合肥光源重大维修改造项目

编制单位：中国原子能科学研究院社会经济状况本项目位于合肥市蜀山区中国科学技术大学西区西南角。蜀山区位于合肥市西南部，总面积246.83平方千米，总人口为60万人。其中常住人口54.45万，农业人口4.22万。截至2010年，全区地区生产总值完成260亿元，比上年增长17%。全社会固定资产投资完成336亿元，增长19.9%。财政收入突破10亿元大关，完成12.8亿元，增长42.5%，增幅创历史新高，其中中央财政收入3.6亿元,地方财政收入9.2亿元。农民人均纯收入9675元，增长10%。实现规模以上工业总产值191亿元、工业增加值72.1亿元、工业投资58.8亿元，均超额完成市考核目标。完成社会消费品零售总额118亿元，增长18.7%。非公经济迅速扩张，新增个体工商户2847户，新办私营企业2169家。环境质量现状调查辐射环境质量现状2013年3月，国家同步辐射实验室委托安徽省辐射环境监督站对该实验室工作区域及周围环境进行了辐射现状监测，监测结果如下：（1）实验室周围环境地表水中总α低于1Bq/L，总β低于10Bq/L；土壤中总α的范围在（245.6~389.5）Bq/kg，最高值出现在实验室北土壤；总β的范围在（653.2~793.6）Bq/kg，最高值出现在实验室北土壤。气溶胶中总α的范围在（0.25~0.26）Bq/m3，最高值出现在实验室北下风向；总β的范围在（1.7~1.9）Bq/m3，最高值出现在实验室北下风向。（2）实验室周围中子累积剂量低于1μGy（累积剂量时间为2个月）。（3）现有场址及周围环境进行的辐射现状调查表明：国家同步辐射实验室工作场所环境γ剂量率水平在（0.09~0.18）μGy/h，环境γ剂量率水平位于合肥市本底波动范围之内。一般环境质量现状大气环境质量根据《2011年合肥市环境质量状况公报》，2011年全市SO2年均浓度值均达到国家环境空气质量二级标准；NO2年均浓度值0.025mg/m3达到国家环境空气质量一级标准。全市总体PM10年均值为超过国家环境空气质量二级标准。声环境质量根据合肥市声环境功能区划，项目所在地区噪声功能区为2类。区域环境噪声（昼间）平均等效声级范围为37.9-67.9分贝（A），全年平均等效声级为54.5分贝（A），符合《声环境质量标准》（GB3096-2008）中2类区标准。工程分析与源项工程概况合肥光源原有工程规模合肥光源座落在安徽省合肥市南郊，中国科学技术大学西区校园内，占地约10公顷。1989年4月建成出光，是我国第一台专用真空紫外-软X射线同步辐射光源，属于第二代专用型同步辐射光源。改造前的合肥光源主要由一台200MeV直线加速器、一个800MeV电子储存环和14条光束线及实验站组成。改造后工程规模合肥光源重大维修改造项目主要内容包括储存环部分、注入器部分、光束线站及实验站部分和公共设施部分等四个方面。改造后的合肥光源工程由注入器系统、储存环、光束线及实验站组成。主要包括一台800MeV的电子直线加速器和800MeV的电子储存环及12条光束线。性能指标见REF_Ref358451870\h表31和REF_Ref356728943\h表32。表STYLEREF1\s3SEQ表\*ARABIC\s11改造后注入器的性能指标名称数值能量800MeV脉冲长度~10ps电荷量1nC能散度<0.5%脉冲重复频率1Hz表STYLEREF1\s3SEQ表\*ARABIC\s12改造后储存环的性能指标名称数值运行能量800MeV起始运行流强>300mA自然发射度<40nm·rad（标准模式）耦合度1~5%直线节数目8束流1/e寿命>5hrs运行中轨道慢漂<10%σx,y（5~10µm）年故障率<7%机器调整时间<6%污染源分析改造后的合肥光源主要由800MeV注入器系统和800MeV储存环构成，电子直线加速器主要作为注入器使用，建于半地下的隧道内以一定的仰角向地面上的储存环注入电子。它周围的辐射场由能谱很宽的韧致辐射和中子组成的混合场，与一般稳恒场不同，辐射剂量水平随装置的不同运行状态呈现很大变化，属瞬发辐射场。正常工况下，本项目的主要污染源包括瞬时辐射源、感生放射性和其他非放污染源。瞬时污染源主要指轫致辐射、天空散射。加速器束流损失后造成电磁级联簇射效应，产生轫致辐射。即电子与光子经与物质相互作用后，交互产生，降低能量。电磁级联在发展过程中少部分的高能光子还可以通过光核反应而产生中子。上述高能光子和中子均具有很强的穿透能力，穿过屏蔽墙的射线对人造成直接的辐射照射；储存环注入时由于电子损失而穿过屋顶进入天空的射线由于天空散射将对周围地面上的人员造成辐射照射。感生放射性主要是加速器构件的活化、隧道内设备冷却水的活化、隧道内空气的活化。其它非污染源指空气被电离后产生O3、NO2有害气体等。辐射防护与安全措施辐射安全联锁系统合肥光源辐射安全联锁系统的设计遵循“失效安全”“纵深防御”和“最优切断”原则，不但重要场所进行多重“冗余”设计，整个系统也为“冗余”。“急停”按钮和巡查“复位”按钮显目、易识别、容易到达。重要部位设置监控装置，辐射区域设置机器运行前警告和语音提示装置，控制台设置电子显示屏，用于显示辐射区域内的联锁装置工作状况。合肥光源辐射安全联锁系统改造后，增加PLC控制体系，更换原有陈旧和老化的器件和电缆，提高系统运行的安全性和可靠性。改造后的整个安全联锁系统分为注入器和储存环相互制约的两部分。主要包括钥匙控制、门禁控制、应急组装置、剂量报警系统和其他辅助装置等；联锁系统的核心是PLC控制体系，所有安全相关功能都通过故障安全（Fail-safe）（失效保护）的核心控制器执行。因此，对合肥光源安全设备设计故障安全联锁信号，并由安全联锁系统直接控制。在满足逻辑关系时，可单独运行。合肥光源运行时，对任何人为或意外的可引起辐照事故的事件，都将切断联锁，核心控制器将根据事先定义好的逻辑，中断其运行，保护人身安全。辐射监测系统合肥光源辐射监测系统包含两部分功能：环境剂量监测和区域剂量监测。合肥光源现有的两个环境监测站分别位于实验室南围墙和西围墙边，其位置合理，改造中这两个监测站位置不动，站内仍继续使用现有的环境γ探测器和环境中子探测器各一台，此外新增专用微型数据采集器一台，用于不间断地记录站内两台探测器的监测数据。专用微型数据采集器可以实时记录来自探测器的数据，并等待主机通过局域网调取。它自身的存储器至少可以保留一年的数据，且断电不丢失。储存环束流损失监测系统束流寿命作为衡量储存环性能的一个重要参数，直接关系到在储存环上开展的科学实验能否正常进行。而电子束流寿命的长短又与束流损失状况密切相关。基于此，国家同步辐射实验室研制了新型的束流损失监测系统，用于判断储存环束流损失发生的位置，以便采取措施延长束流寿命，提高机器性能指标。该系统采用在储存环内外侧成对安装探测器的方法，能够为真空系统判断泄漏位置提供有用信息，还在束流寿命研究等方面发挥了具有创新性的作用。如建成后在帮助研究和运行人员分析储存环束流损失分布和调整机器运行参数方面发挥了积极的作用。此外，该系统不介入真空室，不影响机器运行，它的运行还能为其他同类机器提供有用的经验，并为今后研制用于直线加速器或输运线的新型束损系统打下基础。火灾自动报警系统合肥光源火灾自动报警系统主要是由智能光电感烟探测器、线性光束感烟探测器、手动报警按钮、声光报警器、脉冲超细干粉灭火器、空气采样式及早期火灾探测器、疏散指示器和应急照明灯具组成。此外，光源区还放置了干粉灭火器、CO2灭火器、推车式CO2灭火器、推车式干粉灭火器等移动式灭火器材。当发生火灾时，首先启动报警系统的联动设施示警，迅速的与变电所人员取得联系，切断电源，防止事态扩大。初起火时，就近取用移动式灭火器材及时扑救，并通知相关人员进行现场处置。辐射工作场所分区根据GB18871-2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》规定，合肥光源辐射工作场所分为控制区和监督区，以便于辐射防护管理和职业照射控制。根据本项目特点及建筑物结构特征，辐射工作场所控制区包括：注入器隧道、输运线隧道、储存环屏蔽墙内区域（包括储存环棚屋和储存环内区域）；监督区包括：速调管走廊、储存环大厅与储存环屏蔽墙外区域。辐射屏蔽（1）注入器系统合肥光源加速器隧道和输运线隧道为半地下结构，隧道顶墙与各侧墙的建筑结构为0.5米混凝土，顶墙外为3.5m厚的土层。地下部分侧墙外为大地土壤，地上部分为等厚度屏蔽，各侧墙外均为3.5米的土层，束流正向墙外屏蔽土层厚度为6米，如REF_Ref359988494\h表41所示。加速器中心线距隧道两侧墙的距离为1.2m和2.3m，距离输运线隧道两侧墙的距离分别为0.92m和1.78m。输运线末端与地面之间开2.5×1×0.5m长方孔，长方孔上部有三角形斜面。该斜面两侧为斜三角形钢筋混凝土结构，上部为双层3cm钢板中间夹6cm的铅。表STYLEREF1\s4SEQ表\*ARABIC\s11合肥光源隧道屏蔽设计名称屏蔽设计方向屏蔽厚度加速器隧道和输运线隧道顶部0.5m混凝土+3.5m土层侧墙0.5m混凝土+3.5m土层束流正向墙壁0.5m混凝土+6m土层束流垃圾桶位于加速器末段，距离束流方向墙壁2m，其屏蔽结构即为加速器隧道的屏蔽结构。（2）储存环储存环大厅为混凝土墙，房顶结构为12cm钢筋混凝土+3mm铝板+8cm保温材料（岩棉）。储存环安装于储存环棚屋内，紧靠真空室安装5cm厚铅砖屏蔽，铅砖外为棚屋，棚屋净宽3.5m，净高3.0m，采用钢结构系统：为双层3mm钢板中间夹保温层。棚屋外建造全封闭30cm混凝土防护墙墙体高度2.5m，长墙墙厚30cm，短墙墙厚50cm，采用预制钢筋混凝土结构，根据辐射防护要求预制混凝土为企口状，能够保证储存环运行阶段实验人员的辐射安全。三废治理放射性废气及处理措施本项目所产生的放射性气体主要是由轫致辐射产生的中子与空气中稳定元素散裂作用所产生13N、15O、11C等放射性核素。改造后的加速器隧道和输运线隧道运行时不通风，产生的放射性气体进行自行衰变。在检修或其它必要的情况下，停机45min后采用自然通风的方式进行排风，冬季风速16m3/s，夏季风速8m3/s，隧道总容积为1800m3。每次通风时间约2h，每年通风不超过20次。放射性废液及处理措施本项目的放射性废液主要来源是活化的冷却水。冷却水为去离子水，去离子水在运行期间循环使用，不排放。如果由于设备维修等原因需要向外排放时，在排放前必须进行取样监测，满足国家相关规定的排放标准经审管部门批准后，才能排放。因此，合肥光源在正常运行时，放射性废液对环境的影响很小可以忽略。放射性固体废物及其处理措施合肥光源在正常运行期间产生的放射性固体废物主要为去离子树脂、换下的活化部件和去污用过的棉纱、手套，年产量不超过1m3。去离子树脂、手套以及棉纱等固体废物可暂存在合肥光源已建有的150m3的固体废物暂存库；换下来的活化部件根据其污染水平，分类存放于专用仓库中。暂存一定时间后，满足解控要求的经审管部门解控后按一般废物处理，不满足解控要求的作为放射性废物统一处理。安全管理辐射安全与环境保护管理机构中国科学技术大学国家同步辐射实验室建有健全的辐射安全与环境保护管机构，实验室主任负责人，全面负责辐射防护和安全管理的领导工作；小组成员由实验室部分高级工程师、研究员及实验师组成，具体承担辐射防护和安全管理的日常业务。辐射工作人员中国科学技术大学国家同步辐射实验室制定了辐射工作人员培训计划，从事辐射工作的人员必须参加辐射安全与防护培训，取得合格证书后才能上岗。另外，单位规定，新上岗及调入人员上岗前必需参加环保部门组织的辐射安全与防护培训，考试合格取得辐射安全与防护合格证后方可上岗。辐射监测为了监控装置和设施运行可能产生的直接或间接的辐射对设施周边环境的影响，保护环境，确保设施周围人员的健康和安全。国家同步辐射实验室制定了详细完善的辐射监测方案。监测内容包括场所监测、环境监测和个人剂量监测。（1）场所监测：合肥光源场所监测包括固定安装的剂量仪表和定期剂量巡测；（2）环境监测：本项目对环境污染的途径主要是空气，冷却水活化产生的放射性核素排放。由安徽省辐射环境监督站和安徽省卫生防疫站定期对周围环境土壤、气溶胶以及冷却水取样进行测量分析；（3）个人剂量监测：辐射工作人员将佩戴个人剂量计和个人剂量报警仪，每季度由科技办委托剂量防护组测定一次。本项目辐射监测计划见REF_Ref360783356\h表51。表STYLEREF1\s5SEQ表\*ARABIC\s11合肥光源辐射监测计划监测对象监测项目监测周期场所监测固定监测中子和γ剂量率实时巡测中子和γ剂量率一年2次土壤总α、总β定期冷却水总α、总β排放前辐射安全管理制度中国科学技术大学国家同步辐射实验室为了加强辐射安全管理，制定了《国家同步辐射实验室辐射防护安全管理暂行条例》、《放射性工作人员佩戴个人剂量计的规定》、《安全管理员和安全员职责》、《中国科学技术大学国家同步辐射实验室辐射安全应急预案》、《控制室（中央、水冷、直线）安全守则》等相关制度。辐射事故应急事故应急响应机构国家同步辐射实验室成立了突发安全事故应急领导小组，下设常务机构辐射安全应急办公室，负责统一指挥和组织突发安全事故的应急处理工作。领导小组设组长1人，副组长2人，成员共5人。根据突发安全事故的应急要求，领导小组可以随时调集人员，物资及交通工具，实验室内全体人员应大力支持和配合。各成员具体分工和职责如下：应急预案的制订中国科学技术大学同步辐射实验室已经制定了《中国科学技术大学国家同步辐射实验室辐射安全应急预案》，明确了辐射事故应急的组织机构、安全突发事故报告及处理程序、并对可能发生的突发事件以及事故应急处理方案和对策进行了详细的分析说明。应急培训针对应急管理工作中情况的变化和应急预案实施过程中发现的问题，原则上每年组织有关部门和应急管理负责人对总体应急预案、专项应急预案、部门应急预案进行修订和完善。发生重大、特别重大突发事件后，要总结实战经验及时修订完善相关应急预案。修订和完善后的应急预案按规定及时报备。应急演练针对实验室的重大危险源，每年制定应急预案演练计划，并根据计划，切实有效地组织员工开展应急预案的演练。改造过程的环境影响改造过程的辐射环境影响为确定实验室和拆除设备的污染辐射水平，实验室开展了辐射水平调查。拆除的旧设备中，加速器部分刮束器的辐射水平最高，其余设备放射性水平均在正常范围。储存环部分除注入点处个别部件的辐射水平高于本底一个量级外，其余均为本底水平。根据表面辐射水平对所拆除的设备进行分类，拆除的设备按照辐射水平的所属类别分类存放于专用仓库中，并按照辐射防护的要求进行监管。无放射性污染的机器设备材料也分类保管在大库内，待评估后按国家规定分别处理。通风管道、桥架、支撑等无放射性污染的辅助设备有序码放。改造过程中的非放环境影响项目在建设期间，对周围的环境产生影响主要包括废气和粉尘、造成、固体废物、废水等对周围环境的影响。通过加强施工现场管理，采取有效的防护措施，可以最大限度地减少施工期对周围环境的影响，满足国家相关法规标准的要求。建成运行后的环境影响辐射环境影响工作人员和公众的环境影响本项目正常工况下对工作人员和公众的主要辐射影响来自加速器运行时的瞬时辐射所致的外照射和感生放射性气载流出物所致的浸没外照射及吸入内照射。经计算分析，合肥光源正常运行时，工作人员可能受到的最大年剂量远低于本项目工作人员的剂量约束值2mSv/a。公众受到的最大年剂量低于本项目公众的剂量约束值0.1mSv。放射性液态流出物的环境影响合肥光源正常运行时可能产生的放射性液态流出物为冷却水。在正常运行工况下，本项目的设备冷却水水质为去离子水，循环使用，一般不排放。如果由于设备维修等原因需要向外排放时，在排放前必须进行取样监测，满足国家相关规定的排放标准经审管部门批准后，才能排放。因此，本项目放射性液态流出物对环境的影响很小可以忽略。放射性固体废物的环境影响合肥光源运行时产生的去离子树脂、手套以及棉纱等固体废物可暂存在合肥光源已建有的150m3的固体废物暂存库；换下来的活化部件根据其污染水平，分类存放于专用仓库中。暂存一定时间后，满足解控要求的经审管部门解控后按一般废物处理，不满足解控要求的作为放射性废物统一处理。因此，本项目放射性固体废物对环境的影响是可以接受的。非放污染物的环境影响合肥光源正常运行时产生的非放射性有害气体的排放浓度都远低于《环境空气质量标准》（GB3095-2012）中二级标准规定的排放浓度限值，对环境产生影响是可以接受的。事故工况下的环境影响加速器可能发生的最严重的事故是人员误入高辐射区造成的人身伤害事故。这类事故威胁运行人员的人身安全，但是不会对环境造成影响。合肥光源设有完备的辐射安全联锁系统，可以防止此类事故的发生。合肥光源可能发生的最大可信事故是停电事故，使正在运行的粒子束突然改变方向轰击到部件的某一点上，这种现象通常称为“灾难性的束流损失”。经计算，事故时工作人员所受剂量低于事故剂量控制值，对环境的影响是可以接受的。结论（1）合肥同步辐射光源是我国唯一一台专用真空紫外-软X射线光源，自建成后运行至今为国家重大战略需求和前沿基础科学研究提供了重要支撑。为了缩小与国际先进真空紫外同步辐射光源的差距，满足科研和用户的实际需求，国家同步辐射实验室对合肥光源进行重大维修改造，旨在通过改造大幅提升光源整体性能，使其各项指标达到国际同类光源的先进水平。项目建设符合国家相关的法律规定和国家产业政策，其获得的利益远大于辐射所造成的危害，符合“实践的正当性”。（2）对现有场址及周围环境进行的辐射现状调查表明：国家同步辐射实验室工作场所环境γ剂量率水平在（0.09~0.18）μGy/h，环境γ剂量率水平位于合肥市本底波动范围之内。地表水中总α低于1Bq/L，总β低于10Bq/L；土壤中总α的范围在（245.6~389.5）Bq/kg，总β的范围在（653.2~793.6）Bq/kg；气溶胶中总α的范围在（0.25~0.26）Bq/m3，总β的范围在（1.7~1.9）Bq/m3。（3）合肥光