氣態(tài)流出物取樣不具代表性的案例淺析

楊 震，連茜雯，沈 鋼，安 軍

（生態(tài)環(huán)境部西北核與輻射安全監(jiān)督站，蘭州 730020）

核安全是國家安全的重要組成部分，關(guān)乎核能事業(yè)的健康發(fā)展、從業(yè)人員和公眾的健康與安全、環(huán)境安全和社會穩(wěn)定［1］?！吨腥A人民共和國核安全法》（以下簡稱《核安全法》）明確規(guī)定，“核設(shè)施營運單位對核安全負(fù)全面責(zé)任”。核燃料循環(huán)是核能利用中不可或缺的上、下游環(huán)節(jié)，需要確保核燃料循環(huán)設(shè)施在正常運行狀況下，釋放出的放射性物質(zhì)所引起的輻射照射保持在合理可行盡量低的水平（并低于規(guī)定限值），確保事故引起的輻射照射得到緩解［2］。隨著核能事業(yè)的發(fā)展進(jìn)步，核燃料循環(huán)設(shè)施營運單位也在積極履行法律義務(wù)，持續(xù)強(qiáng)化設(shè)施管理，不斷提升設(shè)施的安全水平，但是在核安全監(jiān)督中依然發(fā)現(xiàn)了一些核安全管理上的不足，從中反映出的問題值得深思。本文以鈾濃縮廠氣態(tài)流出物局部排風(fēng)系統(tǒng)（以下簡稱局排系統(tǒng)）取樣不具代表性的問題為例進(jìn)行解析，進(jìn)一步說明管理短板對核安全的重要影響。

1 現(xiàn)狀調(diào)查

常見的核燃料循環(huán)設(shè)施包括鈾化合物轉(zhuǎn)化、鈾濃縮、鈾燃料元件加工和后處理設(shè)施等。對核燃料循環(huán)設(shè)施中一些常見問題進(jìn)行歸納分析后發(fā)現(xiàn)（如表1所示），這些問題均存在管理上的短板，如質(zhì)保體系建設(shè)不完善、運轉(zhuǎn)不夠有效等。

表1 核燃料循環(huán)常見問題Table 1 Common problemsof nuclear fuel cycle

核安全無小事。核燃料循環(huán)設(shè)施對輻射危害和環(huán)境影響而言，其放射性廢物產(chǎn)生量和放射性水平都是不容忽視的，流出物排放超限值、檢修人員劑量超限值等問題對工作人員及環(huán)境造成的污染和危害也是最為嚴(yán)重的。

IAEA通過數(shù)據(jù)庫對1991—2002年間研究堆、后處理廠、燃料加工廠、實驗室和加速器等除核電廠之外的其他核設(shè)施（NFOPs）的43個事件數(shù)據(jù)和同期的核電廠事件進(jìn)行了歸納與分析，NFOPs的不良操作在事件起因中占比為44%。作為起步最早的核能利用環(huán)節(jié)，普遍存在核安全風(fēng)險防控重視不夠、核安全文化建設(shè)不足、質(zhì)量保證管理水平落后等問題，從而導(dǎo)致違章指揮，特別是違章操作頻繁發(fā)生。

2020年，某監(jiān)督組在落實排查安全隱患過程中，認(rèn)真研讀了安分報告，深入分析了鈾濃縮廠三廢處理工藝，發(fā)現(xiàn)局排取樣需要具備嚴(yán)苛的條件。通過對區(qū)域內(nèi)鈾濃縮廠的實際情況進(jìn)行核實發(fā)現(xiàn)，這些鈾濃縮廠的局排取樣均不滿足條件，且該問題已存在了數(shù)十年，對監(jiān)管單位和被監(jiān)管單位都有著深刻的教訓(xùn)。這是典型的管理短板導(dǎo)致的工藝與操作嚴(yán)重不符的問題，存在一定的核安全隱患。詳細(xì)案例分析如下。

2 案例分析

2.1 局排取樣的工藝聯(lián)系

流出物排放與人的關(guān)系如圖1所示。在絕大多數(shù)情況下，我們僅考慮經(jīng)流出物向環(huán)境排放的放射性物質(zhì)即可。

圖1 核與輻射設(shè)施流出物排放與人的關(guān)系Fig.1 Relationship between effluentsfrom nuclear and radiation facilities and human beings

核燃料生產(chǎn)是核燃料循環(huán)各環(huán)節(jié)中最“干凈”的環(huán)節(jié)，因為此時所操作的核素較為單一，主要是238U、235U和234U，經(jīng)流出物排入環(huán)境中的放射性物質(zhì)也較少。我國鈾濃縮設(shè)施放射性流出物歸一化排放量（單位為GBq·（GWa）-1）如表2所示。

表2 鈾濃縮設(shè)施流出物歸一化排放量［3］Table2 Normalized emissionsof effluent from uranium enrichment facilities

由于放射性物質(zhì)在管道或煙囪流場中的分布可能不均勻，因此監(jiān)測位置和取得的樣品是否具有代表性，將直接影響流出物測量的準(zhǔn)確性。營運單位在核設(shè)施運行期間，應(yīng)對放射性物質(zhì)的排放進(jìn)行足夠詳細(xì)和準(zhǔn)確地監(jiān)測。

鈾濃縮主工藝廠房氣態(tài)流出物放射性總活度統(tǒng)計來源于廠房的局部排風(fēng)和全部排風(fēng)，其中90%以上為局部排風(fēng)。根據(jù)國家核安全局的運行許可證及環(huán)評批復(fù)文件，最主要的就是做好流出物排放總量的控制［4］。

(3)分別考慮自重，等效車輪荷載，及其共同作用時剪力滯系數(shù)的縱向分布得到的結(jié)論是：全預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)使得剪力滯系數(shù)縱向分布較為均衡，且就有較好的“削峰”效果。

鈾濃縮設(shè)施局排系統(tǒng)與真空系統(tǒng)相連，屬于工藝廢氣處理的尾端。如圖2所示，其中A部門為主工藝生產(chǎn)運行部門，主管主工藝系統(tǒng)、真空系統(tǒng)；B部門為輔助運行部門，主管局排系統(tǒng)（包括局排風(fēng)機(jī)的啟停）；C部門為分析監(jiān)測部門，負(fù)責(zé)取樣、監(jiān)測流出物排放是否合格［5］。

圖2 工藝系統(tǒng)與管理部門簡圖［6］Fig.2 Sketch of processsystem and management department

為了保證分析監(jiān)測部門在局排尾端取樣的有效性，必須在工藝尾氣正在處理且真空系統(tǒng)運行、聯(lián)鎖閥打開、局排系統(tǒng)運行的情況下才能取樣。而聯(lián)鎖閥要求在真空系統(tǒng)的真空泵啟動后才能打開，不用時手動或者自動處于關(guān)閉狀態(tài)，即真空系統(tǒng)處于運行狀態(tài)時聯(lián)鎖閥才會開啟。在真空系統(tǒng)處于停運狀態(tài)時，即使局排系統(tǒng)風(fēng)機(jī)運行，所取樣也不能反映工藝系統(tǒng)的真實情況。

2.2 局排運行方式的現(xiàn)狀變化

早期鈾濃縮廠因為規(guī)模小，主工藝局排系統(tǒng)使用頻率及有效時長低，局排系統(tǒng)為間斷運行，只有當(dāng)真空系統(tǒng)運行時才將局排系統(tǒng)打開，此時局排系統(tǒng)運行代表了工藝尾氣正在進(jìn)行凈化，對應(yīng)的氣態(tài)流出物取樣監(jiān)測是具有代表性的，符合核設(shè)施技術(shù)文件的描述。

近十年來，由于鈾濃縮規(guī)模的擴(kuò)大，部分設(shè)施主工藝局排系統(tǒng)使用頻率及有效時長增加，業(yè)主為了運行方便將局排系統(tǒng)改為連續(xù)運行模式。此時，局排系統(tǒng)的運行就不能代表工藝尾氣正在進(jìn)行凈化處理。如果C部門人員在沒有處理尾氣的工況下去取樣，對應(yīng)的氣態(tài)流出物監(jiān)測數(shù)據(jù)是不具有代表性的，不能反應(yīng)實際的凈化效果，更不能反應(yīng)實際的放射性物質(zhì)排放量。

2.3 建立模型數(shù)據(jù)分析

鈾濃縮廠放射性污染物釋放的主要途徑有：主工藝系統(tǒng)正常運行中工藝臺架、零部件、供取料容器及管道拆裝過程中少量六氟化鈾工作物料的泄漏；對容器、閥門等工藝設(shè)備清洗檢修過程中的六氟化鈾的釋放；異常情況下可能產(chǎn)生的少量六氟化鈾泄漏等［7］。

對于一個500 t SWU/a分離能力的工廠，假設(shè)供料豐度為0.711%，貧料豐度為0.25%，精料豐度為3%，物料容器統(tǒng)一為48X型容器［8］（容器參數(shù)如表3所示）。

表3 48X型容器使用參數(shù)［9］Table3 Operating parametersof 48X container

其中，48X型容器在工藝生產(chǎn)中按精料裝料7 t、貧料裝料10 t、供料裝料10 t計算，供取料參數(shù)擬定如表4所示。

表4 供取料參數(shù)表Table4 Parameter tableof feeding and reclaiming

正常工藝運行情況下，每周產(chǎn)生工藝尾氣的頻次及時長如表5所示。

表5 工藝尾氣排放頻次Table 5 Processexhaust emission frequency

即接近80%的取樣是在非尾氣排放時間，這樣的樣品是不具有代表性的。

真空系統(tǒng)是正常運行的，局排系統(tǒng)是正常運行的，分析室的采樣是按時、按頻次開展的，監(jiān)測數(shù)據(jù)也是正常報告的。從各方面來看都是按照程序規(guī)程來開展工作的，實際上卻存在監(jiān)測結(jié)果名不符實的問題。造成這種問題的原因一方面是技術(shù)工藝不到位，但更主要的是對技術(shù)要求沒有系統(tǒng)性把握、接口管理不到位、為監(jiān)測而監(jiān)測等管理方面的漏洞問題。

2.4 存在的風(fēng)險及后續(xù)行動

氣態(tài)流出物局部排風(fēng)系統(tǒng)取樣不具有代表性，就無法對流出物的排放實施有效地控制，進(jìn)而使排入環(huán)境的放射性物質(zhì)的濃度和總量也不能得到有效地控制。至少存在以下的風(fēng)險：（1）年排放總量估算無效；（2）無法檢驗放射性廢物處理設(shè)施的運行效能；（3）不能及時發(fā)現(xiàn)偶然誤排；（4）發(fā)生事故時，不能準(zhǔn)確判斷事故排放量。

相關(guān)營運單位在發(fā)現(xiàn)問題后高度重視，舉一反三，積極整改，采取以下措施，確保監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確有效：（1）嚴(yán)格管理局排系統(tǒng)運行，確保符合安分要求；（2）加強(qiáng)部門間溝通配合，確保取樣操作規(guī)范有序，滿足取樣要求等。

監(jiān)督站針對發(fā)現(xiàn)的問題，及時進(jìn)行監(jiān)督性監(jiān)測。結(jié)果表明，相關(guān)氣體處理和凈化設(shè)施設(shè)備工作正常，流出物排放濃度遠(yuǎn)低于安全限值。

3 原因分析

案例的發(fā)生，表面上是工藝?yán)斫獠粔?、部門間溝通協(xié)調(diào)不夠、工作人員責(zé)任心不強(qiáng)、制度措施不到位等原因，實際上卻反映出了核燃料循環(huán)設(shè)施運行中存在一些管理短板弱項的根本問題。

3.1 技術(shù)能力管理薄弱

技術(shù)資料沒有經(jīng)過認(rèn)真研究，技術(shù)人員沒有將技術(shù)文件通篇閱讀并全盤思考，技術(shù)資料照搬照抄，導(dǎo)致問題逐年延續(xù)。雖然鈾濃縮廠在正常運行情況下，局排放射性排放量不會很高，潛在風(fēng)險不大，但反映出的管理上的問題卻是值得營運單位、核安全監(jiān)管部門認(rèn)真反思的，對于全國所有類似核設(shè)施的流出物監(jiān)測排放都是具有借鑒意義的。

3.2 制度管理不夠完善

作為核設(shè)施營運單位，企業(yè)的核安全管理歸口部門缺少對現(xiàn)場的認(rèn)真調(diào)研實踐，質(zhì)量保證體系制定出現(xiàn)紕漏。業(yè)務(wù)車間部門只關(guān)心與自己工作績效掛鉤的工作，對于跨部門的技術(shù)運用和接口缺少思考，雖然都執(zhí)行了管理制度，卻留下了不少漏洞。

3.3 核安全文化管理欠缺

員工把安排的工作干了，把該填寫的記錄填寫了，卻不知道為什么要這樣干；部分管理者盲目樂觀，心存僥幸，回避問題，只要數(shù)據(jù)不超標(biāo)就行。對核安全風(fēng)險的漠視影響了企業(yè)核安全文化的建設(shè)。例如，有的員工憑自己的感覺就敢在相關(guān)檢查表上填寫“檢查無問題”；有的員工在局排取樣時，面對局排風(fēng)機(jī)未運行，擅自手動啟動局排風(fēng)機(jī)以完成取樣工作。這樣開展工作不僅毫無意義，而且還有虛填報表、違章操作等與核安全理念相悖的行為存在。

4 案例思考

核設(shè)施安全關(guān)系到防范重大風(fēng)險和污染防治的攻堅戰(zhàn)。要樹牢安全發(fā)展理念，層層壓實責(zé)任，深入排查各領(lǐng)域各環(huán)節(jié)安全隱患；加快建立健全安全生產(chǎn)責(zé)任和管理制度體系、隱患排查治理和風(fēng)險防控體系，加強(qiáng)監(jiān)管執(zhí)法和安全服務(wù)，堅決遏制重特大事故發(fā)生，切實維護(hù)人民群眾的生命財產(chǎn)安全［11］。針對該案例，建議對全國所有核設(shè)施的類似氣態(tài)流出物取樣監(jiān)測進(jìn)行排查。針對存在該問題的營運單位，建議采取以下措施。

4.1 完善質(zhì)保體系

營運單位必須制定并有效實施符合核設(shè)施所有安全活動的質(zhì)量保證大綱，營運單位及相關(guān)組織和人員必須遵守質(zhì)量保證大綱規(guī)定的要求。質(zhì)保體系運轉(zhuǎn)順暢，首先確保質(zhì)保體系“有效”，質(zhì)保體系的編制和審查必須要符合實際情況。質(zhì)保體系的建設(shè)要以保障核安全為導(dǎo)向，而不是為了應(yīng)付國家核安全局的監(jiān)督檢查。

4.2 增強(qiáng)技術(shù)水平

營運單位應(yīng)當(dāng)培養(yǎng)和鼓勵能夠通讀熟知安分報告的技術(shù)人員，切實理解、弄懂工藝實際及安全措施要求，保持探索的工作態(tài)度、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鞣椒ê突ハ嘟涣鞯墓ぷ髁?xí)慣，認(rèn)真梳理技術(shù)文件與實際不符的問題。應(yīng)當(dāng)持續(xù)開發(fā)先進(jìn)、可靠的核安全技術(shù)，充分利用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)成果，提高核安全水平。通過更為可靠安全的技術(shù)手段規(guī)避部分人為因素，如增設(shè)氣體流出物連續(xù)取樣監(jiān)測系統(tǒng)等。

4.3 加強(qiáng)核安全文化建設(shè)

營運單位要不斷推進(jìn)和加強(qiáng)核安全文化建設(shè)，形成嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)，培養(yǎng)員工的核安全意識，樹立正確的核安全觀。內(nèi)化于心，外化于行，將按章遵守變?yōu)樾袆幼杂X，將良好的工作作風(fēng)融入管理生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，補(bǔ)短板、強(qiáng)弱項，提高核安全管理水平。