核電廠通風(fēng)系統(tǒng)碘吸附器效率試驗(yàn)安全性分析

姚巖巖，高琳鋒，吳振龍，趙高昕

(1.陽(yáng)江核電有限公司，廣東 陽(yáng)江 529941； 2.中國(guó)輻射防護(hù)研究院，太原 030006；3.遼寧紅沿河核電有限公司，遼寧 大連 116001)

核電站通風(fēng)凈化系統(tǒng)中需要安裝碘吸附器對(duì)工藝排風(fēng)系統(tǒng)和新風(fēng)系統(tǒng)氣流中可能存在的放射性碘進(jìn)行濾除，以達(dá)到法定的排放要求和新風(fēng)標(biāo)準(zhǔn)。

碘吸附器除碘過(guò)濾是在物理吸附和化學(xué)吸附共同作用下將氣態(tài)放射性碘捕集到吸附介質(zhì)活性炭中的過(guò)程，吸附劑通常為浸漬煤基炭和椰殼炭。

物理吸附是基于活性炭是一種多孔結(jié)構(gòu)吸附介質(zhì)，與氣體分子有較大的有效接觸面積，當(dāng)氣流通過(guò)吸附介質(zhì)時(shí)，放射性碘分子通過(guò)分子間范德華力被吸附到活性炭孔結(jié)構(gòu)表面上的過(guò)程。物理吸附主要作用于單質(zhì)碘。

化學(xué)吸附是電子在吸附質(zhì)和吸附劑表面之間交換或共有而出現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)?；钚蕴炕瘜W(xué)吸附作用是利用含有穩(wěn)定碘化物(K127I 等)、特殊反應(yīng)試劑浸漬的活性炭通過(guò)同位素交換、換位反應(yīng)的方式去除放射性碘?；瘜W(xué)吸附主要針對(duì)有機(jī)放射性碘分子，浸漬劑一般是碘化鉀(KI)和三乙烯二胺(TEDA)。

1 碘吸附器現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

1.1 碘吸附器現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)類(lèi)別

核電站通風(fēng)凈化系統(tǒng)，為了驗(yàn)證碘吸附器安裝到位后整個(gè)除碘回路的有效性，必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。根據(jù)試驗(yàn)條件和試驗(yàn)?zāi)康?，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)分為工程調(diào)試驗(yàn)收試驗(yàn)、周期性監(jiān)督試驗(yàn)和更換后再鑒定試驗(yàn)三類(lèi)。

工程調(diào)試驗(yàn)收試驗(yàn)?zāi)康氖球?yàn)證核空氣凈化系統(tǒng)中首次安裝到位的碘吸附器及回路是否滿(mǎn)足除碘設(shè)計(jì)要求。試驗(yàn)?zāi)康闹饕ǎ候?yàn)證系統(tǒng)試驗(yàn)注入、采樣裝置與接口的設(shè)計(jì)是否合理，碘吸附器及整個(gè)除碘回路效率是否合格，系統(tǒng)能否按設(shè)計(jì)要求運(yùn)行等。

周期性監(jiān)督試驗(yàn)是指系統(tǒng)投入運(yùn)行后，定期檢查連續(xù)、間斷、備用等運(yùn)行工況的系統(tǒng)是否仍保持規(guī)定的除碘性能。碘吸附器連續(xù)、間斷、備用運(yùn)行過(guò)程中，安裝框架下沉、密封膠墊老化、吸附劑自身老化及中毒等現(xiàn)象會(huì)使系統(tǒng)的除碘效率發(fā)生變化。因此，為保證核空氣凈化系統(tǒng)除碘性能滿(mǎn)足規(guī)定要求，必須進(jìn)行定期現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。

更換后再鑒定試驗(yàn)是由于某些原因需更換碘吸附器及相關(guān)系統(tǒng)部件或引起碘吸附器本身及安裝狀態(tài)改變后進(jìn)行的運(yùn)行中的再鑒定試驗(yàn)。再鑒定試驗(yàn)是驗(yàn)證部件更換等原因造成碘吸附器重新安裝后系統(tǒng)的除碘性能是否滿(mǎn)足規(guī)定要求。

1.2 核電廠碘吸附器現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)方法應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，我國(guó)在役核電站中，碘吸附器除碘性能試驗(yàn)方法主要包括從美國(guó)引進(jìn)的氟里昂法[1]和從法國(guó)引進(jìn)的放射性甲基碘法[2]。

氟里昂法標(biāo)準(zhǔn)源于美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)編制的ASME N510 《核空氣處理系統(tǒng)的試驗(yàn)》。國(guó)內(nèi)依據(jù)EJ/T 791—2014《核空氣凈化系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)》[3]，以氟利昂(三氯氟甲烷R-11為代表)為示蹤劑對(duì)試驗(yàn)回路進(jìn)行機(jī)械檢漏。現(xiàn)場(chǎng)泄漏率試驗(yàn)合格后，選取有代表性活性炭炭樣在實(shí)驗(yàn)室依據(jù)EJ/T 20056—2014《核級(jí)活性炭去除甲基碘性能試驗(yàn)方法》[4]進(jìn)行除碘效率試驗(yàn)?，F(xiàn)場(chǎng)泄漏率試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室除碘效率試驗(yàn)結(jié)果合格，碘吸附器可繼續(xù)使用，否則需更換碘吸附器或活性炭吸附劑，進(jìn)行再鑒定試驗(yàn)。

碘吸附器泄漏率試驗(yàn)根據(jù)示蹤劑的注入方式又分為連續(xù)注入法和脈沖注入法。連續(xù)注入法是指泄漏率試驗(yàn)過(guò)程中連續(xù)注入示蹤氣體并持續(xù)檢測(cè)碘吸附器上下游示蹤劑濃度的方法，國(guó)內(nèi)一直采用連續(xù)注入法。脈沖注入法是脈沖注入示蹤氣體并且連續(xù)檢測(cè)碘吸附器上下游示蹤劑濃度的方法。

連續(xù)注入和脈沖注入兩者只是注入方式的區(qū)別。國(guó)內(nèi)，王坤俊等人[5]對(duì)兩種方法進(jìn)行了對(duì)比研究，在常規(guī)檢測(cè)中脈沖注入法泄漏率試驗(yàn)結(jié)果與連續(xù)注入法一致。當(dāng)示蹤劑快速穿透碘吸附器活性炭層(局部炭層變薄或活性炭老化、中毒等部分失效)與炭層存在較小泄漏時(shí)，脈沖注入法上下游檢測(cè)曲線峰值位置較連續(xù)注入法區(qū)分更加明顯(存在小泄漏時(shí)上下游檢測(cè)曲線峰值位置完全一致，快速穿透但無(wú)泄漏時(shí)下游峰值位置比上游峰值位置略有延后)。另外，脈沖注入法氟利昂示蹤劑用量更少，這在一定程度上減小了對(duì)臭氧層的危害。

碘吸附器泄漏率試驗(yàn)示蹤劑選擇方面，以R-11為代表的傳統(tǒng)示蹤劑雖然具有價(jià)格低廉，易于檢測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，但其對(duì)臭氧層的破壞在環(huán)保方面產(chǎn)生負(fù)面的影響?；趥鹘y(tǒng)示蹤劑環(huán)保方面的考慮，在滿(mǎn)足美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)核空氣與氣體處理規(guī)范(ASME AG-1)對(duì)R-11替代物要求的標(biāo)準(zhǔn)下，Kevin等[6]研究了十氟戊烷(Vertrel-XF)、全氟烷烴類(lèi)PFT(包括全氟甲基環(huán)戊烷PMCP、全氟甲基環(huán)己烷PMCH、全氟二甲基環(huán)己烷PDCH等試劑)代替R-11來(lái)檢測(cè)活性炭層機(jī)械泄漏率的可行性。國(guó)內(nèi)，梁飛等[7]也探討了十氟戊烷(Vertrel-XF)、全氟烷烴類(lèi)PFT等試劑作為示蹤劑用于碘吸附器機(jī)械泄漏率檢驗(yàn)的可行性，分析了示蹤劑的分子量、沸點(diǎn)，試驗(yàn)溫度、氣流比速、濕度等條件以及活性炭含水量等因素下示蹤氣體對(duì)活性炭解吸的影響。另外，俞杰等[8-9]采用環(huán)己烷作為示蹤劑，通過(guò)氣體采集袋定量采集樣品，光離子化氣相色譜儀分析樣品的方式計(jì)算得出碘吸附器機(jī)械泄漏率。

氟利昂法不同示蹤劑在碘吸附器泄漏率試驗(yàn)方面均有一定的可取之處，其中環(huán)己烷作為示蹤劑的檢測(cè)方法在檢測(cè)靈敏度、穩(wěn)定性、環(huán)保性方面表現(xiàn)良好，并在核電現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中得到驗(yàn)證。碘吸附器泄漏率試驗(yàn)不同示蹤劑的特性比較列于表1。

表1 氟利昂法不同示蹤劑試驗(yàn)比較Tab.1 Comparison of different tracer tests of the Freon method

吸附介質(zhì)活性炭除碘性能試驗(yàn)方面，美國(guó)材料與測(cè)試學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)ASTM D 4069—95 (Reapproved 2014)[10]規(guī)定了對(duì)單批次的均勻浸漬活性炭隨機(jī)抽取的三個(gè)樣品需進(jìn)行的旨在確定針對(duì)指定用途適用性的“鑒定試驗(yàn)”，對(duì)每一批同樣級(jí)別或類(lèi)型的浸漬活性炭的代表性樣品進(jìn)行的旨在確定該批活性炭是否符合指定規(guī)范需進(jìn)行“批試驗(yàn)”。美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)ASME AG-1—2015《核空氣和氣體處理規(guī)范FF篇》[11]規(guī)定了鑒定試驗(yàn)和批試驗(yàn)的條件及參數(shù)，具體按照ASTM D 3803[12]標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

放射性甲基碘法標(biāo)準(zhǔn)源于法國(guó)機(jī)械標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)編制的AFNOR NF M62-206《碘吸附器凈化系數(shù)的測(cè)定方法》。國(guó)內(nèi)依據(jù)EJ/T 1183—2005《核空氣凈化系統(tǒng)碘吸附器凈化系數(shù)的測(cè)定 放射性甲基碘法》[13]，以放射性甲基碘作示蹤劑對(duì)試驗(yàn)回路進(jìn)行檢驗(yàn)。放射性甲基碘法是對(duì)整個(gè)試驗(yàn)回路包括機(jī)械泄漏和碘吸附器吸附效率在內(nèi)的總的除碘效率值的檢測(cè)，試驗(yàn)結(jié)果合格則繼續(xù)使用，否則更換碘吸附器或活性炭吸附劑，進(jìn)行再鑒定試驗(yàn)。

放射性甲基碘法按示蹤劑制備方式可分為：采用放射性碘化鈉溶液和硫酸二甲酯反應(yīng)制備示蹤劑的常規(guī)方法；孔海霞等[14-15]開(kāi)發(fā)的以三甲基氯硅烷和碘化鈉作為去烷基化試劑與磷酰基乙酸三甲酯在乙腈溶液中反應(yīng)制備放射性甲基碘的試驗(yàn)方法；高琳鋒等[16-17]開(kāi)發(fā)的在均相溶液中非放射性甲基碘和放射性碘化鈉通過(guò)碘同位素交換制備放射性甲基碘的試驗(yàn)方法。

基于放射性甲基碘示蹤劑不同的制備方式，三種試驗(yàn)方法在示蹤劑產(chǎn)率、試劑物性(毒性、腐蝕性、粘度等)、操作風(fēng)險(xiǎn)、試劑管理及殘液處理等方面各有特點(diǎn)(見(jiàn)表2)。其中同位素交換法因在示蹤劑產(chǎn)率、試劑毒性、操作風(fēng)險(xiǎn)等方面具有良好表現(xiàn)，在核電現(xiàn)場(chǎng)得到迅速推廣及應(yīng)用。但是由于采用方法較多，電站通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜多樣，碘吸附器現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)安全性方面存在一些問(wèn)題，值得探討。

表2 三種試驗(yàn)方法綜合性能比較Tab.2 Comparison of comprehensive performances of three test methods

2 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)安全性分析

碘吸附器現(xiàn)場(chǎng)效率試驗(yàn)安全性主要包括試驗(yàn)過(guò)程相關(guān)的安全性、系統(tǒng)運(yùn)行條件相關(guān)的安全性以及除碘回路失效三部分。

2.1 試驗(yàn)過(guò)程安全性分析

碘吸附器現(xiàn)場(chǎng)效率試驗(yàn)過(guò)程主要包括試劑配制及示蹤劑制備、示蹤劑發(fā)生及采樣、試驗(yàn)結(jié)果分析以及試驗(yàn)廢物處理等環(huán)節(jié)。

氟里昂法機(jī)械泄漏率檢驗(yàn)所用試劑氟利昂為成品試劑，試劑本身無(wú)放射性及毒害作用，試驗(yàn)過(guò)程也無(wú)放射性及危險(xiǎn)性物質(zhì)產(chǎn)生與殘留，設(shè)備操作相對(duì)簡(jiǎn)單，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)較低。

放射性甲基碘法(以硫酸二甲酯法分析)通過(guò)強(qiáng)腐蝕性毒性物質(zhì)硫酸二甲酯和放射性碘化鈉溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)制備放射性甲基碘示蹤氣體。試驗(yàn)過(guò)程安全性包括放射性試劑和毒性試劑存儲(chǔ)管理，放射性試劑和毒性試劑配制及現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸、試劑及設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)操作以及放射性廢液存儲(chǔ)及處理等過(guò)程的風(fēng)險(xiǎn)。

核電現(xiàn)場(chǎng)碘吸附器效率試驗(yàn)放射性試劑為非密封放射性碘化鈉溶液，所購(gòu)50 mCi Na131I溶液根據(jù)原國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局公告(2005年第62號(hào))《關(guān)于發(fā)布放射源分類(lèi)辦法的公告》放射源分類(lèi)原則，屬于Ⅴ類(lèi)放射源。Na131I試劑審批、購(gòu)買(mǎi)、運(yùn)輸、管理等過(guò)程應(yīng)該按照Ⅴ類(lèi)放射源規(guī)定進(jìn)行。

碘吸附器效率試驗(yàn)Na131I溶液?jiǎn)未巫畲笫褂没疃葹?.11×108Bq，試劑毒性組別為中毒，修正因子0.1。試劑操作方式為簡(jiǎn)單操作，放射源狀態(tài)為液態(tài)，操作方式與放射源狀態(tài)修正因子為1。依據(jù)國(guó)標(biāo)GB 18871—2002《電離輻射防護(hù)與輻射源安全標(biāo)準(zhǔn)》放射性核素日等效操作量等于放射性核素的實(shí)際日操作量(Bq)與該核素毒性組別修正因子的積除以與操作方式有關(guān)的修正因子所得的商。Na131I溶液日等效最大操作量為1.11×107Bq，按照非密封源工作場(chǎng)所放射性核素日等效最大操作量分級(jí)，工作場(chǎng)所級(jí)別不低于丙級(jí)(日等效最大操作量為豁免活度值以上直到2×107Bq)，工作場(chǎng)所的安全管理不低于Ⅲ類(lèi)放射源管理要求。

碘吸附器效率試驗(yàn)Na131I溶液試劑放射性活度的配制在負(fù)壓手套箱中進(jìn)行，通過(guò)含鉛手套物理隔離的方式操作。試劑操作過(guò)程中可能產(chǎn)生含碘放射性氣溶膠和氣體的泄漏，建議試劑操作過(guò)程中人員佩戴除碘面罩、鉛眼鏡、鉛圍裙以及紙衣等必要的輻射防護(hù)用品，避免放射性?xún)?nèi)污染和表面沾污風(fēng)險(xiǎn)，并將外照射風(fēng)險(xiǎn)降到可接受范圍。

碘吸附器效率試驗(yàn)中試劑硫酸二甲酯的管理參照危險(xiǎn)化學(xué)品五雙管理制度：雙人收發(fā)、雙人記帳、雙人雙鎖、雙人運(yùn)輸、雙人使用。硫酸二甲酯屬于強(qiáng)腐蝕性毒性試劑，試劑操作過(guò)程需佩戴防毒面罩、護(hù)目鏡、防酸堿手套、鞋套，必要時(shí)穿戴防化服等附加防護(hù)用品。

非密封放射性物質(zhì)Na131I溶液在核電廠現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸時(shí)采取單獨(dú)運(yùn)輸?shù)姆绞?。Na131I溶液密封于高硼西林小瓶?jī)?nèi)，西林小瓶置于內(nèi)襯緩沖層的輻射屏蔽鉛罐中，鉛罐裝于泡沫保護(hù)的不銹鋼箱內(nèi)。多層密封和緩沖防護(hù)確保非密封放射性物質(zhì)Na131I溶液安全運(yùn)輸?shù)皆囼?yàn)現(xiàn)場(chǎng)。

通風(fēng)系統(tǒng)碘吸附器效率試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)試劑操作在甲基碘發(fā)生器[6]內(nèi)進(jìn)行，通過(guò)硫酸二甲酯與碘化鈉溶液在西林小瓶?jī)?nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)制備放射性甲基碘示蹤氣體。甲基碘發(fā)生器有三級(jí)負(fù)壓裝置，能最大限度確保試驗(yàn)過(guò)程產(chǎn)生的放射性甲基碘氣體注入到試驗(yàn)系統(tǒng)管路中。但由于試驗(yàn)過(guò)程試劑操作為開(kāi)放式操作，存在放射性碘化鈉液體、硫酸二甲酯試劑以及反應(yīng)生成的放射性甲基碘氣體泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，試驗(yàn)人員需佩戴除碘面罩、乳膠手套、紙衣等完備的防護(hù)用品，謹(jǐn)防放射性?xún)?nèi)污染、表面沾污，腐蝕性試劑傷人風(fēng)險(xiǎn)以及試驗(yàn)場(chǎng)地污染風(fēng)險(xiǎn)。另外，現(xiàn)場(chǎng)需配置碘監(jiān)測(cè)儀對(duì)環(huán)境中氣載放射性碘進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。如有氣載放射性碘的泄漏，需投用碘凈化小車(chē)對(duì)空氣污染房間進(jìn)行氣體除碘凈化。

放射性廢液處理方面，放射性131I半衰期為8.04天，試驗(yàn)殘液屬于含毒性試劑的短半衰期放射性廢液。根據(jù)GB 14500—2002《放射性廢物管理規(guī)定》18項(xiàng)(核技術(shù)應(yīng)用廢物的管理)規(guī)定，對(duì)含有較短半衰期核素的廢物應(yīng)實(shí)行貯存衰變管理。碘吸附器效率試驗(yàn)產(chǎn)生的放射性廢液通過(guò)貯存衰變的方式處理。放射性廢液小瓶轉(zhuǎn)存于碘源柜內(nèi)，碘源柜安裝有圓筒高效過(guò)濾器和碘吸附器，去除存儲(chǔ)衰變過(guò)程中可能逃逸出廢液小瓶的含碘放射性氣溶膠和氣體。放射性碘廢液衰變?yōu)槊夤軓U物或極低放廢物后，再進(jìn)行無(wú)害化處理。

國(guó)內(nèi)由于引進(jìn)的核電機(jī)組類(lèi)型不同，核通風(fēng)系統(tǒng)碘吸附器除碘性能試驗(yàn)需采用不同的試驗(yàn)方法。氟利昂法具有現(xiàn)場(chǎng)操作簡(jiǎn)單、風(fēng)險(xiǎn)低等優(yōu)點(diǎn)，但其系統(tǒng)設(shè)計(jì)及調(diào)試階段需綜合考慮氣流均衡、取樣代表性等多種因素的影響。另外，氟利昂法除碘效率采用泄漏率試驗(yàn)和除碘性能試驗(yàn)分步的方式進(jìn)行，存在系統(tǒng)實(shí)際除碘效率與試驗(yàn)值有偏差以及時(shí)效性差的缺點(diǎn)。放射性甲基碘法試驗(yàn)則真實(shí)地反映了包括系統(tǒng)機(jī)械泄漏在內(nèi)的總的除碘效率，但該方法具有現(xiàn)場(chǎng)操作風(fēng)險(xiǎn)高，經(jīng)濟(jì)代價(jià)大等缺點(diǎn)。另外，放射性甲基碘法不能分辨機(jī)械泄漏和碘吸附器效率，可能因機(jī)械泄漏導(dǎo)致碘吸附器提前報(bào)廢，降低了碘吸附器的正常使用壽命。氟利昂法與放射性甲基碘法詳細(xì)比較列于表3。

表3 氟利昂法與放射性甲基碘法安全性比較Tab.3 Comparison of safety between the Freon method and the radioactive methyl iodide method

上述比較分析表明：放射性甲基碘法試驗(yàn)過(guò)程涉及非密封放射性物質(zhì)碘化鈉和毒性物質(zhì)硫酸二甲酯試劑的配制、運(yùn)輸、現(xiàn)場(chǎng)操作以及試驗(yàn)放射性廢液的處理，現(xiàn)場(chǎng)試劑開(kāi)放式操作存在放射性物質(zhì)和毒性物質(zhì)泄漏造成人員傷害和環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。碘吸附器現(xiàn)場(chǎng)效率試驗(yàn)必須嚴(yán)格執(zhí)行作業(yè)程序，工作人員秉持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度、具有熟練的工作技巧，操作時(shí)采取必要的防護(hù)措施，以確保試驗(yàn)過(guò)程的安全。

2.2 系統(tǒng)條件安全性分析

核電廠通風(fēng)凈化系統(tǒng)主要包括人員可居留區(qū)的新風(fēng)凈化系統(tǒng)和工藝尾氣處理及排氣系統(tǒng)。本文以M310型號(hào)機(jī)組以及國(guó)產(chǎn)CPR1000型號(hào)機(jī)組為例進(jìn)行試驗(yàn)條件安全性分析。

人員可居留區(qū)的新風(fēng)系統(tǒng)包括主控室新風(fēng)系統(tǒng)(DVC、DCL等系統(tǒng))和應(yīng)急樓新風(fēng)系統(tǒng)(DWM等系統(tǒng))。放射性甲基碘法示蹤劑為放射性甲基碘氣體，當(dāng)?shù)馕狡魇АL(fēng)管有機(jī)械泄漏等情況時(shí)，存在放射性氣體泄漏的風(fēng)險(xiǎn)，會(huì)對(duì)人員居留空間工作人員健康和環(huán)境產(chǎn)生危害。

主控室和應(yīng)急樓新風(fēng)系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)有獨(dú)立的試驗(yàn)回路，正常情況下放射性示蹤氣體經(jīng)碘吸附器吸附過(guò)濾后排到外部大氣中。但是，當(dāng)存在碘吸附器失效且風(fēng)機(jī)下游風(fēng)管有機(jī)械泄漏時(shí)，由于風(fēng)機(jī)后風(fēng)管內(nèi)壓力相對(duì)環(huán)境為正壓，存在泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。另外，部分核電機(jī)組主控室新風(fēng)系統(tǒng)除碘回路風(fēng)管及箱體位于主控室正常送風(fēng)回路房間內(nèi)(房間作為部分送風(fēng)風(fēng)道)，該房間在主控室正常通風(fēng)氣流條件下相對(duì)外部環(huán)境呈負(fù)壓狀態(tài)。此時(shí)如啟動(dòng)除碘回路風(fēng)機(jī)進(jìn)行碘吸附器效率試驗(yàn)，風(fēng)機(jī)前端部分管路內(nèi)氣壓相對(duì)該房間呈正壓狀態(tài)，當(dāng)管路存在機(jī)械泄漏(隨著運(yùn)行時(shí)間的增加風(fēng)管連接部位的松動(dòng)、連接密封膠老化以及管路在可能存在的高濕度氣流、帶腐蝕性離子氣流長(zhǎng)期侵蝕下形成局部機(jī)械泄漏)時(shí)放射性示蹤氣體會(huì)泄漏到房間被正常送風(fēng)系統(tǒng)輸送到主控室人員可居留區(qū)域。

工藝尾氣處理及排氣系統(tǒng)按照碘吸附器與風(fēng)機(jī)安裝相對(duì)位置分為負(fù)壓系統(tǒng)和正壓系統(tǒng)。負(fù)壓系統(tǒng)風(fēng)機(jī)位于碘吸附器排架下游，風(fēng)機(jī)上游管路內(nèi)壓力小于環(huán)境壓力，避免了碘吸附器除碘效率試驗(yàn)時(shí)風(fēng)管機(jī)械泄漏造成放射性示蹤劑泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。

工藝尾氣處理及排氣正壓系統(tǒng)風(fēng)機(jī)位于碘吸附器排架上游，以ETY系統(tǒng)(安全殼內(nèi)大氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng))為例，除碘效率試驗(yàn)示蹤劑放射性甲基碘注入碘吸附器上游風(fēng)管后氣流相對(duì)環(huán)境壓力呈正壓狀態(tài)。當(dāng)風(fēng)管以及風(fēng)管連接部件存在機(jī)械泄漏時(shí)會(huì)有放射性氣體擴(kuò)散出管路造成人員放射性?xún)?nèi)污染以及環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。

上述分析表明：人員可居留區(qū)的新風(fēng)凈化系統(tǒng)和工藝尾氣處理及排氣正壓系統(tǒng)，由于系統(tǒng)特殊的設(shè)計(jì)要求以及功能特征，在進(jìn)行除碘效率試驗(yàn)前，建議實(shí)施系統(tǒng)管路密封性打壓試驗(yàn)或進(jìn)行其它管路密封性檢查等措施，從而減小碘吸附器效率試驗(yàn)以及正常運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)可能存在放射性氣體泄漏造成的不良影響。另外，對(duì)于DVC系統(tǒng)除碘回路進(jìn)行效率試驗(yàn)時(shí)，如有必要，在核電運(yùn)行規(guī)范允許的前提下，協(xié)商臨時(shí)停運(yùn)主控室正?；芈匪团棚L(fēng)風(fēng)機(jī)，確保除碘回路碘吸附器前端管路相對(duì)于環(huán)境呈負(fù)壓狀態(tài)，降低放射性示蹤劑泄漏以及示蹤劑抽吸到主控室可居留區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)。

2.3 除碘回路失效分析

碘吸附器除碘效率降低主要原因包括機(jī)械泄漏和吸附劑失效兩種情況。

機(jī)械泄漏包括碘吸附器安裝排架以及墻體或箱體、管路貫穿孔縫等造成的泄漏，碘吸附器安裝不到位造成的泄漏，碘吸附器本身產(chǎn)生泄漏等。

隨著運(yùn)行時(shí)間的增加，碘吸附器安裝排架緊固件松動(dòng)、排架與墻體連接密封膠墊老化、墻體貫穿件孔洞密封膠老化、碘吸附器密封膠墊老化以及碘吸附器壓緊裝置松動(dòng)是造成機(jī)械泄漏的主要原因。另外，碘吸附器活性炭裝填不密實(shí)致使炭床塌陷形成溝流或薄層，碘吸附器活性炭吸附劑在氣流長(zhǎng)期沖刷下吸附劑顆粒磨損造成的吸附劑下沉以及碘吸附器構(gòu)件加工質(zhì)量低等原因也可能產(chǎn)生機(jī)械泄漏。

吸附劑失效主要包括活性炭老化、中毒，浸漬劑揮發(fā)，活性炭孔結(jié)構(gòu)被覆蓋等影響因素。核電廠通風(fēng)系統(tǒng)的碘吸附器效率降低與其浸潤(rùn)劑KI氧化等呈現(xiàn)的老化現(xiàn)象相關(guān)，也與被過(guò)濾物的毒化有關(guān)。潮濕空氣、有機(jī)溶劑、油漆類(lèi)氣體與活性炭發(fā)生反應(yīng)或被碘吸附器吸收，使碘吸附器隨運(yùn)行時(shí)間逐漸老化、中毒，從而降低對(duì)碘的吸附能力。新的核電機(jī)組，安裝調(diào)試階段施工和試驗(yàn)中釋放的有機(jī)氣體，對(duì)碘吸附器帶來(lái)的毒化作用，會(huì)在較短的運(yùn)行時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)效率顯著降低或效率不合格的情況。其次，氣流沖刷使吸附劑中浸漬劑揮發(fā)也造成吸附效率降低。

另外，碘吸附器在長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)活性炭孔結(jié)構(gòu)會(huì)被氣流中以灰塵為主的微米級(jí)顆粒覆蓋，特別是TEG系統(tǒng)(核島廢氣處理系統(tǒng))，碘吸附器前沒(méi)有安裝預(yù)過(guò)濾器、高效過(guò)濾器過(guò)濾氣流中的顆粒物，顆粒物極易覆蓋活性炭表面及內(nèi)部孔結(jié)構(gòu)，使活性炭吸附表面積下降，造成除碘效率降低。

針對(duì)除碘回路機(jī)械泄漏，建議對(duì)安裝排架緊固件以及碘吸附器壓緊裝置、密封膠墊、孔洞密封膠等進(jìn)行定期檢查、修復(fù)、更換，從而減小機(jī)械泄漏對(duì)除碘效率的影響。對(duì)于碘吸附器吸附劑失效，建議在有機(jī)溶劑、油漆類(lèi)使用過(guò)程中盡量避開(kāi)除碘回路運(yùn)行期間。另外，新建核電機(jī)組運(yùn)行初期應(yīng)加強(qiáng)核島內(nèi)核清潔，降低顆粒物對(duì)碘吸附器的影響。

3 思考與建議

作為事故條件下輻射防護(hù)除碘過(guò)濾的安全邊界，核電廠通風(fēng)系統(tǒng)碘吸附器及相關(guān)設(shè)備的有效運(yùn)行起著重要的作用。碘吸附器現(xiàn)場(chǎng)效率試驗(yàn)是確保除碘回路的正常運(yùn)行、也是核電廠安全運(yùn)行的必備條件之一。對(duì)于其現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)安全建議如下：①碘效率試驗(yàn)涉及放射性試劑和毒性試劑的使用以及放射性廢物處理，試驗(yàn)人員必須秉持嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度、具有熟練的工作技能，嚴(yán)格執(zhí)行作業(yè)文件，操作時(shí)采取必要的防護(hù)措施。②人員可居留區(qū)的新風(fēng)凈化系統(tǒng)和工藝尾氣處理及排氣正壓系統(tǒng)試驗(yàn)前通風(fēng)管路需進(jìn)行嚴(yán)格的密封性檢查。③在延緩、避免除碘回路失效方面，定期排查碘吸附器安裝壓緊裝置和密封孔洞形成的機(jī)械泄漏，避免有機(jī)試劑在除碘回路運(yùn)行期間大量使用，增加必要的核清潔次數(shù)，從而延長(zhǎng)碘吸附器的使用時(shí)間。