(高清版)GBT 42141-2022 压水堆核电厂事故工况核岛厂房辐射防护设计准则

压水堆核电厂事故工况核岛厂房辐射防护设计准则2022-12-30发布2023-07-01实施国家市场监督管理总局国家标准化管理委员会I 12规范性引用文件 l3术语和定义 14通则 25事故工况源项 26基于事故工况期间厂房内工作人员安全的辐射防护 37事故工况期间厂房内设备及仪表的辐射环境条件 48事故工况下辐射分区 59事故工况辐射监测仪表报警阈值确定 5附录A(资料性)安全壳喷淋系统的去除影响 6附录B(资料性)释放到安全壳中各元素的份额 7附录C(资料性)事故期间从燃料中释放进入安全壳的元素份额 8ⅢGB/T42141—2022本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由全国核能标准化技术委员会(SAC/TC58)提出并归口。本文件起草单位：中国核电工程有限公司、中广核工程有限公司。1压水堆核电厂事故工况核岛厂房辐射防护设计准则1范围本文件规定了压水堆核电厂在事故工况下核岛厂房工作人员安全辐射防护设计、设备和仪表的辐射环境要求、事故工况下辐射分区以及监测仪表阈值等方面遵循的原则、方法和假设条件。本文件适用于压水堆核电厂事故工况下核岛厂房的辐射防护设计，其他堆型参照执行。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB18871—2002电离辐射防护与辐射源安全基本标准3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。事故工况accidentcondition偏离正常运行，比预计运行事件发生频率低但更严重的工况。注：事故工况包括设计基准事故和设计扩展工况。设计扩展工况包括没有造成堆芯明显损伤的工况和堆芯熔化(严重事故)工况。设计基准事故designbasisaccident导致核动力厂事故工况的假设事故。注1:这些事故的放射性物质释放在规定的限值以内，该核动力厂是按确定的设计准则和保守的方法来设计的。注2:按照事故发生频率，设计基准事故分为稀有事故和极限事故两类。严重事故severeaccident严重性超过设计基准事故并造成堆芯明显恶化的事故工况。人员可达性personnelaccessibility事故工况下，工作人员为了完成应急响应任务，需要进入或滞留在厂房内较高辐射水平的关键区域。注：关键区域辐射防护设计满足各项相关要求，以保证人员在完成应急任务中的辐射安全。辐射环境条件radiationenvironmentcondition事故工况下，设备和仪表所处环境的剂量率水平，以及在执行安全功能的时限期间所承受的累积辐2事故工况辐射分区radiationzoningunderaccidentcondition根据选取的典型事故，考虑事故释放源项及辐射后果，划分核岛厂房事故工况下辐射分区。报警阈值alarmthreshold基于工作人员的辐射防护考虑，对辐射监测仪表预先设定的一个或多个值，当测量值达到该值时仪表发出声、光警报，可提醒工作人员撤离或采取进一步动作。4通则4.1事故工况下核岛厂房的辐射防护设计应满足GB18871—2002中4.3.2.2、4.6.1的相关要求。4.2事故工况下，应以事故工况下核电厂的安全目标要求为基础，考虑安全功能，由此确立辐射防护目标，并将此目标实现于核电厂的设计特征中。辐射防护设计，应保证在所有运行状态下核电厂内的辐射照射或由于该核电厂任何计划排放放射性物质引起的辐射照射低于规定限值，且可合理达到的尽可能低。同时，应采取措施减轻任何事故的放射性后果。4.3本文件规定的事故工况下核岛厂房内辐射防护设计要求的内容主要包括事故后需要现场操作、维修或修理的人员可达性分析；事故后设备和仪表的辐射环境条件的分析评估；用于核动力厂事故管理的辐射监测系统的设计；应急响应人员可行的防护措施设计等。4.4事故工况下核岛厂房的辐射防护设计，应根据核电厂的设计特征，结合事故规程，选择典型并具有代表性的事故序列。4.5对于典型设计基准事故，在不同核岛厂房的释放源项及其放射性后果应能代表和包络其他的事故。对于设计基准事故，通常可包含大破口失水事故，蒸汽发生器传热管破裂事故和燃料操作事故。4.6对于严重事故，对应的事故源项应能代表该厂房内的其他事故。4.7应以关键区域辐射源项评价为基础，针对典型的事故(该事故应具有一定的包络性)分析事故工况下工作人员现场重要操作的区域或场所的辐射安全的可达性。4.8应以辐射源项评价为基础，针对典型的事故(该事故应具有一定的包络性)分析事故工况下关键设备及仪表的辐射环境条件。4.9安全壳内的辐射源项分析应包含安全壳喷淋、泄漏、衰变及自然去除等因素的影响。可根据事故后裂变产物在安全壳内的行为考虑其去除机制，也可参考附录A提供的简化模型估算喷淋对裂变产物的去除贡献。4.10事故后的辐射源项应包含包容在系统或设备中放射性核素的贡献，也应包含释放到厂房中的气载放射性核素的贡献，同时应分析厂房内的迁移。4.11对于设计扩展工况中没有造成堆芯明显损伤的工况，需结合事故序列评估事故源项并考虑相关的辐射防护措施。4.12针对事故工况下重要区域(例如控制室)的可居留性，事故后气体和液体取样措施设计、工作人员隐蔽场所和较低辐射水平场所的设置等可参照其他相关标准的要求。5事故工况源项5.1设计基准事故5.1.1设计基准事故中大破口失水事故工况源项。a)事故后，一回路冷却剂中的裂变产物以及堆芯燃料包壳间隙内的裂变产物会释放到反应堆厂3房。相对于堆芯释放源项，主冷却剂源项的影响较小，分析中可忽略。堆芯裂变产物从破损燃料包壳向安全壳的释放份额见附录B。b)事故后，反应堆厂房气载放射性核素可能从安全壳内泄漏到相邻的核岛厂房。对于具有双层安全壳的反应堆，事故后反应堆厂房气载放射性核素可能从内层安全壳泄漏到内外层安全壳之间(环形空间),从而泄漏至相邻的核岛厂房；或者从内层安全壳直接旁通泄漏到相邻的核岛厂房，对于安全壳内的辐射防护设计，可合理选择是否考虑泄漏；对于安全壳外的相邻核岛厂房，应评价气载放射性核素通过贯穿件等途径释放到其他核岛厂房的影响。c)考虑系统、设备、管道内的源项。若事故后安全注入系统进入再循环模式，安全注入系统和安全壳喷淋系统管线中的液体包含从堆芯释放的裂变产物，使得该系统设备及管道的放射性水平升高，因此应对液体源项进行分析，对反应堆厂房内及反应堆厂房外的影响进行评价。特别地，也可考虑再循环管线泄漏所导致的除反应堆厂房外其他核岛厂房中增加的气载放射性核素。5.1.2设计基准事故中蒸汽发生器传热管破裂事故工况源项。a)若没有或很少的燃料存在破损，则一回路主冷却剂中放射性核素浓度应与技术规格书所允许的最大冷却剂活度保持一致。应包括事故前碘峰和事故并发碘峰两种碘尖峰释放情况。b)假设事故后放射性惰性气体、碘和铯等通过破裂的传热管进入二回路系统，从而导致二回路放射性水平增加，应对二回路液体和蒸汽中的源项进行分析。c)假设泄漏到二回路的惰性气体直接进入到蒸汽发生器的气相中，其他核素如碘和铯等进入蒸汽发生器的液相，经蒸汽发生器二次侧给水稀释后，通过蒸汽携带进入气相并释放出去。5.1.3设计基准事故中燃料操作事故工况源项。a)应根据乏燃料组件的组件类型、初始富集度、燃耗深度以及运行历史，采用乏燃料组件首次运输到燃料储存区的最短时间，保守假定事故发生时乏燃料所含的放射性核素的总量。b)可适当考虑低pH值的乏燃料水池对放射性核素的滞留作用，以及燃料操作大厅的通风系统对乏燃料池释放的气载放射性的去除作用。c)应评价事故后释放到燃料操作大厅区域的厂房大气中放射性核素的活度，乏燃料池水中的放射性核素的活度，以及乏燃料水池净化冷却相关系统中的放射性核素的活度。5.2严重事故5.2.1严重事故工况下，反应堆厂房中的气载放射性核素可能通过贯穿件等途径泄漏到相邻厂房的大气空间中，应对释放的气载放射性核素的浓度和放射性后果进行评价。5.2.2严重事故工况下，位于反应堆厂房外的一些专设安全系统处于运行状态，系统中可能含有安全壳内的高放射性液体或气体，需要考虑系统、设备、管道内的辐射源项。5.2.3对于反应堆堆芯严重事故，严重事故期间从燃料中释放进入安全壳的元素份额见附录C。其他假设条件可参考5.1.1中的大破口失水事故的描述。6基于事故工况期间厂房内工作人员安全的辐射防护6.1应选取具有代表性的事故源项作为辐射防护设计基础，并考虑辐射后果及其分布进行相关防护设计。6.2事故工况期间，厂内工作人员需要接近核岛厂房内某些关键区域进行事故后的处理、取样或维修等操作，区域内的系统、设备或者厂房空间内可能存在放射性液体和气体，设计需要保证工作人员在区域的可达性。6.3应采取措施，将具有可达性要求的关键区域的气载放射性污染降低到最小程度。46.4应采取措施，尽量缩短在事故中完成相关操作期间工作人员受照的时间。6.5如果某些关键区域的可达性无法保证，则需要考虑采取相应的附加防护措施，例如在辐射源外增加屏蔽墙，设置远传或远程控制阀门使运行人员不必靠近进行操作等，以确保人员能够进入和停留在关键区域操作或维护重要设备，而所受剂量又保持在允许的范围内。6.6对于事故工况期间厂内工作人员到达关键区域的通行路径，在满足可达性要求的同时，需根据不同的通行路径分析人员所受总剂量，综合人员剂量和时间等，合理选择最优通行路径。6.7对于事故工况期间厂内工作人员需要接近的关键区域或房间，设计应保证房间易于辨识、标记清晰以及消除通道中妨碍厂区工作人员自由行走的一切障碍物。6.8设计基准事故期间造成的工作人员的受照剂量应不超过50mSv。对于没有造成堆芯明显损伤的工况DEC-A,通常也应满足该要求；对于堆芯熔化(严重事故)工况DEC-B,应适当完善屏蔽设计保证事故后工作人员的安全。7事故工况期间厂房内设备及仪表的辐射环境条件7.1一般要求7.1.1事故后需要保证运行功能的设备和仪表，应保证其耐受可能的高辐射水平的环境条件。7.1.2设计基准事故工况，应全面梳理并分析事故下需使用的设备和仪表；严重事故工况，应全面梳理并分析必需使用的设备及仪表。7.1.3应根据事故工况下厂房内的释放源项，包括系统、设备和管道中，以及厂房大气中裂变产物，对核岛厂房内事故工况下可用的设备及仪表所在位置处的辐射环境条件进行全面分析。7.1.4当对设备和仪表位置处的辐射环境条件进行分析时，应充分分析设备和仪表的耐辐照时间，以及设备和仪表具体布置位置，应合理分析裂变产物的滞留和去除。7.1.5当对设备和仪表位置处的辐射环境条件进行分析时，首先应确认设备或仪表是否仅对γ射线敏感，确认是否需考虑β射线的贡献。7.2安全壳内设备及仪表的辐射环境条件确定7.2.1可针对典型的事故种类的事故源项，并结合设备及仪表在事故工况下所需的运行时间，给出壳内包络的辐射环境条件。7.2.2应分析安全壳内裂变产物的分布，包括墙体和楼板沉积的裂变产物，以及空气中的裂变产物。7.2.3也可考虑设备及仪表所在的具体位置，进行精细化分析，给出具体位置处的辐射条件。7.3安全壳外设备及仪表的辐射环境条件确定7.3.1应分析设备及仪表的具体布置位置以及事故工况下所需的运行时间对辐射环境条件的影响。在不同的核岛厂房，选择具有包络性的事故进行分析。典型的对于安全厂房内设备及仪表的辐射环境条件，可考虑大破口失水事故中一回路冷却剂循环所引起的放射性；对于辅助厂房内设备及仪表的辐射环境条件，可考虑蒸汽发生器传热管断裂事故所引起的放射性；对于燃料厂房内设备及仪表的辐射环境条件，可考虑燃料操作事故可能导致的厂房内的恶劣的辐照条件。7.3.2可为安全壳外设备及仪表用于辐照鉴定的辐射环境条件设置典型的剂量阈值，低于该阈值的可不需考虑其辐射条件。7.3.3如果发生主蒸汽管道断裂事故，将对主蒸汽管道、隔离阀和给水隔离阀隔间的辐射环境条件产生一定影响。57.4安全壳隔离阀的辐射环境条件确定7.4.1安全壳外隔离阀的辐射条件可保守考虑与安全壳内设备相同。7.4.2除个别特殊的安全壳隔离阀外(如主蒸汽隔离阀),其辐射条件可保守地按照7.4.1执行。7.4.3对于一些特殊的安全壳隔离阀，其辐射条件的确定根据隔离阀的具体情况确定：a)安全壳隔离阀所在管线在安全壳内为闭式系统的，其阀体内部放射性条件应根据管线内流体的放射性确定；b)安全壳隔离阀所在管线在安全壳内为开放式且与安全壳大气直接接触的，其阀体内部放射性条件应根据安全壳内大气的放射性确定；c)安全壳隔离阀所在管线在安全壳内为开放式且通往安全壳内置水池(收集喷淋水)的，其阀体内部放射性条件应根据水池内水的放射性确定。7.4.4对于主蒸汽隔离阀，其阀体内部的辐射条件可根据事故情况下蒸汽发生器二次侧内水的放射性确定，其执行机构的放射性鉴定条件可根据所在区域的环境条件确定。7.4.5对于严重事故后需要长期动作的安全壳隔离阀门，应分析其所在安装位置的正常环境条件以及严重事故下长期的环境条件。8事故工况下辐射分区8.1事故工况下核岛厂房辐射分区的目的在于在事故工况下限制潜在照射的范围，以便于辐射防护管理，指导事故下干预操作的执行。8.2事故后工作应以辐射源评价为基础，针对严重事故源项和具有包络性的设计基准事故，确定适于事故工况的辐射分区，并设置相应的辐射区标志。8.3核岛厂房事故工况下的辐射分区，一方面，应包含系统设备或者管道中所含的高放液体或者气体，另一方面，也应合理评价事故后工作人员需要进入的区域的放射性气载污染。9事故工况辐射监测仪表报警阈值确定9.1事故工况下，为了保障工作人员的辐射安全，免受过量的辐射照射，应在核岛厂房的关键区域设置用于事故后高剂量率水平报警的辐射监测仪表，同时应能在主控室显示报警，以便提醒操作员和现场工作人员，进行相应的动作或者操作。9.2用于事故和事故后监测的固定式区域监测仪表的布置位置，应与事故工况下辐射分区密切关联，一般应布置在安全壳内，也可布置在核取样系统。9.3用于事故工况的辐射监测仪表应满足事故工况下所在位置处的辐射环境条件，其量程也应足够宽，以便显示事故工况下预期的最高剂量率。9.4用于事故工况的辐射监测仪表的报警阈值的确定，应综合分析工作人员的剂量限值和场外公众的放射性后果。6GB/T42141—2022(资料性)安全壳喷淋系统的去除影响A.1元素碘的壁面沉积去除系数按公式(A.1)计算。式中：λw——元素碘的壁面沉积去除系数，单位为每小时(h-1);A——湿润表面面积，单位为平方米(m²);V安全壳自由空间容积，单位为立方米(m³);Kw——传质系数，单位为米每小时(m/h),一般保守取值Kw=4.9m/h。A.2元素碘的喷淋去除系数按公式(A.2)计算。式中：λ。元素碘的喷淋去除系数，单位为每小时(h-1);Kg——气相质量传输系数，单位为米每小时(m/h);T——液滴下落时间，单位为小时(h);F——喷淋流量，单位为立方米每小时(m³/h);D——喷淋液滴的质量平均直径，单位为米(m)。单位体积安全壳大气中产生的溶液表面积可用6F/VD况