于群利，韓 鵬，曾韻韜，張 帆，祝趙棟

（中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江嘉興 314300）

0 引言

鈷-60是重要的放射源，廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)和醫(yī)療等領(lǐng)域。重水堆電站采用鈷-59棒作為堆芯功率調(diào)節(jié)棒，因調(diào)節(jié)反應(yīng)堆功率而吸收中子后轉(zhuǎn)化為鈷-60，不需要額外消耗核燃料。重水堆機(jī)組每個運(yùn)行周期執(zhí)行的鈷調(diào)節(jié)棒更換工作就是將在堆芯經(jīng)輻照后的鈷-60棒從反應(yīng)堆取出，爾后回裝新的鈷-59調(diào)節(jié)棒，滿足我國工農(nóng)業(yè)發(fā)展和醫(yī)療事業(yè)發(fā)展對工業(yè)鈷源和醫(yī)用鈷源的需求，大幅降低了對國外鈷-60的依賴。

鈷調(diào)節(jié)棒更換的流程為：鈷調(diào)節(jié)棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)拆除→安裝屏蔽組件→對接屏蔽容器→遠(yuǎn)程操作從堆芯取出鈷-60棒→屏蔽容器攜帶鈷-60棒吊離堆頂轉(zhuǎn)運(yùn)至乏燃料水池→將新的鈷-59棒裝入堆芯→回裝鈷調(diào)節(jié)棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)。

鈷調(diào)節(jié)棒更換屬于堆芯設(shè)備檢修的高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)，為了加強(qiáng)工作過程中的風(fēng)險(xiǎn)管控，本文從專用工具可靠性管控、人員操作技能管控、組織運(yùn)轉(zhuǎn)模式管控、現(xiàn)場實(shí)施管控、輻射防護(hù)管控和其他風(fēng)險(xiǎn)管控等方面進(jìn)行闡述，對重水堆電站鈷調(diào)節(jié)棒更換工作的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行人為干預(yù)，降低鈷調(diào)節(jié)棒更換過程中多重風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率。

1 鈷調(diào)節(jié)棒更換過程中的風(fēng)險(xiǎn)分析

鈷調(diào)節(jié)棒更換過程中涉及的風(fēng)險(xiǎn)類型較多，主要有：

（1）近20 t的屏蔽容器的吊裝風(fēng)險(xiǎn)，且屏蔽容器需在半空中豎直、水平翻轉(zhuǎn)。

（2）重水堆機(jī)組主慢化劑系統(tǒng)開口作業(yè)，有異物落入反應(yīng)堆堆芯風(fēng)險(xiǎn)，且極難取出。

（3）單根鈷-60棒活度達(dá)到1016 Bq，人員轉(zhuǎn)運(yùn)有接受外照射的風(fēng)險(xiǎn)。

（4）鈷調(diào)節(jié)棒取出過程中，會伴隨高濃度氚的主慢化劑重水蒸汽溢出，防護(hù)不當(dāng)有大量攝入人體，導(dǎo)致人體內(nèi)照射的風(fēng)險(xiǎn)。

（5）鈷-60棒取出和卸入乏燃料水池有發(fā)生場地松散污染和擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)。

（6）鈷調(diào)節(jié)棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)拆除過程中，堆芯氫溢出，有發(fā)生氫爆風(fēng)險(xiǎn)。

2 鈷調(diào)節(jié)棒更換過程中的風(fēng)險(xiǎn)管控措施

基于前文中描述的鈷調(diào)節(jié)棒更換過程中的風(fēng)險(xiǎn)類型，從前期準(zhǔn)備和現(xiàn)場實(shí)施階段具體闡述該項(xiàng)工作的風(fēng)險(xiǎn)管控措施。

2.1 專用工具可靠性管控

鈷調(diào)節(jié)棒更換工作使用的各類專用工具有百余種，鈷調(diào)節(jié)棒更換工作前，需按照工器具臺賬和維護(hù)保養(yǎng)計(jì)劃，對專用工器具進(jìn)行定期檢查及維護(hù)保養(yǎng)，以保障大修鈷調(diào)節(jié)棒更換使用的專用工具的可靠性及可用性。

2.2 人員操作技能管控

人員操作熟練程度直接決定了實(shí)際工作的效率和實(shí)施過程中接受的劑量，為加強(qiáng)對人員操作技能的管控，需在鈷調(diào)節(jié)棒更換正式實(shí)施前期，對人員進(jìn)行為期一個半月的理論學(xué)習(xí)和專業(yè)的模擬操作培訓(xùn)，培訓(xùn)通過才能獲得相應(yīng)工作授權(quán)，方可參與現(xiàn)場工作。

2.3 組織運(yùn)轉(zhuǎn)模式管控

為保證大修鈷調(diào)節(jié)棒更換工作的順利開展，項(xiàng)目組成立專門的組織機(jī)構(gòu)，機(jī)械、電氣、儀控、起重、輻射防護(hù)等各專業(yè)設(shè)置專業(yè)工作負(fù)責(zé)人，由項(xiàng)目組長總負(fù)責(zé)。每月至少召開1次項(xiàng)目組協(xié)調(diào)會，各專業(yè)工作負(fù)責(zé)人匯報(bào)各專業(yè)近期工作進(jìn)展和需協(xié)調(diào)事項(xiàng)，并形成會議紀(jì)要，制定會議行動，行動責(zé)任到人。組織機(jī)構(gòu)中，設(shè)置專門安全員，負(fù)責(zé)對工作全過程安全情況進(jìn)行監(jiān)督，并提出安全建議；設(shè)置專門質(zhì)保員，負(fù)責(zé)對工作全過程質(zhì)量情況進(jìn)行監(jiān)護(hù)，并提出質(zhì)保建議。

2.4 工作過程管控

工作過程管控主要包括操作模式管控、人員操作管控、操作風(fēng)險(xiǎn)管控。

2.4.1 操作模式管控

鈷調(diào)節(jié)棒更換工作采用兩班倒的工作模式，每班工作8 h，整體更換期間有兩個半天執(zhí)行工器具的維護(hù)保養(yǎng)，以確保工器具的可靠性。工作組人員明確分工，交接班會安排專門的時間段集中召開，項(xiàng)目工程師對交接班會總負(fù)責(zé)。

2.4.2 人員操作管控

鈷調(diào)節(jié)棒更換現(xiàn)場實(shí)施是由堆頂操作組、轉(zhuǎn)運(yùn)組和遠(yuǎn)程控制組3個工作小組密切配合完成的。堆頂操作組負(fù)責(zé)鈷-60棒的取出，對堆頂驅(qū)動機(jī)構(gòu)反應(yīng)性控制平臺區(qū)域負(fù)責(zé)；轉(zhuǎn)運(yùn)組負(fù)責(zé)鈷-59棒的轉(zhuǎn)運(yùn)和鈷-60棒的轉(zhuǎn)運(yùn)和入水，對裝有鈷-60棒及屏蔽容器轉(zhuǎn)運(yùn)路徑和鈷-59棒的轉(zhuǎn)運(yùn)路徑負(fù)責(zé)；遠(yuǎn)程控制組通過遠(yuǎn)程攝像頭現(xiàn)場監(jiān)控堆頂操作組和轉(zhuǎn)運(yùn)組現(xiàn)場操作，并對現(xiàn)場操作全過程和現(xiàn)場周圍環(huán)境進(jìn)行監(jiān)護(hù)。遠(yuǎn)程控制組通過現(xiàn)場集裝箱逐步宣讀規(guī)程操作內(nèi)容，堆頂操作組現(xiàn)場執(zhí)行，遠(yuǎn)程控制組監(jiān)護(hù)堆頂操作。

2.4.3 操作風(fēng)險(xiǎn)管控

現(xiàn)場實(shí)際操作過程中涉及的操作風(fēng)險(xiǎn)主要為吊裝風(fēng)險(xiǎn)和防異物風(fēng)險(xiǎn)，工作管控措施如下：

（1）吊裝風(fēng)險(xiǎn)主要為接近20 t的屏蔽容器的吊裝、轉(zhuǎn)運(yùn)及多次水平、豎直翻轉(zhuǎn)，屏蔽組件在堆頂?shù)牡跹b。風(fēng)險(xiǎn)管控措施：①編制屏蔽容器專用吊裝方案；②起重司機(jī)、起重指揮持有效特種作業(yè)操作證上崗；③起重指揮現(xiàn)場開工前檢查所使用吊索具檢定有效期適用，吊索具無磨損等異常；④項(xiàng)目組配備專職安全員，對鈷調(diào)節(jié)棒更換過程中的吊裝作業(yè)進(jìn)行全程監(jiān)護(hù)。

（2）防異物風(fēng)險(xiǎn)管控主要為鈷調(diào)節(jié)棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)拆除后，主系統(tǒng)直接對空，有異物掉入套筒管的風(fēng)險(xiǎn)；鈷-60調(diào)節(jié)棒卸入乏燃料水池，水池上方地面蓋板打開，有異物落入乏燃料水池風(fēng)險(xiǎn)。風(fēng)險(xiǎn)管控措施：①堆頂操作組現(xiàn)場使用的專用防異物工具，針對不同工序的風(fēng)險(xiǎn)，設(shè)計(jì)專用的防異物盲板；②堆頂操作使用的操作工具需用白布帶捆綁至手腕上使用；③鈷調(diào)節(jié)棒卸入乏燃料水池前，需將水池上方專用防異物裝置打開，入水完成后及時將專用防異物裝置恢復(fù)；④乏燃料水池上方人員操作需將安全帽摘除，眼鏡需佩戴綁扎繩，安排專人監(jiān)護(hù)。

2.5 輻射防護(hù)管控

鈷調(diào)節(jié)棒更換工作具有很高的輻射風(fēng)險(xiǎn)，主要包括內(nèi)照射風(fēng)險(xiǎn)、外照射風(fēng)險(xiǎn)和松散污染擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)。鈷調(diào)節(jié)棒更換過程中的輻射防護(hù)風(fēng)險(xiǎn)管控措施如下：

2.5.1 內(nèi)照射風(fēng)險(xiǎn)管控

鈷調(diào)節(jié)棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)拆除后，鈷-60棒取出過程中，主慢化劑系統(tǒng)里的重水蒸汽會隨著鈷調(diào)節(jié)棒的提升而散發(fā)出來，工作人員有吸入體內(nèi)形成內(nèi)照射的風(fēng)險(xiǎn)。內(nèi)照射的風(fēng)險(xiǎn)管控措施如下：

（1）工作過程中使用負(fù)壓風(fēng)管抽吸，負(fù)壓風(fēng)管一端聯(lián)接廠房通風(fēng)系統(tǒng)的吸風(fēng)口，另一端可在堆頂驅(qū)動機(jī)構(gòu)平臺移動，現(xiàn)場開工前，輻射防護(hù)人員測量負(fù)壓風(fēng)管的吸風(fēng)量大于7.9 m/s（該吸風(fēng)量可保證溢出的重水蒸汽全部被吸走），方可執(zhí)行鈷調(diào)節(jié)棒的更換，當(dāng)驅(qū)動機(jī)構(gòu)拆除后，負(fù)壓風(fēng)管及時放在套筒管開口處，將散發(fā)出來的重水蒸汽吸走。

（2）為防止鈷調(diào)節(jié)棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)清理時，驅(qū)動機(jī)構(gòu)內(nèi)的重水形成蒸汽散發(fā)，建立負(fù)壓棚，限制氚擴(kuò)散范圍。

（3）套筒管開口附近安裝氚水平監(jiān)測儀，實(shí)時監(jiān)控現(xiàn)場氚水平，若氚水平異常升高，則暫停工作，查找原因，直至現(xiàn)場氚水平恢復(fù)正常，方可繼續(xù)工作。

（4）堆頂工作人員穿著氣衣、通風(fēng)頭罩等防護(hù)用品，以防止人員吸入。

2.5.2 外照射風(fēng)險(xiǎn)管控

鈷-60棒從系統(tǒng)內(nèi)提取時，雖有屏蔽組件屏蔽，但放射性依舊很高，且裝有鈷-60棒的屏蔽容器本身就成為一個大的放射源，表面接觸劑量率最高可達(dá)9 mSv/h，為了減少工作組人員接受的外照射劑量，外照射的風(fēng)險(xiǎn)管控措施如下：

（1）堆頂鈷調(diào)節(jié)棒拔棒操作前期，廣播通知，相關(guān)影響區(qū)域的工作組暫停工作，撤離現(xiàn)場，且該樓層禁止通行；堆頂操作組工作人員到指定的水泥墻體后躲避，鈷調(diào)節(jié)棒更換完成后，主控廣播通知，該樓層恢復(fù)通行。

（2）轉(zhuǎn)運(yùn)組工作人員轉(zhuǎn)運(yùn)鈷-60棒均需穿著鉛衣，以降低人體接受的外照射。

（3）屏蔽容器接觸劑量率較高的位置鋪設(shè)鉛皮，轉(zhuǎn)運(yùn)組人員盡量遠(yuǎn)離屏蔽容器的高劑量位置。

2.5.3 松散污染管控

鈷調(diào)節(jié)棒更換期間，堆頂和乏燃料水池房間均存在一定量的松散污染，且隨著工作的進(jìn)行，松散污染會增加，為防止人為因素導(dǎo)致松散污染擴(kuò)散，需對進(jìn)出松散污染控制區(qū)的人員和物項(xiàng)進(jìn)行管控，輻射防護(hù)的風(fēng)險(xiǎn)管控措施如下：

（1）堆頂驅(qū)動機(jī)構(gòu)區(qū)域建立松散污染控制區(qū)，人員進(jìn)入控制區(qū)需穿著紙衣，離開控制區(qū)前需將紙衣脫下、包裹好放入專門收集袋中。

（2）乏燃料水池房間建立松散污染控制區(qū)，人員進(jìn)出需穿著紙衣佩戴口罩，并將拉鏈拉到最頂端。

（3）對屏蔽容器底部等松散污染較大的區(qū)域以及建立的松散污染控制區(qū)，在工作期間安排2～3次去污，從源頭控制污染，降低污染擴(kuò)散的概率。

2.6 氫爆風(fēng)險(xiǎn)管控

主慢化劑系統(tǒng)內(nèi)部本身存在一定濃度的氫，系統(tǒng)開口后可能會發(fā)生氫爆的風(fēng)險(xiǎn)，為加強(qiáng)對氫爆風(fēng)險(xiǎn)的管控，堆頂操作組在將驅(qū)動機(jī)構(gòu)微微起吊后，需用測氫儀測量，確認(rèn)無報(bào)警后，則繼續(xù)操作。

3 結(jié)論

本文從鈷調(diào)節(jié)棒更換過程中的專用工具可靠性管控、人員操作技能管控、組織運(yùn)轉(zhuǎn)模式管控、現(xiàn)場實(shí)施管控、輻射防護(hù)管控和氫爆風(fēng)險(xiǎn)管控等方面進(jìn)行管控，對重水堆電站鈷調(diào)節(jié)棒更換工作的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行人為干預(yù)，降低鈷調(diào)節(jié)棒更換過程中多重風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率。對電廠內(nèi)大型容器設(shè)備檢修及高輻射風(fēng)險(xiǎn)設(shè)備檢修有一定的借鑒。