(高清版)GBT 42290-2022 压水堆核电厂气载放射性源项分析和控制规范

压水堆核电厂气载放射性源项分析和控制规范国家标准化管理委员会前言 I 2规范性引用文件 3术语和定义 4通则 5气载放射性源项分析方法 26气载放射性源项分析重要参数 27气载放射性控制要求 38气载放射性控制措施 4附录A(资料性)厂房内泄漏源及其蒸发源对应的泄漏率和蒸发率 6附录B(资料性)气相分配因子 7附录C(资料性)辐射分区设计特征 8附录D(资料性)气载放射性常规监测点 附录E(资料性)燃料元件破损情况下气载放射性控制和辐射防护的要求及措施 附录F(资料性)典型压水堆核电厂气载放射性污染识别和管理体系 附录G(资料性)典型压水堆核电厂负压工作棚(SAS)使用与管理 参考文献 I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、中核核电运行管理有限公司、福建福清核电有限公司、中广核工程有限公司。1压水堆核电厂气载放射性源项分析和控制规范1范围本文件规定了压水堆核电厂厂房内气载放射性源项的分析方法、重要参数选取原则以及气载放射性的控制要求。本文件适用于压水堆核电厂运行状态厂房内气载放射性源项的分析和控制，其他类型核电厂可参考执行。2规范性引用文件本文件没有规范性引用文件。3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。气载放射性源项airborneradioactivesourceterm由空气或其他气体介质所载带的放射性源项。注：通常是放射性气溶胶、放射性气体与蒸汽的总称。自由空间体积freevolume核设施厂房内气体可以自由到达的空间对应的体积。通风去除系数ventilationremovalcoefficient核设施厂房内通风系统通风流量与厂房自由空间体积的比值。单位时间内系统或设备中的放射性液体或气体的泄漏量。蒸发率evaporationrate单位时间内系统或设备中的放射性液体的蒸发量。当气体和液体之间处在平衡态时，某一核素在气相中的量与在气相和液相内的总量的比值。4通则4.1压水堆核电厂在设计和运行阶段应评估厂房内的气载放射性水平，以分析工作人员可能受到的照2射水平。4.2压水堆核电厂在评估厂房内的气载放射性水平时，由于辐射源的源项、通风流量、泄漏率或蒸发率等参数因核电厂运行状态的不同而存在差异，参数选取时应包含合理的保守性。4.3压水堆核电厂在设计和运行时，应明确厂房的气载放射性源项控制要求，并根据不同区域和操作制定相应的控制措施。5气载放射性源项分析方法5.1压水堆核电厂气载放射性物质来源应包含：a)传送放射性介质的系统和设备的泄漏，及其在厂房自由空间体积中形成的气相分配；b)敞口设备、设施中放射性液体的蒸发导致放射性物质在气相中的分配。5.2在平衡状态下，考虑气载放射性物质在自由空间内均匀分布，核素的气载放射性活度浓度可用公式(1)进行计算。式中：C;(t)——在t时刻第i种核素的气载放射性活度浓度，单位为贝可每立方米(Bq/m³);LR——泄漏率或者蒸发率，单位为克每秒(g/s);A;——液体中第i种核素的放射性活度浓度，单位为贝可每克(Bq/g);(PF);——第i种核素在气相中的分配因子；V——厂房自由空间体积，单位为立方米(m³);λr——λr₁=λun+λ,厂房内第i种核素的总去除系数，单位为每秒(s-¹);λai——放射性衰变常数，单位为每秒(s-¹);λ。—-通风去除系数，单位为每秒(s-1),λ。=通风流量(m³/s)/厂房的自由空间体积(m³)。5.3在厂房自由空间体积中核素的气载放射性浓度达到平衡状态时，核素i的峰值浓度C;可使用公式(2)计算。C;——平衡状态下核素i的气载放射性峰值浓度，单位为贝可每立方米(Bq/m³)。6气载放射性源项分析重要参数6.1自由空间体积6.1.1厂房或隔间自由空间通常为建筑空间减去建筑结构、设备、管道所占体积之后的空间。6.1.2反应堆厂房自由空间体积，主要考虑内层安全壳内反应堆大厅相连通的空间的体积。内外层安全壳之间的空间需另外单独计算。6.1.3核燃料厂房自由空间包括乏燃料操作大厅和其他房间，通常核燃料厂房气载放射性分析时主要考虑乏燃料贮存水池上方乏燃料操作大厅的空间体积。6.1.4若厂房内各个房间的具体通风流量、泄漏率和蒸发率可以确定，则可结合具体房间的自由空间体积，分析各个房间的气载放射性源项；若具体房间的通风流量、泄漏率和蒸发率无法确定，可将整个厂房看作一个贯通的自由空间，不考虑结构墙体的分割。6.2通风流量6.2.1通风流量取值应为，对所分析自由空间体积内的气载放射性物质具有去除作用的所有通风系统3的总通风流量。6.2.2若厂房内各个房间的具体通风流量可以确定，可结合具体房间的自由空间体积、泄漏率和蒸发率等参数，分析各个房间的气载放射性源项；若具体房间的通风流量无法确定，则参考6.1.4,采用对应自由空间体积内通风系统的总通风流量。6.2.3若厂房内针对不同运行工况启用不同的通风系统，仅考虑对应工况下对气载放射性物质具有去除作用的通风系统的通风流量。6.3泄漏率和蒸发率6.3.1各厂房在不同运行工况下对应不同的泄漏源或蒸发源，其对应的泄漏率或蒸发率的取值应分析具体运行工况。6.3.2泄漏率和蒸发率与运行工况相关，气载放射性源项分析时应分析对应运行工况下的具体数值。典型压水堆核电厂厂房对应的泄漏率和蒸发率参数见附录A。6.3.3乏燃料池水的蒸发率应综合考虑水池表面积、水池表面通风流速、其所在厂房的温度、气压及相对湿度等影响因素。6.4气相分配因子气相分配因子受温度、气压、相对湿度等因素影响，各厂房应根据自由空间体积内的相关参数计算对应的气相分配因子。典型压水堆核电厂厂房中不同核素的气相分配因子见附录B。7气载放射性控制要求7.1设计控制要求7.1.1厂房内的气载放射性污染水平应满足厂房分区设计要求。典型压水堆核电厂厂房相应辐射分区气载污染控制水平见附录C。7.1.2设计中应防止放射性相关系统的设备及管道的泄漏；对于设计中考虑的泄漏，应保证以可控的方式进行收集和处理；应设置一系列实体屏障以便有效的将气载放射性物质包容在特定区域；应分析针对不同厂房和/或区域设置专门的通风系统，并设置合理的启用条件；应提供监测手段以便及时发现各种泄漏。7.1.3通风系统设计应确保气流从气载污染风险较低的区域流向气载污染风险较高的区域，气载污染区相对于相邻清洁区应保持负压。工作人员可达的操作区域应保证一定的通风流量，相应区域的换气次数设计一般不应小于：a)绿区每小时为1次；b)黄区每小时为2次；c)红橙区或可能出现“碘污染”的区域，每小时为4次。7.1.4通风系统应降低特定区域内气载放射性物质的浓度，以满足该区域的设计要求。通风系统排风口的流量应大于进风口的流量，以保持房间的负压。7.1.5用以去除气载放射性物质的通风系统，应设置相应的过滤设备，确保排出气体的放射性浓度低于规定限值，并处于可合理达到尽量低的水平。具有过滤装置的通风系统一般包括主控制室空调系统、外围设备间通风系统、核燃料厂房通风系统、安全壳内部净化系统、安全壳空气监测系统及辅助厂房通风系统。7.1.6应避免通风系统出风口位置正对有解体需求的放射性设备，以避免从风口吹出的气流造成放射性设备解体时产生的松散污染物再悬浮，增大气载放射性污染风险。7.1.7核电厂应设置区域辐射和气载放射性监测仪表，用于监测具有潜在气载放射性污染风险的厂房4或区域，当污染水平超过设定阈值时应发出报警，并且联动相关风机、风阀等设备动作。7.2运行控制要求7.2.1核电厂通风系统应确保厂房的气载放射性污染水平降低到可接受的水平。运行状态下，典型压水堆核电厂气载放射性活度浓度可接受水平见附录D。7.2.2核电厂应定期对通风系统及设备进行预防性维修和维护。通风系统中的高效过滤器和碘吸附器应定期进行性能试验，一般每个换料周期至少执行一次；通风系统的过滤器芯子应根据压差、过滤效率及辐射水平等指标进行性能评价。核电厂运营方应根据气载放射性产生来源及源项特征，针对具有气载放射性污染风险或潜在气载放射性污染风险的厂房和区域制定监测计划。监测计划制定应关注以下几个方面。a)制定常规的气载放射性监测计划，监测对象一般为气溶胶或惰性气体，典型压水堆核电厂的监测点见附录D。对于具有潜在气载放射性污染风险(气溶胶、惰性气体、碘)的厂房，如反应堆厂房、核辅助厂房、核燃料厂房及外围设备间等，通常采用辐射监测系统进行连续监测。b)针对可能产生气载放射性的运行或维修活动，应制定专门的操作监测计划。需要开展气载放射性污染操作监测的典型作业有：2)装卸料作业；3)稳压器开人孔；4)蒸汽发生器一次侧开人孔及内部作业；6)废气系统储罐及其他相关设备的开口；8)高压流体冲洗放射性设备；9)开放性场所操作非密封放射源或带有挥发性放射性液体；10)安全壳打压试验；11)其他放射性系统储罐的开口或压力试验等。c)配备数量充足、性能可靠的气载放射性监测仪器，除固定式的辐射监测系统外，常用的便携式监测仪有移动式气溶胶监测仪、移动式惰性气体监测仪、移动式碘监测仪、空气取样器、便携式测氚仪等。7.2.3对于厂房气载放射性水平可能发生异常变化的场合，应根据辐射监测操作规程要求或相关预案对气载放射性污染进行特殊监测，这类场合一般为与反应堆事故工况、装卸料操作事故、气载放射性系统的泄漏及其他气载放射性水平异常升高相关的场合。7.2.4核电厂应制定燃料元件破损气载放射性监测计划和辐射防护控制措施，典型压水堆核电厂的辐射防护措施见附录E。7.2.5核电厂应对气载放射性水平进行辐射评价，根据现场气载放射性污染风险高低实施分级管理，并采取相应的辐射防护措施。7.2.6核电厂应建立厂房气载放射性监测、控制和防护等方面的管理体系，准确识别气载放射性污染风险并采取针对性防范措施，加强作业过程中的监督控制，将气载放射性污染风险控制在限定的范围之内，并确保工作人员得到足够的防护。典型压水堆核电厂气载放射性污染识别和管理体系见附录F。8气载放射性控制措施8.1核电厂通常采取空气净化、稀释、隔离等防护措施来降低厂房或区域的气载放射性水平，以减少对5工作人员的辐射危害。8.2当核电厂的厂房气载放射性辐射监测中发现工作场所气载放射性水平发生异常变化时，应对工作场所采取隔绝污染源、通风换气、空气净化、区域隔离和辐射警示等措施，并对进入工作场所的人员加以限制。8.3对于固定式辐射监测系统和用于连续监测的移动式气载放射性监测仪器，应定期巡检其运行状态和跟踪监测数据的变化情况，当监测仪表出现超阈值报警时，应及时响应处理并开展原因调查。8.4进入可能存在气载放射性污染的区域，如功率运行期间反应堆厂房，应预先分析和评估该区域内气载放射性水平，必要时通过设置过滤净化系统来减少大气中的放射性污染水平。8.5在对包含气载放射性物质的工艺系统进行开口作业前，应通过工艺系统的扫气操作降低系统开口作业导致的气载放射性污染风险。对于核电厂废气处理系统的开口工作，还应防止系统内可能残留的气载放射性物质的扩散。8.6核电厂在实施具有气载放射性污染风险的检修工作前，应先进行辐射风险分析，必要时设置具备净化功能的负压工作棚，或者在系统、设备的开口处加装抽吸设施建立局部负压，防止检修期间气载放射性物质的扩散。典型压水堆核电厂负压工作棚使用与管理要求见附录G。8.7核电厂通风系统的检修应避开厂房内放射性解体检修工作比较集中的时间段，为工作人员提供适宜的工作环境，减少气载放射性污染风险和降低工作人员的辐射剂量。8.8核电厂应配备适应多种场合的气载放射性个体防护用品和设备，并对个体防护用品的使用进行培场所的气载放射性污染类型、气载放射性污染水平、现场工作条件、作业时间等因素选择使用。6(资料性)厂房内泄漏源及其蒸发源对应的泄漏率和蒸发率典型百万千瓦级压水堆核电厂厂房内泄漏源及其蒸发源对应的泄漏率和蒸发率参数如表A.1所示。表A.1典型百万千瓦级压水堆核电厂厂房内泄漏源及其蒸发源对应的泄漏率和蒸发率厂房泄漏率/蒸发率备注反应堆厂房——核辅助厂房2(热泄漏)31(冷泄漏)单堆布置核废物厂房2(热泄漏)31(冷泄漏)单堆布置汽轮发电机机厂房1.8(蒸汽)20.2(凝结水)核燃料厂房457.2仅考虑燃料操作大厅注：热泄漏是指放射性水回路中水的温度高于60℃以上的泄漏。7(资料性)气相分配因子典型压水堆核电厂厂房中不同核素的气相分配因子如表B.1所示。表B.1典型压水堆核电厂不同核素的气相分配因子核素冷水的气相分配因子热水的气相分配因子Xe-133m、Xe-133、Xe-135、Xe-13811Cs-134、Cs-136、Cs-137、Cs-138、Sr-89、Sr-90、Y-91、Sr-91、Sr-92、Zr-95、Nb-95、Mo-9Ru-103、Ru-106、Te-131m、Te-131、TeBa-140、La-140、Ce-141、Ce-143、Cr-51、MnFe-59、Co-58、Co-60、Ag-110m、Sb-124注1:本数据出自国内二代改进型压水堆核电机组的设计参考值；其中H-3的气相分配因子的取值具有一定的保守性。注2:对于汽轮发电机厂房的凝结水，参考冷水的气相分配因子。注3:对于乏燃料水池的池水，参考热水的气相分配因子。8(资料性)辐射分区设计特征典型压水堆核电厂厂房辐射分区设计特征如表C.1所示。表C.1典型压水堆核电厂辐射分区设计特征工作场所区域名称场所剂量率/(mSv/h)气载放射性活度浓度非辐射工作场所——辐射工作场所监督区(白区)控制区常规工作区(绿区)间断工作区(黄1区)限定工作区(黄2区)高辐射区(橙1区)特高辐射区(橙2区)——超高辐射区(红区)——注：DAC为导出空气浓度，参考人在这一浓度(Bq/m³)的空气中吸入2000h即达到年摄入量限值(ALI)。根据GB18871提供的各种核素的待积有效剂量转换系数，据此求出ALI,再计算得到DAC。9(资料性)气载放射性常规监测点典型压水堆核电厂气载放射性常规监测点如表D.1所示。表D.1典型压水堆核电厂气载放射性常规监测点序号监测点频次备注1核取样间每日一次手套箱附近2核辅助厂房中央通道走廊每日一次中央大厅3上充泵间每周一次涉及不同标高位置4放射性管道贯穿区每周一次涉及不同标高位置5至废液处理系统和硼回收系统泵房的走廊每周一次涉及不同标高位置；采样时打开附近各房间门6固化桶暂存间每周一次7核辅助厂房主要放射性管道区人员和仪器设备通道每周一次涉及不同标高位置；采样时打开附近各房间门8通向废气压缩机的过道每周一次9化学与容积控制系统阀门间外走廊每周一次涉及不同标高位置；采样时打开附近各房间门过滤器及除盐装置大厅每周一次——放射性去污大厅每周一次——放射性洗衣房每周一次涉及不同标高位置废液处理系统和废液排放系统主要阀门间外走廊每周一次—固体废物处理辅助厂房每周一次——固体废物暂存库每周一次——(资料性)燃料元件破损情况下气载放射性控制和辐射防护的要求及措施E.1运行期间燃料组件破损时的要求和措施气载放射性控制要求和措施具体如下：a)持续跟踪辐射监测系统中安全壳空气放射性活度浓度监测道、核辅助厂房通风系统气体放射性活度浓度监测道、烟囱排气放射性活度浓度监测道等数据变化情况，异常情况及时通报；b)准备足够数量辐射监测仪表和碘防护面罩等辐射防护用品；c)增加核辅助厂房相关区域的防护措施：反应堆厂房工艺疏水地坑向核辅助厂房工艺疏水地坑排水时碘的防护和控制；硼回收系统除气塔房间、废气系统压缩机/衰变箱房间进入限制，进入人员需要佩戴碘面罩等；d)涉及到主回路系统或设备开口操作，如更换过滤器滤芯等，需佩戴碘面罩或气面罩；e)提高工艺系统对碘的净化效果；f)工作人员如需进入反应堆厂房，除需要批准许可外，还需要制定和实施气载放射性污染防护措施。E.2换料大修期间燃料组件破损时的要求和措施气载放射性控制要求和措施具体如下：a)大修前一周至热停堆前：1)电厂制定降低一回路放射性气态裂变产物方案；2)确认需要进入大修主线计划跟踪的行动已纳入主线计划；3)进入热停堆两小时前完成对反应堆厂房工艺疏水箱和地坑的排水，以减少后续检修人员进入反应堆厂房，尤其是该地坑附近的内照射风险；4)持续维持核辅助厂房相关区域的防护措施，直至低低水位结束，经辐射防护评价后解除。b)热停堆至主冷却剂泵停运：1)辐射防护工程师根据反应堆厂房内的气载放射性污染水平确定并发布进反应堆厂房的防护要求；2)安全壳换气通风系统投运后，辐射防护工程师再次确定进入反应堆厂房人员的防护要求；3)在满足主冷却剂泵停运条件后还应根据辐射防护最优化原则，尽可能保持主冷却剂泵的运行，使放化指标尽可能低。c)主要检修工作的辐射防护控制：1)对稳压器开人孔、拆除热电偶机械密封、开压力容器顶盖、装卸料、燃料厂房倒料、破损燃料离线啜吸检查、卸料后换料水池排水、低低水位检修等工作过程进行严格控制；2)稳压器开人孔、蒸汽发生器开一次侧人孔、主系统大口径阀门解体(直径大于或等于80mm)等工作场所需布置负压工作棚(安装除碘风机);3)检修期间工作场所布置移动式碘(滤盒定期更换)、气溶胶及惰性气体监测仪表，并进行跟踪评价；4)检修期间监视辐射监测系统数据的变化；5)检修期间除工作必须的人员以外，其他人员暂时撤离工作场所或反应堆厂房；6)检修期间工作人员佩戴气面罩或碘面罩；7)工作结束后，辐射防护工程师通过辐射监测系统数据和现场测量数据判断是否解除工作场所进入限制。d)工作场所碘监测仪表、反应堆厂房辐射监测系统碘通道数据的辐射防护要求见表E.1。表E.1辐射防护要求总碘活度浓度Bq/m³响应要求不需要特殊防护佩戴碘面罩或气面罩，并通知运行投运安全壳内部净化系统；未穿戴防护用品，可工作2h佩戴碘面罩或气面罩，仅关键路径工作人员可工作，其他人员禁止进入反应堆厂房所有人员撤离反应堆厂房(资料性)典型压水堆核电厂气载放射性污染识别和管理体系核电厂建立气载放射性污染识别和管理体系，准确识别检修作业期间的气载放射性污染风险并针对性地采取防范措施，加强作业过程中的监督控制，将气载放射性污染风险控制在限定范围之内。气载放射性污染识别和管理制度一般嵌入到电厂的生产管理体系中，典型管理体系如下。a)建立辐射工作许可制度，核电厂建立辐射工作许可证制度，并将辐射工作许可证管理纳入电厂的工作组织过程中，辐射工作许可证申请、批准和终结纳入到电厂的生产管理系统中。在对辐射控制区内工作在进行工作包准备时，由维修人员从检修角度进行辐射风险分析，评估工作过程中可能产生的气载放射性污染风险并提出污染防护措施，再由辐射防护人员审核批准，必要时对气载放射性污染风险较高的检修步骤设置辐射防护控制点，只有在辐射工作许可证获批后方可实施。b)气载放射性污染分级管理制度，核电厂根据现场的气载放射性污染风险实施分级管理，压水堆核电厂潜在污染核素包括Cs-137、Cs-134、Mn-54等，在潜在污染核素中选择毒性最大的Co-60作为参考核素，取Co-60的导出空气浓度DAC作为基准，确定气载放射性污染基本限值为：1)小于或等于0.1DAC,气载放射性污染风险较小；2)大于0.1DAC、小于或等于1DAC,存在轻微气载放射性污染；3)大于1DAC、小于或等于10DAC,存在气载放射性污染；4)大于10DAC,严重气载放射性污染。不同程度的气载放射性污染等级，建立不同的集体防护措施和个人防护措施。c)将污染识别和个人防污染技能纳入基本授权培训体系，包括：1)培训教材中列出气载放射性污染风险的识别方法，识别方法中不仅包括具有气载放射性污染风险的典型检修作业，还包含特殊情况下可能增加气载放射性污染风险的操作；2)编