2) 方案1和方案2相比，個人受照劑量相對較高，但所需人員較少，進出水室過程的時間減少，集體劑量相對較少。另外，考慮到在福清核電站從事蒸汽發(fā)生器檢修的中核檢修有限公司的工作人員具有多次裝拆堵板的實際經(jīng)驗，技術(shù)水平相對均衡?；谏鲜鲈颍Ｇ搴穗?01大修裝拆氣密性堵板的工作方案選擇表2中方案1來安排。

表1 福清核電101、201、301大修蒸汽發(fā)生器水室輻射水平

表2 蒸汽發(fā)生器堵板裝拆工作方案對比

3.2 模擬培訓(xùn)強化堵板技能

根據(jù)國內(nèi)各運行核電站的大修經(jīng)驗，一般經(jīng)過2周的模擬培訓(xùn)后，工作人員能熟練掌握裝拆“堵板”的工作過程，且對工作風(fēng)險有清晰的認(rèn)識。模擬培訓(xùn)也可以降低人員在穿脫勞保用品時產(chǎn)生的二次污染的可能性。培訓(xùn)流程如圖3所示。

為有效應(yīng)對輻射防護風(fēng)險，故在模擬演練時將裝堵板工作分解如下：第一人進水室堵板及緊螺栓，但僅做到固定堵板不深入擰緊螺絲，一般旋入兩圈，然后迅速退出水室(其余兩人負(fù)責(zé)往水室內(nèi)傳遞堵板)；第二人進入水室擰緊螺栓、堵塞及取出充氣管。通過模擬演練測試兩人花費的時間均約為80 s。堵板使用完畢后，第三人進入水室拆除堵板，拆除時間約60 s，符合管理目標(biāo)值的限制規(guī)定(演練操作單人在水室內(nèi)的時間不得超過90 s，實際操作單人控制時間120 s)。

在堵板實施過程中，無法執(zhí)行堵板裝拆工作或者在規(guī)定時間未完成相應(yīng)工作，以及某些特殊情況下，需對堵板安裝情況進行復(fù)檢，故需要對更多的人進行堵板裝拆培訓(xùn)。福清301大修最終24人通過考核，其中6人作為備用人員。

堵板裝拆過程中，存在工作人員工作后不按規(guī)范脫除輻射防護用品而導(dǎo)致沾污的情況，因此在AC廠房，還需輻射防護人員負(fù)責(zé)輻射防護風(fēng)險控制及防護措施的指導(dǎo)，并參與堵板裝拆工作人員的考核。

3.3 標(biāo)志公告警示誤碰風(fēng)險

在蒸汽發(fā)生器氣密性堵板投用期間，氣密性堵板的控制柜分別放置在RX廠房8 m(標(biāo)高)環(huán)廊1#、3#蒸發(fā)器房間門口附件約5 m(標(biāo)高)處，以及8.5 m(標(biāo)高)電梯旁，需24小時對堵板的密封情況進行監(jiān)測，如發(fā)生泄漏，控制柜等監(jiān)測設(shè)施會進行報警。

此階段的主要風(fēng)險為“人員誤碰風(fēng)險”：

為防止該風(fēng)險，主要從幾個方面進行控制：

(1) 堵板相關(guān)氣源、電源、控制柜設(shè)置隔離區(qū)張貼提醒單(如：堵板使用期間禁止任何人員操作；相關(guān)區(qū)域工作人員應(yīng)注意不要誤碰)。

(2) 向相關(guān)人員及組織發(fā)布聲明郵件，對相關(guān)設(shè)備進行說明，并公布注意事項(如：一次側(cè)水室內(nèi)有液位報警，含就地聲光報警和主控報警，就地的聲光報警裝置裝在蒸發(fā)器房間的SAS棚里，核島工作人員如聽到報警后請勿驚慌，并請及時向主控匯報；控制柜上安裝有聲光報警裝置，對堵板密封情況進行監(jiān)測，核島工作人員如聽到報警后請勿驚慌，并請及時向主控匯報)。

(3) 現(xiàn)場設(shè)置值班人員24小時值守，每小時巡檢一次，非巡檢期間在人員閘門外待命。

3.4 制定預(yù)案預(yù)防突發(fā)情況

蒸汽發(fā)生器一次側(cè)氣密性堵板安裝、投用后存在泄漏風(fēng)險，引起氣密性堵板泄漏的可能原因如下：

蒸汽發(fā)生器氣密性堵板發(fā)現(xiàn)泄漏主要出現(xiàn)在堆芯升水位期間，和高水位期水位穩(wěn)定期間，針對此情況，需編制《蒸汽發(fā)生器一次側(cè)堵板泄漏應(yīng)急預(yù)案》，應(yīng)急主要包括以下內(nèi)容。

3.4.1升水位過程中SG水室漏水的處理

SG氣密性堵板確認(rèn)安裝就位后，主控室開始對反應(yīng)堆水池進行充水操作，氣密性堵板所在位置標(biāo)高為+9 m；當(dāng)反應(yīng)堆水池水位開始高于+9 m的時候應(yīng)加強巡檢，緊密關(guān)注SG水室是否有泄漏情況；一旦發(fā)現(xiàn)堵板控制柜發(fā)出報警信號，或發(fā)現(xiàn)蒸汽發(fā)生器一次側(cè)人孔處有泄漏后，值班人員立即報告主控以及現(xiàn)場待命的工作負(fù)責(zé)人。

由工作負(fù)責(zé)人通知運行部門排水對反應(yīng)堆水池降水位，并隨即通知核清潔用水桶接水；確認(rèn)水位已降至9 m以下；執(zhí)行維修規(guī)程《蒸汽發(fā)生器堵板工具操作》，將氣密性堵板拆除；執(zhí)行維修規(guī)程《蒸汽發(fā)生器堵板工具操作》，準(zhǔn)備備用氣密性堵板(備用堵板已打壓合格)進行安裝；確認(rèn)安裝就位后，通知運行充水對反應(yīng)堆水池升水位。

3.4.2水位穩(wěn)定期間水室泄漏的處理

發(fā)現(xiàn)堵板控制柜發(fā)出報警信號，或發(fā)現(xiàn)蒸汽發(fā)生器一次側(cè)人孔處有泄漏后，值班人員立即報告主控以及現(xiàn)場待命的工作負(fù)責(zé)人。

觀察水室泄漏量，如果是線狀流或更大的泄漏，則由工作負(fù)責(zé)人通知主控降水位，進行堵板更換；如果是滴狀流，在確認(rèn)主氣源、備用氣源狀態(tài)正常后，將控制柜上的干側(cè)密封供氣閥、濕側(cè)密封壓力調(diào)整器緩慢調(diào)高，最高不超過620 kPa(90 psi，主氣源壓力)；觀察檢測裝置上以及就地顯示的泄漏情況；泄漏停止后停止調(diào)節(jié)氣源減壓閥；氣源壓力到達最大壓力后仍存在泄漏，則降水位進行堵板更換。

4 實踐與經(jīng)驗反饋

4.1 實踐

福清核電301大修蒸汽發(fā)生器堵板裝拆工作與101大修和201大修(采用表1中方案2)對比情況列于表3。

由表3可見，與201大修相比，301大修蒸汽發(fā)生器堵板裝拆工作的工作總?cè)藬?shù)、工作人員個人劑量最大值、以及集體劑量都有所降低。

4.2 經(jīng)驗反饋

301大修實踐仍有許多不足之處：

(1) 堵板實際安裝過程中，首次堵板安裝未到位，造成返工。在后續(xù)的培訓(xùn)過程中，工作人員仍需多加練習(xí)。

(2) 堵板投入使用后，未對備用氣源進行壓力調(diào)節(jié)，導(dǎo)致氣源壓力過高，控制柜安全閥起跳，后續(xù)在備用氣源投入使用前，先對壓力進行調(diào)節(jié)。

(3) 從蒸汽發(fā)生器一次側(cè)房間拆除的堵板需回裝至堵板箱內(nèi)，因堵板體積較大，且需螺栓緊固在堵板箱內(nèi)，塑料布無法全完包裹，搬運人員多人蹭到堵板，導(dǎo)致連體服沾污。后續(xù)要求大修堵板拆除后回裝至堵板箱時，底部仍使用塑料布包裹，作業(yè)人員須穿戴紙衣、橡膠手套、佩戴安全帽面擋搬運，避免造成人員沾污。

表3 福清核電3次大修蒸汽發(fā)生器堵板裝拆工作各項數(shù)據(jù)對比

1) 每人在SG水室工作時間為60～120 s，表內(nèi)時間為該項工作在水室內(nèi)的總時間。

5 結(jié)語

蒸汽發(fā)生器堵板裝拆是核電廠大修期間的一項重要工作，通過實施模擬培訓(xùn)、標(biāo)志公告及編制預(yù)案3個方面的控制，保障了蒸汽發(fā)生器堵板裝拆工作的順利實施。