摘要：本文介绍了核电厂个人剂量和控制区出入口管理辐射监测系统的组成与功能，选取了具有代表性的三个核电厂的同类系统设计进行比较，分析各项目中的优缺点及关键点，对以后工程中个人剂量和控制区出入口管理辐射监测系统设计的优化作出了考虑。
关键词：核电厂；个人剂量和控制区出入口管理辐射监测系统；优化
1、概述
核电厂在正常运行和事故工况下将产生大量的放射性裂变产物和放射性腐蚀产物（活化产物）。这些放射性物质一旦泄漏出来，将对周围环境和公众造成极大的放射性污染。核电厂设计和运行的首要问题，就是在正常工况或事故工况下，都必须保证放射性物质得到安全控制，使工作人员和公众免受核辐射照射。
核电厂正常运行期间，放射性区域是限制进入的。但是少量工作人员为了进行维修工作或电厂运行就必须临时进入这些存在放射性污染风险的区域。设置个人剂量和控制区出入口管理辐射监测系统的目的控制电厂工作人员进入控制区，并实时监测工作人员在控制区内接受的放射性剂量率和累积剂量，执行离开控制区工作人员身体和小物件的监测，以避免放射性污染物的扩散，定期对工作人员进行内照射测量并建立一个完整的个人剂量数据库。下面介绍个人剂量和控制区出入口管理辐射监测系统的组成。并选取具有代表性的核电厂的同类系统设计进行对比，总结各项目中个人剂量和控制区出入口管理辐射监测系统的优缺点，对今后项目中的设计优化有一定的参考价值。
2、设计依据
个人剂量和控制区出入口管理辐射监测系统的设计随着核电技术的进步逐步改进并不断完善，设计应遵循以下的标准：
GB 18871-2002 《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》
2.1第6.2节规定“应对任何工作人员的职业照射水平进行控制，连续5年的年平均有效剂量不超过20mSv，任何一年中的有效剂量不超过50mSv”；
2.2第6.3节规定“应把辐射工作场所分为控制区和监督区，以便于辐射防护管理和职业照射控制”；
2.3第6.6节规定“对于任何在控制区工作的工作人员，或有时进入控制区工作并可能受到显著职业照射的工作人员，或其职业照射剂量可能大于5mSv/a的工作人员，均应进行个人监测”。
3、个人剂量和控制区出入口管理辐射监测系统设计
核电厂的辐射个人剂量和控制区出入口管理辐射监测系统主要由个人剂量内照射测量和管理系统、个人剂量外照射测量和管理系统以及放射性表面污染监测设备组成，以下分别对其进行介绍。
3.1 个人剂量内照射测量和管理系统
配置个人剂量内照射测量和管理系统，以便了解人体内吸收放射性物质的情况。
应定期为电厂放射性工作人员进行个人内照射剂量的测量和记录，以了解放射性物质进入体内的情况。所有从事放射性工作人员应在参加放射性工作前和参加放射性工作后，定期地用全身计数器（WBC）进行内照射的测量，全身计数器对工作人员体内放射性核素所发射γ射线进行直接测量，测量数据由全身计数器计算机进行数据处理，用于估算和评价其受到的内照射剂量。
全身计数器与全厂个人剂量管理网进行数据通信，将数据传输到全厂个人剂量管理网中。
3.2 个人剂量外照射测量和管理系统
配置个人外照射测量和管理系统，以便对进出控制区的工作人员在正常操作条件下所受的瞬时剂量值和累积剂量值进行测量和管理，确保工作人员的每年或某一阶段内接受的辐照剂量水平不超过国家规定的限值。为了对工作人员的外照射剂量进行监测和评估，当工作人员进入控制区出入口之前，应佩戴好电子式个人剂量计及热释光剂量计。
个人剂量外照射测量和管理系统分为电子式个人剂量测量和管理子系统、热释光剂量测量和管理子系统。
电子式个人剂量计主要用来测量并显示工作人员在控制区内作业期间所接受的实时照射剂量率和累积剂量，当被测剂量率超过设定阈值时，发出报警；所有工作人员的个人剂量信息将被传输到各控制区出入口的个人剂量管理计算机，然后通过个人剂量管理计算机将数据实时的送往全厂个人剂量管理网进行统一的数据管理。
热释光剂量计(TLD)主要用来测量工作人员在工作过程中受到的由γ、β及中子外照射引起的累积剂量当量，数据传送至TLD管理计算机，由计算机进行数据处理及管理，另热释光剂量计应配备热释光剂量计读数器，对剂量计进行读数和刻度。
个人外照射测量和管理设备的设置能有效控制工作人员进入控制区，防止未被授权的人员进入控制区，测量和记录工作人员在控制区停留期间所接受的累积辐射剂量，指示工作人员在现场的实时外照射剂量率值，并在剂量率超过预定的报警阈值时发出报警，记录进入控制区的人员的累积剂量及其他相关信息并建立电厂工作人员的外照射剂量档案。
图3-1 控制区出入口的流程示意图
3.3 放射性表面污染监测设备
配置放射性表面污染监测设备，对离开核电厂控制区人员衣物的外表面、体表和所携带的小物品等进行表面污染测量，以避免沾污物质的扩散和可能造成的对人员的伤害，从而使污染控制在小范围内。
手脚表面污染监测仪，用于对工作人员离开该区域时受污染程度进行测量。
门框式污染监测设备（C1门），用于监测离开控制区的放射性工作人员的体表γ沾污。
全身表面污染监测仪（C2门），用于监测离开辐射控制区的放射性工作人员的体表β沾污。
小物品污染监测仪和安全帽污染监测仪，用于监测被带出控制区的小物品和安全帽可能的污染。
3.4 核电厂控制区出入口设置情况
核电厂进入核岛厂房或其他放射性较高的厂房处均设置了控制区出入口。
每个控制区的出入口均设有完整的电子式个人剂量测量和管理子系统及放射性表面污染监测设备，所有设备的信息都将送到全厂个人剂量管理网中。
工作人员进出控制区出入口的流程图请见图3-1 控制区出入口的流程示。
4、设计中的几个重要问题
4.1合理设计进出控制区出入口的路线流程，进出实行单向分开，男女分区，控制污染扩散并避免交叉污染，在不会因为布置紧凑而使照射量净增加的前提下，必须把穿过辐射区和污染区的工作人员路线缩至最短，以减少穿过这些区域所花的时间；设计应能确保不会因为不可达性而增加在放射性系统旁工作的时间；为了尽量减少在控制区域内工作的厂区人员所受的照射剂量及污染的散布，控制区的布置必须使得工作人员不必穿过高辐射区进入较低辐射区，亦不必穿过高污染区进入较低污染区。
4.2在全场个人剂量管理网络的结构设计中，应设置全厂个人剂量管理网服务器，全厂的个人剂量信息应统一存入系统的数据库中，以供个人剂量管理人员的分析和整理，数据可以输出来供辐射工作人员剂量查询，辐射防护人员分析等，另可根据实际情况选择在控制区出入口合适的地方设置个人剂量管理计算机，能存储个人剂量信息、管理和显示，并与全厂个人剂量管理网进行通讯连接。
4.3应考虑通讯方式的可靠性。现场污染监测设备和个人剂量监测设备应具备临时存储数据的功能，以便在通讯恢复后将数据补充到全厂个人剂量管理网中。
4.4应考虑设备在失电工况下的工作：
个人剂量内照射测量和管理系统、个人剂量外照射测量和管理系统、门框式污染监测仪（C1门）和全身表面污染监测仪（C2）门需提供不间断电源维持2小时的正常运行。
旋转门在失电后失去门禁功能。
WBC、TLD在失电后停止使用。
4.5采用性能良好探测设备，提高探测器的探测效率，降低错误报警率。
4.6出入控制系统应实现程序的自动化，如工作人员剂量数据的自动记录、管理，实时掌握个人受照剂量，以供分析和评价。
4.7配备完备的辐射工作人员所需的各种防护用品、防护用具和安全设施（如工作服、工作鞋、工作帽、手套、脚套、帽套、口罩、呼吸器等），用以保证所有进入辐射控制区内工作人员的安全。
5、现运行核电厂的比较
下面选取具有代表性的A、B、C三个核电厂就核电厂个人剂量和控制区出入口管理辐射监测系统与进行比较。
表5-1 选取的三个核电站个人剂量和控制区出入口管理辐射监测系统的比较
图5-2 B核电厂个人剂量和控制区出入口管理辐射监测系统结构图
图5-3 C核电厂个人剂量和控制区出入口管理辐射监测系统结构图
5.1 以上表格可以看出，A核电厂与C核电厂的控制区出入口相比，前者的控制区出入口数量较多，C核电厂由于厂房的布置情况，控制区数量较少。
5.2 A核电厂相对于B核电厂在控制区出入口做到了对进出路线进行有效分隔，这样在实际人员流动中避免了交叉污染。
5.3 A核电厂与C核电厂相比，实现了全厂的个人剂量管理的统一，有利于个人剂量的控制和管理，个人剂量数据的管理和分析更加便利。而C核电厂不同机组之间尚未实现个人剂量统一管理的功能。A核电厂与B核电厂相比，在每个控制区出入口设置了个人剂量计算机，可在控制区对工作人员的个人剂量数据进行储存、管理和显示。
5.4 A核电厂与B核电厂的控制区出入监测系统相比，在网络系统的结构上比较接近，B核电厂在反应堆停堆更衣室设置了控制区出入口，考虑到在大修期间人员进出，而A核电厂的日常运行和大修期间的人员通行都是通过附属厂房的控制区出入口。
6、对核电厂个人剂量和控制区出入口管理辐射监测系统设计的优化考虑
由于标准法规尚不健全，不同电厂的厂房设置不同，核电厂的控制区出入口的设计存在较大的差异，但我们对核电厂个人剂量和控制区出入口管理辐射监测系统进行设计时，可以作出以下几点优化考虑：
6.1 合理设计进出控制区的路线：应将工作人员进入路线和退出路线设置有效分隔，控制污染扩散做到避免交叉污染；
6.2 简化进出控制设备的操作过程，从而减轻工作人员的负担，降低人因出错的概率；
6.3目前在部分法国核电厂中，个人剂量数据的通讯已经采用了最新的无线通讯技术，该技术的应用在我国还是空白，又存在很多技术问题尚待我们研究，这为我们今后的工作提供了研究方向；
6.4全厂的控制区出入口设计应在总平面布置阶段就充分介入；
6.5应考虑大修期间高峰作业阶段的人员通行。
参考文献
[1]GB 18871-2002.《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》.
[2]NB/T 20136-2012.《核电厂控制区出入口设计准则》.
[3]核电厂辐射控制区出入口设计原则的应用分析.刘东波,陈冬雷.核科学与工程,2011年S2期.
[4]AP1000核电机组辐射控制区出入口设计改进.任慧婷,林发雄 辐射防护通讯 2017（01）.
论文作者:汤智超
论文发表刊物:《电力设备》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/12
标签：剂量论文; 控制区论文; 核电厂论文; 出入口论文; 工作人员论文; 放射性论文; 测量论文; 《电力设备》2018年第18期论文;