核电厂房间空气污染检查流程建立

核电厂房间空气污染检查流程建立

杨宏野

江苏核电有限公司        江苏连云港         222000

摘要：核电厂存在其特殊性，厂内贮存的大量放射性可通过内照射和外照射两种途径对人体产生危害。因此，核电厂对放射性物质进行了严格的监管和控制，依据国家的法律、法规和标准，以及电厂自身的实际情况向国家生态环境主管部门提出放射性年排放量控制值，并依据国家生态环境主管部门的批复值进行排放控制。核电厂应采取一切可合理达到的措施对放射性废物实施管理，包括对所有废气的整体控制方案优化和从产生到处置的全过程的优化，力求保障个人受照剂量的大小、受照射的人数以及受照射的可能性均保持在可合理达到的尽量低水平，并有利于可持续发展。本文以核电厂发生过的房间空气污染为基础，分析核电厂房间空气污染的产生原因，并有针对性的建立检查流程，从源头上控制空气污染，保证房间空气污染影响最小，降低人员意外受照可能性，保障外部环境不被污染。

关键词：空气污染、污染原因、处置流程

1.引言

核能在发电过程中不直接排放空气污染物，是我国正在大力发展的清洁能源之一，从全燃料链角度考虑，核电排放的空气污染物约为煤电的2%，因此核电可以有效避免空气污染对人类健康的不利影响[1]。但核电厂存在其特殊性，厂内贮存的大量放射性物质。可通过内照射和外照射两种途径对人体产生危害。因此，核电厂对放射性物质进行了严格的监管和控制。法国Dampierre核电厂就曾发生过因空气污染导致的内照射事件。该电厂在一次换料大修中，一回路开口时，冷却剂中放射性碘超标，导致70余人产生体内131I污染，其中10余人的摄入量超过了年度控制限值1%[2]。因此在某房间发生空气污染时，及时对空气污染风险制订适宜的措施至关重要。本文建立了房间空气污染的检查流程，保障及时对污染情况进行处理。

2.核动力厂流出物排放要求

根据《核动力厂环境辐射防护规定》，核动力厂必须按每堆实施放射性流出物年排放总量的控制，对于3000MW 热功率的反应堆，其气态流出物控制值如下表1[3]。

表1 气载放射性流出物控制值

各核电厂会根据自身机组状态及源项分析结果，制定放射性流出物年排放量控制值，为防止因个别房间产生空气污染增加流出物排放量及增加对工作人员的照射风险，需考虑在个别房间出现空气污染时及时干预，防止污染物释放。

3.房间空气污染原因分析

3.1天然核素导致放射性升高

国内某核电厂曾出现反应堆厂房中气溶胶的体积活度上升，经取样分析，该气溶胶与一回路及其相关系统介质无关，空气污染核素主要为天然核素Pb-212、Pb-214、Bi-214，不包含一回路人工放射性核素。同时在线监测仪表监测气溶胶/碘/惰性气体体积活度无异常波动。由于混凝土中含有一定量的天然放射性核素Ra，Ra衰变后产生Pb、Bi核素，因此建筑材料混凝土是厂房空气中天然放射性核素的主要来源。

3.2 房间串气

存在空气污染的房间内的污染物可能来自于隔壁房间，污染物可通过密封性丧失的贯穿孔洞、贯穿件与墙体间破损的密封、丧失气密性的地漏或墙体破损处产生扩散。国内某核电厂曾出现污染物通过密封性丧失的贯穿孔洞窜至隔壁房间的实例。

3.3通风异常

核电厂为保障通风，控制区房间维持负压，空气通过余压阀溢流到房间，房间内气体通过排风系统排出。保证空气的流动方向由较“干净”的房间吹向较“脏”的房间。一旦出现房间通风异常，房间内设备不可控释放出的污染物无法净化，经长期积累将导致房间空气污染持续升高。

3.4取样手套箱外漏

核电厂为保障一回路水质无异常，往往会在控制区内设置有取样手套箱，该手套箱均维持负压状态，且比房间内负压更大，保障了手套箱内气体不会泄漏入房间，当取样手套箱不密封时，将导致取样时放射性气体外溢。

3.5储罐气封密封性降低

对于标准气封，以下图1气封为例，正常情况下，水箱气封中的水补充至下部溢流孔下沿，当水箱存在压力波动，水箱压力变大时，气封中的水从溢流孔溢出，导致气封密封能力变差，压力变小时，会导致气封中的水被抽如水箱，导致气封存水减少，造成气封失效，最终在水箱内压力升高阶段放射性气体外溢。

图1 标准气封

3.6房间地漏异常

与含硼水取样相关的排水地漏，排水排至地漏水封之前，在取样排水进入地漏的同时，放射性气体进入房间，而且放射性液体存在地漏水封中，随着水封内液体的蒸发，放射性气体也会进入房间，见图2。

当地漏密封性变差，即：地漏存在破损、地漏缺少垫圈、水封挡板安装错误、水封挡板存在泄漏、水封内存水量变少，均可能导致在下游储罐压力波动的情况下，放射性气体也会返至房间。

图2 房间地漏

3.7设备外漏

房间内与放射性气液相关的设备存在外漏时也可能造成房间空气污染，根据核电厂检查经验，重点位置为：设备的法兰、螺丝口、阀门阀杆、仪表连接处，管线焊口，见图3。

图3 设备外漏

3.8设计缺陷

房间内存在对空管线，在某些特定工况下产生泄漏。例如国内某核电厂沸石干燥器再生时，为防止系统压力超限，设置的泄压管线排至房间，导致该再生工况下，污染物排放至房间内。

4.房间空气污染检查流程

根据分析出的结果及国内某1000MW级核电厂实际验证，可通过以下检查方式确认污染物来源进行维修，经过在核电厂的实践，检查处理方式行之有效，能够及时准确的消除房间空气污染。

1)关注厂房气溶胶/碘/惰性气体体积活度是否异常，空气取样分析核素，判断是否含有人工核素；

2)分析隔壁房间空气污染程度，以确认真实的污染来源，并对贯穿孔洞、贯穿件与墙体间密封性、地漏及墙体破损进行检查，并开始对污染来源房间进一步检查；

3)对房间通风进行检查：抽风系统阀门是否打开、抽风系统运行参数是否正常、房间负压是否正常、房间风阀是否可以自由活动、房间门密封性是否正常、根据设计要求，测量房间通风风量；

4)取样手套箱检查：手套箱负压是否正常、手套箱通风是否正常、侧面柜门是否已关闭；

5)水箱水封气封检查：检查水封气封是否存在外漏、检查水封气封底排阀是否关闭、及时对水封及气封进行补水；

6)房间地漏检查：地漏补水、地漏阀门及时关闭、检查安装密封胶圈、地漏补水后观察水封中水能否储存，若无法存水，需针对水封挡板安装及泄漏进行检查；

检查地漏排水管线连接方式，若接至水封之前，可考虑技改，见图4；

图4 房间地漏改造

根据房间空气污染情况，可考虑覆盖塑料布或增加闭水气囊封堵检查；

7)房间设备检查：检查设备的法兰、螺丝口、阀门阀杆、仪表连接处、管线焊口，目视是否存在水渍或硼结晶，必要时使用检漏液或保鲜膜覆盖检查；

在确认房间内设备可能存在外漏且在线检查无法确认漏点的情况下，考虑进行打压查漏；

8)设备安装检查：检查房间内是否存在对空管线，并核实是否可能释放放射性气体；

9)其他措施：房间抽风口增加过滤纸降低通风中空气污染程度，见图5；使用净化小车对房间空气污染物进行净化。

图4 通风口增加滤纸

5.结论

经过对国内某1000MW核电厂经验及现场设备分析，总结出房间空气污染可能原因：天然核素导致放射性升高、房间串气、通风异常、取样手套箱外漏、储罐气封密封性降低、房间地漏异常、设备外漏、设计缺陷。在核电厂实施过程中，发现针对这些原因建立检查流程并实施，可及时准确的消除房间空气污染，从源头上控制空气污染，保证房间空气污染影响最小，降低人员意外受照可能性，保障外部环境不被污染。

参考文献：

[1]、夏凡，空气污染排放视角下中国核电的健康效益，核安全，2020,19（1）：50-56.

[2]、顾景智．大亚湾核电厂辐射源项控制的实践 ［J］．辐射防护，2004，24（3-4）：227．

[3]、GB 6249-2011 核动力厂环境辐射防护规定.环境保护部，2011.4-5.