核电站人员污染监测仪报警分析与应对策略

卫振华

（福建福清核电有限公司维修二处，福建福州 350300）

0 引言

人员污染监测仪安装在核电厂出入口，用于监测通过的人员、车辆是否携带放射性物质或受到放射性污染。当人员/车辆受到放射性沾污时，发出警告报警，防止放射性物质被带出厂区。2016 年以来，设备频繁发生高本底故障报警和人员污染报警（实际人员未受内照射或未携带放射源），给运行和维修人员带来了极大困扰。

1 问题及原因分析

一段时间以来，福清核电8UD 配置的人员污染监测仪频繁触发高本底故障报警、人员污染报警，运行情况极不稳定，给运行人员造成了极大困扰。报警时间的间隔长短不一，晚上20:00至早上8:00 及中午11:30 至12:30 的2 个时间段居多。人员污染监测仪的频繁报警不可用，频繁闭锁8UD 旋转门，对人员正常进入、退出8UD 产生极大影响。根据维修部门的排查，排除了6 台人员污染监测仪故障的可能性，怀疑频繁造成人员污染监测仪报警的原因为福清核电4 号机组探伤。

1.1 设备自身故障排除

对于人员污染监测仪而言，探测效率和最小可探测活度可表征仪表性能优劣，维修人员对6 台探测器执行了标定，评价合格，探测效率数据见表1，最小可探测活度MDA 数据见表2。

由表1、表2 可知，6 台设备探测效率均＞37%，MDA 均＜12 kBq，符合技术要求，排除设备自身故障的可能性。

1.2 实时数据分析

2016 年8 月27 日凌晨，3 台探测器同时发生高本底故障报警或人员污染报警，探测器发生报警后，维修人员第一时间导出了历史数据，对8KZC015DT 数据处理分析如下。报警趋势分析如图1

表1 人员污染监测仪探测效率标定数据

表2 人员污染监测仪MDA 标定数据

图1 8KZC015DT 数据趋势

由图1 知：2016 年9 月1 日全天共计发生3 次报警事件，集中在凌晨3 点～5 点，报警时测量数据最高达9286CPS，报警前通道处于正常运行状态，数据保持为本底计数状态，连续发生3 次闪发报警后，本底计数保持缓慢上涨，至白天后恢复至本底计数水平。凌晨5 点以后，本底数据呈现略微增长趋势，从上午9 时左右，本底逐渐下降，恢复至正常水平。中午12 点左右，本底计数再次出现增长趋势，2 h 后再次恢复至本底水平。

8KZC013/014/016/017/018DT 数据趋势与8KZC015DT 呈现高度的一致性。

2 台探测器数据趋势呈现高度的一致性，测量数据基本吻合，报警现象一致，可以排除设备误报警的可能性。通过查阅当天的天气情况和工作安排，初步分析凌晨发生的通道报警由附近穹顶探伤放射源照射产生，夜间及中午的本底异常升高可能与阴雨天气相关。

1.3 探伤对人员污染监测仪的影响

（1）假设人员污染监测仪辐射报警由设备探伤引起，本文对此推测进行理论计算如下。由表1 知，探测器的平均探测效率约为39.07%，假设探伤放射源活度为3.7E11Bq（一般探伤源活度介于3.7E11Bq 至3.7E12Bq），放射源距离探测器距离为200 m（现场实际约200 m），根据不同的入射角，从0°至90°，探测器理论计数情况，见表3。

其中，1Ci＝3.7E10Bq；探测器测量点计数＝（点源点有效计数×探测效率）/（距离×距离）；A 通道计数＝探测器测量点计数×（sin（角度））。

（2）由表3 知，在不考虑屏蔽效果的情况下，当使用10Ci 的放射源进行探伤，最高可产生3.52E+06CPS 的计数，达环境本底500 倍以上，会对8UD 人员污染监测仪产生较大影响，因此在探伤期间8UD 人员污染监测仪报警属于正常报警，当无人员通过时会增加环境本底，造成通道高本底故障报警，当有人员通过期间，会造成测量结果偏高，报人员污染报警。但实际在工作中应考虑放射源包壳、穹顶材料和建筑材料对放射源的屏蔽效果，应当考虑放射源的入射方向等因素。

放射源入射方向对实际测量结果影响如表3，当平行入射时，探测器无法感知γ射线，理论测量结果为环境本底值，当垂直入射时，理论结果高于环境本底3 个数量级，因在建机组穹顶结构为蘑菇型结构，本文选用最大理论值进行分析，即垂直入射。

（3）屏蔽体试验。空间无障碍时铱-192放射源呈现指数衰减率变化，混凝土墙对γ射线具有非常好的屏蔽能力，查阅文献得知，200 cm 厚普通家用住宅墙体对放射源的衰减能力可达100 倍以上。注：2005 年6月哈尔滨市北头道街8 号居民楼区放射源丢失时间数据显示180 cm 厚度的混凝土对屏蔽效果可达100 以上（屏蔽前吸收剂量率为2090 μGy/h，屏蔽后吸收剂量率为12.2 μGy/h）。

对探伤室混凝土屏蔽效果进行效果研究，选用的探伤室墙体厚度约为720 mm，其中内外分别为240 mm 的砖，中间夹240 mm 的钡渣，选用2.65E12Bq 的放射源照射，选用WF-100 型辐射监测仪进行测量，对比测量结果，如表4。

由表4 知，在有屏蔽体的情况下，前后吸收剂量率相差100 倍以上，反映出屏蔽体对放射源γ 射线较好的屏蔽效果，在实际计算时应当将其考虑进去。探伤机放射源在裸照情况下，距离放射源4 m 和8 m 位置理论估算值与实际测量值基本相同，误差＜1%。从而得知，在无屏蔽条件下，通过经验公式计算某指定点位的吸收剂量率能够反映实际条件下的剂量场分布。但对比探伤室墙外的理论计算值和实际测量值，偏差达一个数量级，究其原因，理论计算值经验公式参数选取相对保守，计算值与测量值相差较大与屏蔽材料半值层和1/10 值层厚度取值有关。由于现有屏蔽材料多元化，而对于现有屏蔽材料的半值层和1/10 值厚度研究较少，仅能根据先关书籍查找少量的参数来推算现有屏蔽材料的屏蔽效果，从而产生较大的误差。

综合考虑上述因素，在增加屏蔽体的情况下（穹顶本身具有较强的屏蔽效果，8UD 人员污染监测仪与穹顶间有QA/QB 厂房作为屏蔽体），对实际理论计算结果进行修正后结果，如表5。

由表5 知，对比表5 数据与2016 年8 月27 日人员污染监测仪数据，理论计算最大值为3.25E4CPS，实际测量最大值为9.12E3CPS，其测量值基本一致，通过对表4 进行分析，实际测量值小于理论计算值属于正常现象，符合预期。

2016 年8 月29 日凌晨，在执行在建机组穹顶探伤期间，辐射防护工作人员手持便携式γ 剂量率仪对人员污染监测仪附近进行了环境本底监测，实际监测数据表明，探伤期间环境本底为正常本底水平的2 倍，因此可以得出，在建机组探伤是造成人员污染监测仪夜间闪发高本底故障报警和人员污染报警的根本原因。

表3 从0°至90°探测器理论计数

表4 不同点位理论计算与测量值汇总

表5 对实际理论计算结果进行修正后结果

2 结论

经过理论计算与试验结果对比分析，在建机组探伤是造成人员污染监测仪夜间闪发高本底故障报警和人员污染报警的根本原因，消除了运行人员对仪表不稳定的担忧，也可避免电厂工作人员可能产生的恐慌心理，也为运行人员正常决策提供了理论依据。在后续探伤工作中，根据不同型号，不同活度的放射源，辐射防护应对周围控制和监测区域范围进行监测，以确定工作范围，并随时间的推移作出修正。在实践中，注意到探伤期间8UD 工作人员处有约2 倍的环境本底剂量，虽然剂量较小，但应引起足够的重视，如探伤工作是否对其他保卫岗位工作人员产生影响，应在开工前予以告知。鉴于现场γ 射线探伤放射防护条件复杂多变，难度大等特点，必须对电厂相关工作人员进行辐射防护知识培训，做到持证上岗。