辐射防护

移动式屏蔽检查热室辐射防护解决方案 

来源:辐射防护 【在线投稿】 栏目:期刊导读 时间:2021-01-05

热室是一种进行高放射性试验和操作的屏蔽小室,在乏燃料检查、材料辐照性能确认、放射化学实验等方面发挥着重要作用。传统的热室通常都固定在核设施建筑体内,由很厚的重混凝土墙包裹,以防护γ 放射性。传统的热室要实现功能,强放射性物项必须远距离转运至热室专用接收孔道内。考虑强放射性物项远距离运输的困难性,传统固定式热室在事故应急、就近快速测量等情况下存在机动、灵活性不足问题。为解决机动、灵活性不足的问题,中国核动力研究设计院研发设计了移动式屏蔽检查热室。该移动屏蔽检查热室可模块化地拆卸、运输到需要的地点,进行快速组装实现对相关强放射性物项的检查,具备较好的灵活性和机动性。

传统的固定式热室本身在核设施建筑体内,位置不移动,环境也基本不变化,其辐射分区、排放控制、辐射监测等辐射防护方案可直接沿用标准成熟的核设施辐射防护体系,而相关体系已非常成熟。但新的移动式热室由于具备了灵活性和机动性,其辐射防护工作的实施和落实产生了一系列新的问题,如:怎么配套实现灵活分区管理;如何对应实现辐射监测;废物管理如何实现等。为解决相关问题,践行实现辐射防护的最优化,本文在分析移动式屏蔽检查热室结构组成的基础上,结合相关辐射防护标准及体系,对移动热室辐射防护解决方案进行了研究。

1 移动式屏蔽检查热室概述

移动式屏蔽检查热室由基座、不锈钢壳体、铸铁屏蔽模块、窥视窗等单元模块组成,结构示意图见图1。其主要的辅助系统包括操作控制系统、视频检查系统、辐射监测系统、通风系统、转运系统、去污系统、特排系统等。平时移动式屏蔽检查热室以单元模块的形式存放在指定位置,需要时可使用汽车或火车运输至相关位置,进行组装后实现对放射性物项的检查。

图1 移动式屏蔽检查热室结构示意图

2 辐射防护剂量限制体系

辐射防护剂量限制体系是辐射防护设计的基础,以满足并保证剂量限制体系要求为目标,开展辐射防护系统细化设计。根据相关标准并结合移动式屏蔽检查热室运行实际情况,移动式屏蔽检查热室辐射防护剂量限制体系的主要内容包括:

2.1 剂量限值

按照GB-2002 的规定,任何工作人员连续5 年的年平均有效剂量限值为20 mSv,任何一年的有效剂量不超过50 mSv,眼晶体的年当量剂量不超过150 mSv,四肢或皮肤的年当量剂量不超过500 mSv[1]。

2.2 剂量约束

2.2.1 职业照射

移动式屏蔽检查热室主要用于在相关核设施开展临时性的检查,其职业照射一方面应符合GB-2002 的相关规定要求,另一方面应满足相关核设施职业照射个人约束值的要求。结合运行实际和相关经验,将移动式屏蔽检查热室工作人员职业照射的个人剂量约束值定为1 mSv/月与相关核设施职业照射个人约束值中的较小值。

2.2.2 公众照射

根据GB6249-2011 的规定,任何厂址的所有核动力堆向环境释放的放射性物质对公众中任何个人造成的有效剂量,每年必须小于0.25 mSv 的剂量约束值[2]。

2.3 放射性流出物排放控制

移动式屏蔽检查热室在运行过程中可能需排放少量气载或液载流出物。其排放一般应纳入到相关核设施排放控制体系中进行管理和控制。若出现特殊情况,应结合实际情况确定排放控制水平,并上报审管部门审批认可后执行。

3 辐射防护解决方案考虑

根据相关标准和移动式屏蔽检查热室辐射防护剂量限制体系要求,开展移动式屏蔽检查热室辐射防护解决方案设计,从源项及屏蔽、通排风、辐射分区及管理、辐射监测、事故处理等要素进行相关细化考虑。

3.1 源项及屏蔽

移动式屏蔽检查热室主要通过铸铁屏蔽模块、窥视窗(外形结构参见图2)实现防护屏蔽。为减少人员受照,保障工作人员在移动热室外较长时间停留、操作过程中的辐射安全,设计保证移动式屏蔽检查热室外的辐射防护分区满足控制Ⅰ区辐射水平(≤7.5 μSv/h)[3]。为达到该设计目标,通过MCNP 程序建模开展屏蔽计算设计。参见图3,以预计最大处理源项下保证c 点和b 的辐射水平均≤7.5μSv/h 且有1.5 倍保守余量进行屏蔽计算,根据计算结果确认屏蔽模块的最小厚度为 和窥视窗的最小厚度。

图2 铸铁屏蔽模块、窥视窗示意图

图3 移动式屏蔽检查热室MCNP 屏蔽计算模型图

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