核電廠的輻射防護(hù)劉原中

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1、劉原中清華大學(xué)核研院2012.11核電廠的輻射防護(hù)1,概述核電廠輻射防護(hù)設(shè)計(jì)的目的是建立和保持對(duì)核電廠帶來(lái)的電離輻射危害的有效防御措施，采取多種防護(hù)手段，降低核輻射對(duì)工作人員、公眾的危害，防止確定性效應(yīng)的發(fā)生，并將隨機(jī)性效應(yīng)的發(fā)生率降低到可接受的水平，保護(hù)工作人員、公眾和環(huán)境的安全。此外，本課程也為實(shí)現(xiàn)輻射防護(hù)目標(biāo)提供一些指導(dǎo)。1.1,目的1.2,范圍核電廠的輻射防護(hù)涉及的方面有：（1）核電廠運(yùn)行期間對(duì)工作人員的輻射防護(hù)；（2）核電廠運(yùn)行期間對(duì)公眾的輻射防護(hù)；（3）核電廠事故工況（包括嚴(yán)重事故）下對(duì)工作人員的輻射防護(hù)；（4）核電廠事故工況（包

2、括嚴(yán)重事故）下對(duì)公眾的輻射防護(hù)；（5）核電廠退役對(duì)工作人員的輻射防護(hù)；（6）核電廠退役對(duì)公眾的輻射防護(hù)；（7）放射性廢物的操作、處理和貯存的輻射防護(hù)。鑒于課時(shí)有限，本課程只介紹核電廠運(yùn)行期間對(duì)工作人員的輻射防護(hù)。1.3,劑量限值和劑量約束劑量限值是輻射防護(hù)三原則之一，對(duì)于核電廠的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，應(yīng)當(dāng)使運(yùn)行期間產(chǎn)生的輻射照射不超過(guò)為工作人員所規(guī)定的劑量限值和劑量約束。劑量限值和劑量約束應(yīng)符合國(guó)標(biāo)GB18871-2002《電離輻射防護(hù)和輻射源安全基本標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定。（1）職業(yè)照射工作人員的年個(gè)人劑量限值為20毫希沃特（mSv）（5年平均值），任何單一年份

3、不應(yīng)超過(guò)50毫希沃特（mSv）。（2）核安全導(dǎo)則HAD102/12－2011《核動(dòng)力廠輻射防護(hù)設(shè)計(jì)》（報(bào)批稿）中，提出了職業(yè)照射工作人員的個(gè)人劑量約束應(yīng)不超過(guò)15毫希沃特/年（mSv/a）。1.4,最優(yōu)化原則的應(yīng)用輻射防護(hù)最優(yōu)化是輻射防護(hù)體系中的重要基本原則，對(duì)于核電廠來(lái)說(shuō)，應(yīng)做到：（1）在考慮了下列經(jīng)濟(jì)和社會(huì)因素之后，所有的照射都應(yīng)當(dāng)保持在規(guī)定限值以內(nèi)，并處于可合理達(dá)到的盡量低的水平（即ALARA原則）：1）應(yīng)當(dāng)通過(guò)輻射防護(hù)措施，把核電廠運(yùn)行狀態(tài)引起的輻射照射降低到這樣的數(shù)值，使得進(jìn)一步增加設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)行費(fèi)用與所獲得的輻射照射的減少相比已

4、不值得（經(jīng)濟(jì)因素）。2）設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮減小輻射防護(hù)控制區(qū)中不同類型工作人員所接受到的職業(yè)照射劑量的差異，避免放射性工作區(qū)的惡劣工作條件（社會(huì)因素）。可能受到最大照射的工作人員包括換料、維修、檢查和輻射防護(hù)人員等。（2）輻射防護(hù)最優(yōu)化應(yīng)對(duì)一系列的防護(hù)措施進(jìn)行選擇，例如，屏蔽、通風(fēng)、控制距離和把輻射照射時(shí)間減至最短的手段等。為此，應(yīng)確定可行的待選方案和比較準(zhǔn)則及數(shù)值。最后，對(duì)這些方案進(jìn)行評(píng)估和比較。（3）最優(yōu)化的概念還應(yīng)當(dāng)用于避免或者減輕導(dǎo)致工作人員或者公眾照射的核電廠事故后果的設(shè)計(jì)特征中。1.5,設(shè)計(jì)目標(biāo)對(duì)于核電廠運(yùn)行期間的設(shè)計(jì)目標(biāo)主要是：（1）

5、為了保證設(shè)計(jì)將人員受照劑量降低到可合理達(dá)到的盡量低的水平，同時(shí)體現(xiàn)最佳實(shí)踐，應(yīng)當(dāng)對(duì)職業(yè)照射設(shè)定個(gè)人劑量和集體劑量設(shè)計(jì)目標(biāo)。設(shè)計(jì)目標(biāo)應(yīng)體現(xiàn)劑量約束的概念，為劑量限值的一個(gè)適當(dāng)?shù)姆蓊~。（2）為了將設(shè)計(jì)的重點(diǎn)放在對(duì)工作人員的個(gè)人劑量和集體劑量貢獻(xiàn)最大的有關(guān)方面，需要對(duì)可能受到最大劑量的工作人員組設(shè)定集體劑量設(shè)計(jì)目標(biāo)，例如維修人員和保健物理人員等。同樣，需要對(duì)每個(gè)工種的集體劑量設(shè)定設(shè)計(jì)目標(biāo)，例如主要部件的維修、在役檢查、換料和廢物管理等。與設(shè)計(jì)關(guān)鍵階段的劑量評(píng)價(jià)相結(jié)合，上述設(shè)計(jì)目標(biāo)可作為劑量監(jiān)測(cè)和運(yùn)行中劑量管理的依據(jù)。（3）集體劑量的設(shè)計(jì)目標(biāo)可用人·

6、希沃特/吉瓦·年（man·Sv/GWe·a）的形式來(lái)表示。一般而言，集體劑量設(shè)計(jì)目標(biāo)應(yīng)不超過(guò)1man·Sv/GWe·a（單一年份的上限值）。2,壓水堆(PWR)核電廠簡(jiǎn)介核電用的核反應(yīng)堆的堆型有10多種，其中較為成熟的有壓水堆、沸水堆、石墨氣冷堆（CO2或氦氣冷卻）、石墨水堆和重水堆。我國(guó)目前已建和擬建的堆型有：壓水堆（PWR)和重水堆(HWR)、高溫氣冷堆(HTR)。不同堆型核電廠的堆芯結(jié)構(gòu)、冷卻劑、慢化劑、輔助系統(tǒng)等不同，使得為輻射防護(hù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)“輻射源項(xiàng)”（核素種類、活度大小、和分布等）各有不同，使得輻射防護(hù)設(shè)計(jì)上也約有不同，但輻射防護(hù)

7、的設(shè)計(jì)原則都一樣。因而以壓水堆型核電廠（PWR)為基礎(chǔ)介紹的內(nèi)容，其它堆型核電廠也可參考。對(duì)于高溫氣冷堆HTR和重水堆HWR的“輻射源項(xiàng)”，有特殊的地方也作一些簡(jiǎn)單介紹。2.1,核電廠的反應(yīng)堆堆型壓水堆(PWR)示意圖圖2.1給出了壓水堆核電廠的主要系統(tǒng)示意圖，由該圖可知，壓水堆核電廠主要系統(tǒng)有：堆本體、一次冷卻系統(tǒng)；化容控制系統(tǒng)；堆安全系統(tǒng)；燃料操作系統(tǒng)；三廢處理系統(tǒng)；二回路透平發(fā)電系統(tǒng)。2.2,壓水堆核電廠的主要系統(tǒng)堆本體及一次冷卻劑系統(tǒng)布置在安全殼內(nèi)；化容控制系統(tǒng)及堆安全系統(tǒng)主要設(shè)備都布置在輔助廠房?jī)?nèi)，部分在安全殼內(nèi)；燃料操作系統(tǒng)主要在

8、燃料廠房?jī)?nèi)，部分在安全殼內(nèi)；三廢處理系統(tǒng)布置在輔助廠房?jī)?nèi)；透平發(fā)電系統(tǒng)布置在透平廠房?jī)?nèi)。堆本體是一個(gè)圓柱形壓力容器（也稱壓力殼），內(nèi)部裝有堆芯燃料組件及上、下支撐板