《压水堆燃料破损下辐射防护全周期管控导则》（征求意见稿）

5T/CNEAXXX-XXXX压水堆核电厂燃料破损工况全周期辐射防护导则本文件规定了压水堆核电厂在燃料破损状态下的辐射源项控制和防护措施，以及具体的实施方法。本文件适用于发生燃料破损的压水堆核电厂，在功率运行及换料大修期间的辐射安全管控。本文件不适用核事故应急工况下的管控。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电离辐射防护与辐射源安全基本标准NB/T20185压水堆核动力厂厂内辐射分区设计准则3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1辐射控制区Radiationcontrolarea在辐射工作场所划分的一种区域，在这种区域内要求或可能要求采取专门的防护手段和安全措施，以便控制在正常工作条件下控制正常照射或防止污染扩展，并预防潜在照射或限制其程度。3.2源项Sourceterm辐射源项是指人员作业期间产生辐射剂量的所有放射性核素。压水堆辐射源项通常可分为裂变产物、活化产物和锕系元素。裂变产物是由裂变反应直接产生的；活化产物是由中子辐照本来没有放射性的基材而产生的；锕系元素是由燃料芯块中子俘获衍生的重核素。3.3燃料破损Fueldefect燃料破损指反应堆核燃料包壳出现破损，会导致本来包容在燃料包壳内部的核素释放到冷却剂中。大多数情况下，裂变产物和锕系元素都被包裹在燃料芯块和包壳内部，活化产物对工作人员的辐照剂量贡献最明显，包括钴、银、锑等元素的放射性同位素。当燃料包壳破损时，6T/CNEAXXX-XXXX部分裂变产物，如惰性气体、碘同位素会释放到冷却剂中。有些燃料包壳发生较严重的破损后，还会进一步释放锕系核素，存在内污染的风险。燃料破损源项存在一定的辐射危害，不仅会直接产生外照射，在防护不当的情况下还可能造成内照射。3.4辐射监测系统RadiationmonitoringSystem电厂辐射监测系统，用于对工作场所剂量率的监测、三道屏障完整性的监测、通风系统中气载放射性的监测、事故后的监测和电站放射性流出物的监测，以达到保护工作人员、公众的安全和健康以及保护环境的目的。控制区出入监测系统，对工作人员的个人剂量及进出控制区人员、进出厂区的人员和车辆、使用过的衣物、需携带出控制区的小物品的表面污染等进行监测和管理。4监测与评价机组出现燃料破损后，燃料组件内部的裂变产物会释放到回路内。造成的主要辐射风险有：总源项增加导致环境剂量率升高，裂变气体泄漏导致空气污染风险增大，重裂变核素释放到回路导致α表面污染增大。4.1冷却剂取样监测正常运行期间，定期对一回路水中核素活度进行取样检测。燃料包壳完整性评价所需的核素数据主要是I核素，Xe核素以及总惰性气体活度等。在压水堆核电厂正常运行期间，燃料棒发生破损时通常具有如下特点：在机组功率稳定期间，冷却剂中惰性气体或碘的活度快速增大；在机组功率快速变化时，冷却剂中碘活度快速增大；冷却剂中惰性气体、碘的特征比值发生明显变化（如131I/133I、133Xe/135Xe），达到燃料棒破损的范围；若包壳破口较大，一回路可连续检测到134I、134Cs、137Cs以及锕系核素如239Np因而主要通过反应堆冷却剂系统内定期测量的裂变产物活度，来评价堆内燃料棒的完整性及燃料棒破损后的主要特征。4.2冷却剂连续监测在冷却剂取样监测系统、化学与容积控制系统设置高分辨率能谱分析系统。能够保障机组功率运行期间连续监测到辐射源项变化。谱分析频率建议在10min~1h。数据实时传输到工程师站，及时预警裂变核素异常（如I、Xe、Kr、Cs、Np的同位素）。对出现裂变特征核素变化的机组，参考4.1原则启动燃料破损研判。对于认定为燃料破损的机组开展燃料破损下的辐射防护控制。4.3辐射监测对压水堆燃料破损机组，需要加强对控制区的辐射状态监测。及时发现辐射状态变化，并加以控制。对于辐射水平超过所在分区上限的情况，对该区域进行升级管控。对于碘污染超过50Bq/m3（0.07DAC）的情况，对该区域限制人员进入或佩戴碘防护面罩进入。日巡检：每日对辐射控制区的房间开展巡检测量（一周一循环）。测量对象为反应堆厂房以外的控制区主要房间的区域剂量率，并巡查异常。周测量：每周完成一次特定点位的辐射水平测量。测量对象为反应堆厂房以外冷却剂流经系统、三废系统等系统，选择代表性点位的接触剂量率，以及环境剂量率。7T/CNEAXXX-XXXX月度测量：每月对代表房间开展空气污染监测。测量对象为反应堆厂房以外冷却剂流经系统、三废系统等系统所在区域。年度验证测量：每年年末对辐射控制区内所有非红橙区房间开展辐射分区验证。燃料破损专项巡测：电厂辐射监测系统每日巡盘分析：每日对电厂辐射监测系统数据进行巡盘分析，以便及时发现因为燃料破损引发的辐射异常。包括冷却剂监测通道、厂房通风气载放射性通道、气体流出物监测通道。化学与容积控制系统过滤器辐射测量：机组上行和下行过程加强测量和巡视，达到2Sv/h（表面接触剂量率）或压差更换阈值，及时进行更换。大修辐射指数测量：大修阶段需要对主要冷却剂流经系统及其影响区域进行剂量率测量，对各点位测量后进行加权平均，得到各系统或区域的辐射指数。测量节点根据机组状态变化，设置在下行热停阶段，氧化净化停最后一台主泵，排水到低低水位后。5行动水平5.1功率运行期间空气污染防护机组发生燃料破损后，当达到以下条件之一，必须进行区域管控升级。n突破化学技术规范碘和惰性气体的正常运行（技术规范一区）边界，参考水平：133Xe当量限值8E4MBq/t，131I当量限值4E3MBq/t。n空气污染导致空气放射性监测通道发生报警或趋势性异常上升。n冷却剂流质相关设备密封性异常，导致潜在泄漏风险。对区域进行升级管理，人员需要佩戴碘防护面罩进入影响区域。包括但不限于以下设备所在区域：主冷却剂系统：稳压器、泄压箱。化学与容积控制系统：容控箱、加氢站。核回路取样系统：核岛实验室手套箱。废气处理系统：压缩机、废气处理系统衰变床或储存罐。冷却剂回收系统：气水分离器、压缩机、除气器。核岛排气和疏水系统：冷却剂废液收集地坑。5.2大修下行裂变产物净化当次临界后碘峰值超过4000MBq/t，推迟主回路除锂到120℃左右平台。以执行热停碱性控制，提高碘净化效率。根据降温降压后碘氙反弹情况。在170℃~180℃设置高温净化平台，净化目标：133Xe<4000MBq/t；131I<2500MBq/t。以减少沉积源项。5.3大修期间停运最后一台主泵标准主泵停运后，主回路放射性搅混和流通能力下降，导致冷却剂净化效率下降。应当制定足够低的净化标准，以降低大修期间的机组辐射源项。以下为压水堆机组停主泵限值标准计算方法：58Co限值：以水池满水期间，堆水池上方1m处环境剂量率25μSv/h控制。反算充水稀释前的58Co浓度。133Xe当量限值：按照冷却剂残留气体释放到反应堆厂房，总混合空气污染导出浓度小于0.1DAC（或厂房电厂辐射监测系统气载通道限值）。8T/CNEAXXX-XXXX131I当量限值：按照冷却剂残留气体释放到反应堆厂房，总混合空气污染导出浓度小于0.1DAC（或厂房电厂辐射监测系统气载通道限值）。氧化净化期间为保障氧化性，应主回路含氧量保持在3ppm以上，视消耗情况及时补充双氧水。5.4开启压力容器顶盖标准开盖的133Xe当量和131I当量限值，参照5.3停最后一台主泵限值。5.5α污染防控行动水平在机组功率稳定的运行阶段，当134I＞2000MBq/t或239Np高于测量检出限时，认为存在可能的α污染扩散风险。应当启动以下α污染特别防护措施。下行达到维修停堆后，对压力容器顶盖内侧、蒸汽发生器水室等点位进行取样测量。如果取样测量点的α污染水平>8Bq/cm2(α污染污染监测仪计数对该机组启动人员α污染监控措施。包括：现场人员和设备污染测量，在β测量基础上，增加α污染监测。开口作业搭制防污染工作区，人员穿戴标准污染防护服和气溶胶呼吸防护措施。机组产生放射性废物后，专门收集处理，提供α污染信息给废物处置厂。控制区边界增加α测量要求。包括人员和物品出控制区。监测α表面污染水平小于0.04Bq/cm2，方可认定无污染正常出控制区。6控制措施6.1源项控制6.1.1运行过程机组控制结合源项控制机理和机组特点，为控制燃料破损源项，运行阶段主要执行以下措施：尽量保持机组稳定运行，避免功率剧烈波动，以控制裂变产物向冷却剂释放。在大多数时间内将化学与容积控制系统配置为双泵运行，即下泄流量最大，以增加净化能力。加强净化效率监测，及时更换过滤器和除盐床。当惰性气体浓度较高时，停堆前临时启动除气回路。参考4和5，定期监测燃料破损源项影响区域的辐射水平和空气污染水平。必要时，及时升级管控规则。6.1.2停堆过程机组控制停堆下行，以有限时间内降低残留源项为目标。在保障机组裂变产物符合标准的基础上，尽量降低机组辐射水平和污染。源项的去除主要依赖于对应核素的物理化学性质。冷却剂中裂变源项有133Xe、85Kr、131I、134I、137Cs等核素，最主要是惰性气体和碘。对冷却剂有净化能力的主要是化学与容积控制系统、冷却剂回收系统、废气处理系统等系统。惰性气体基本不发生化学反应，在冷却剂中以单质形态存在，水中溶解度较低，加热可加速除气。推荐启动冷却剂回收系统除气子系统以及容控箱吹扫等方式去除。碘单质不利与净化，容易沉积残留。高温碱性环境有助于碘单质向离子态转化，以提高净化效率，降低沉积源项。应结合下行反弹峰值，合理设置净化平台。具体停堆过程执行以下行动。在次临界后对碘峰进行跟踪，当次临界后碘峰值超过4000MBq/t，推迟主回路除锂到120℃左右，以执行热停碱性控制。期间尽量保持化学与容积控制系统大流量运行，并持续根据降温降压后碘氙情况,推荐在170℃~180℃设置高温净化平台，净化目标：133Xe<4000MBq/t；131I<2500MBq/t。在尽量高的温度净化减压峰，以减少沉积源项，控制辐射水平。9T/CNEAXXX-XXXX在80℃/24.5Bar平台，立刻加双氧水强制氧化，保持化学与容积控制系统大流量投运。期间主回路尽量保持70℃,适当延长主泵运转时间。以减少腐蚀活化产物沉积，控制辐射水平。停主泵后开压力容器顶盖前，保持化学与容积控制系统大流量运行，保持主回路含氧量。必要时投运冷却剂回收系统除气或容控箱吹扫以控制惰性气体含量。6.2现场控制6.2.1功率运行期间因燃料破损情况下气态裂变产物将会从燃料棒中释放进入主回路，并通过主回路边界部分释放到厂房。功率运行期间，辐射风险并不稳定。一方面，燃料破损程度会发生演变，另一方面，设备运行过程的泄漏量变化。因为有必要对运行阶段的辐射状态持续监测与控制。具体行动如下：对冷却剂和气载放射性监测电厂辐射监测系统通道，进行巡盘和监视。巡测辐射水平，区域管控升级。参考4.3。加强人员进入HRA厂房进出管控，进行空气污染防护。辐射控制区空气污染风险分级管控。进入存在潜在泄漏风险或曾发生过泄漏的房间（已分析系统设备可能存在碘风险）须佩戴半面罩加碘滤盒。参考5.1。辐射防护需对计划工作提前进行风险识别与管控。辐射防护需对计划工作提前进行风险识别与管控。重点关注放射性设备开口可能带来的碘、气溶胶等内污染风险，对高风险作业设立辐射防护控制点。6.2.2大修期间当停机检修过程中主回路设备陆续打开，大量气载放射性核素将离开主回路进入检修人员的工作环境。这些放射性气体可能非预期释放，导致人员非计划照射、引发电厂辐射监测系统超阈值报警、造成电厂超标排放等异常。此外，严重燃料破损机组还会产生α污染风险。因而有必要对大修期间辐射工作进行管控，主要关注点如下：n停机检修前的准备工作确认通风系统的碘过滤器效率试验计划和结果,确保通风系统对碘的净化效果。根据大修检修工作量，准备足够数量碘过滤面罩。准备足够数量的高效、碘风机。准备足够数量的移动式空气污染监测设备，并进行空气污染监测仪表报警阈值设置。准备足够数量的移动式放射性碘监测仪。持续对反应堆厂房气载放射性监测电厂辐射监测系统通道进行巡盘和监视。在停堆前排空反应堆厂房对空地坑，减少对环境释放的空气污染贡献。n热停平台启动碘监测仪、气溶胶监测仪更换滤盒，每7天更换1次，确保监测仪表维持良好性能，避免误报。启动化学与容积控制系统过滤器监测通道抄表工作，跟踪化学与容积控制系统过滤器辐射水平变化趋势。根据运行指令提前隔离和管控一回路吹扫、介质暂存受影响的区域，人员进入需佩戴碘防护面罩。n一回路降温降压继续监测化学与容积控制系统过滤器辐射水平，如达到预警值，立即启动更换。检查确认除气、吹扫以及传水等操作影响的区域处于受控状态。n反应堆厂房通风系统投运T/CNEAXXX-XXXX在反应堆厂房通风系统投运过程监控电厂辐射监测系统厂房监测和烟囱监测通道读数，防止投运过程中导致报警。n氧化净化在氧化净化后期为了让气体裂变产物从燃料中充分释放，并确保后续开大盖的放化条件，尽可能多地减少主回路中I和Xe的量，具体控制步骤按照机组下行化学和源项控制方案执行。从辐射风险管控和评价角度，应做如下事项：提前隔离氧化净化影响区域，设备间隔离。调整冷却剂电厂辐射监测系统监测通道阈值，进行实时监盘。氧化净化结束停主泵限值参考5.3。n拆除热电偶密封拆热电偶前保障压力容器顶盖顶部排气充分。提醒要求：前四个热电偶（按圆周分布）逐个拆除。待释放后确认无报警或异常，再执行后续工作。防护措施：拆热电偶密封前，投运移动式碘和气溶胶监测仪表进行监控。直接拆机械密封人员戴气面罩。n开压力容器顶盖确认一回路放化指标符合开压力容器顶盖的限值要求。参考5.4。从起吊大盖期间，保持惰性气体、气溶胶、碘监测仪表投运状态。大盖吊离19.5m，关闭气体监测仪表。大盖缓慢起吊，期间监视电厂辐射监测系统厂房监测通道和烟囱监测通道变化趋势，满足条件后可正常吊至大盖储存间。开大盖期间，就地工作人员人员和环吊司机佩戴碘防护面罩，进入水池底部人员戴气面罩。大盖存放间房间提前布置碘风机，并保持投运。n维修停堆期间α污染防护当根据主回路134I、239Np的放化数据判断需要进行辐射防护α测量时，按照5.5要求监控。现场防护措施具体如下：在大修机组控制区内公共区域（辐射防护待工点、气闸门口、工具库、主通道等）及部分污染区出入口等，补充布置α表面污染测量仪表，要求人员在监测β表面污染同时监测α表面污染，α表面污染报警阈值设定为0.04Bq/cm2。主要防护措施如下：有条件时安排对α污染设备或场地进行去污。对于高、中α污染扩散风险的工作，有条件时尽可能搭制负压装置或防污染SAS（负压工作棚布置防表面污染和空气污染的附加防护用品，工作人员佩戴气面罩或全面罩等呼吸保护装置。对于低α污染扩散风险工作，现场布置污染场地和防污染附加防护用品，人员佩戴碘防护面罩。α污染场地出口增加防α污染扩散的标识，布置α污染测量仪表。场地进出人员、工具、设备等都需经过α污染测量。对于高和中α污染扩散风险的工作，当天工