任學(xué)明，王雪峰，趙 凱

(1.臺(tái)山核電合營有限公司，廣東 臺(tái)山，529200；2.深圳中廣核工程設(shè)計(jì)有限公司，廣東 深圳，518172)

目前國內(nèi)的核電廠輻射控制區(qū)主要有兩種進(jìn)出模式，主流的傳統(tǒng)“七件套”模式和新型的清潔控制區(qū)模式。清潔控制區(qū)模式目前已在國內(nèi)某核電廠全面應(yīng)用，法國電力集團(tuán)(EDF)及國內(nèi)核電廠稱該模式為“EVEREST”模式或“珠峰”模式[1]，該模式已經(jīng)歷了日常運(yùn)行和大修工況的實(shí)踐檢驗(yàn)。與傳統(tǒng)“七件套”模式相比，清潔控制區(qū)模式因不需要更換控制區(qū)專用防護(hù)用品，所以節(jié)省了時(shí)間，提高了控制區(qū)進(jìn)出效率，同時(shí)也減少了專用防護(hù)用品的使用成本以及產(chǎn)生的廢物量，這也更加符合國家對(duì)核設(shè)施放射性廢物最小化的要求[2]。

基于以上優(yōu)勢(shì)，國內(nèi)多家核電廠已為采用該模式開展了相關(guān)工作，比如已有某核電廠在熱機(jī)修間等廠房實(shí)現(xiàn)了清潔控制區(qū)模式，并在按計(jì)劃分步實(shí)施中。可見新型的清潔控制區(qū)進(jìn)出模式正在成為一種應(yīng)用趨勢(shì)。但核電廠在決策是否采用控制區(qū)新型進(jìn)出模式時(shí)依然慎重，利益代價(jià)比是其考慮的主要因素之一。

筆者通過某核電廠近幾年來的實(shí)踐，對(duì)大修和日常期間的兩種進(jìn)出模式在輻射防護(hù)指標(biāo)、運(yùn)行成本以及廢物產(chǎn)生量等方面進(jìn)行了初步分析和比較，以供其他核電廠的決策參考。

1 兩種進(jìn)出模式簡介

傳統(tǒng)模式是人員進(jìn)入控制區(qū)之前，需要先在冷更衣間內(nèi)脫除個(gè)人衣物，僅著內(nèi)褲(女士為內(nèi)衣、內(nèi)褲)進(jìn)入熱更衣間，然后在熱更衣間穿上控制區(qū)專用防護(hù)用品。專用防護(hù)用品一般包括紙帽、安全帽、T恤、連體服、棉紗手套、襪子和安全鞋。防護(hù)用品共七件，所以傳統(tǒng)模式又稱“七件套”模式。出控制區(qū)時(shí)，在經(jīng)過C1門(門框式表面污染監(jiān)測(cè)設(shè)備)測(cè)量后，進(jìn)入熱更衣間，脫除“七件套”后進(jìn)入C2門(門框式表面污染監(jiān)測(cè)設(shè)備，屬于控制區(qū)邊界)測(cè)量，然后在冷更衣間穿回個(gè)人衣物。傳統(tǒng)模式在日常和大修期間使用的個(gè)人防護(hù)用品種類沒有區(qū)別，使用數(shù)量等于進(jìn)出控制區(qū)的次數(shù)。開展污染作業(yè)期間，需要在“七件套”基礎(chǔ)上加穿紙衣、乳膠手套、塑料鞋套等附加防護(hù)用品，使用量正比于日?；虼笮奁陂g開展的放射性污染作業(yè)量。

EVEREST模式在進(jìn)入控制區(qū)之前，僅需要在控制區(qū)入口處加穿一層防塵鞋套。對(duì)于部分勞保服不具備佩戴電子個(gè)人劑量計(jì)的人員，需要加穿馬甲，以用來佩戴電子個(gè)人劑量計(jì)。出控制區(qū)時(shí)，在經(jīng)過C2門監(jiān)測(cè)后，脫除防塵鞋套和馬甲(若有)。為有效控制潛在污染風(fēng)險(xiǎn)，該核電廠采用“潛在污染區(qū)”管理模式(且目前僅該核電廠在采用“潛在污染區(qū)”管理模式)，人員在進(jìn)入潛在污染區(qū)時(shí)，需要加穿帽套、棉紗手套和橡膠鞋套[3]。潛在污染區(qū)僅限于部分放射性污染擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)高的房間或區(qū)域，數(shù)量非常有限。另外，開展污染作業(yè)期間也需要使用到(但不限于)帽套、棉紗手套和橡膠鞋套，因此帽套、棉紗手套和橡膠鞋套的使用量正比于進(jìn)出潛在污染區(qū)以及污染作業(yè)區(qū)的人次。此外，針對(duì)化學(xué)操作人員，在控制區(qū)熱實(shí)驗(yàn)室內(nèi)需要加穿棉質(zhì)白大褂。以上既適用于日常期間，也適用于大修期間。但在大修期間，還需要使用到連體服和安全鞋。因?yàn)榇笮奁陂g反應(yīng)堆廠房會(huì)有大量放射性作業(yè)同步開展，污染擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)非常高。該核電廠要求進(jìn)入反應(yīng)堆廠房加穿連體服、帽套、棉紗手套、橡膠鞋套等附加防護(hù)用品，少數(shù)高溫高污染風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)人員還需要更換專用安全鞋[3]。開展污染作業(yè)期間，使用到的紙衣、乳膠手套、塑料鞋套等附加防護(hù)用品，使用方式與傳統(tǒng)模式一致，使用量正比于日?；虼笮奁陂g開展的放射性污染作業(yè)量。

采用EVEREST模式的某核電廠，在經(jīng)過幾年來日常運(yùn)行以及大修的實(shí)踐檢驗(yàn)，其主要輻射防護(hù)指標(biāo)在中廣核各核電廠中處于中上游水平。在控制區(qū)邊界人員體表污染監(jiān)測(cè)方面，EVEREST模式C2門監(jiān)測(cè)的是人員著工作服的體表污染情況，傳統(tǒng)模式C2門監(jiān)測(cè)的是人員脫去工作服后的體表污染情況，二者的C2門報(bào)警率相當(dāng)，日常運(yùn)行期間均小于0.1%，大修期間大約在0.2%到0.4%間。

2 放射性廢物產(chǎn)生量與運(yùn)行成本估算

2.1 概述

兩種進(jìn)出模式最大的區(qū)別在于防護(hù)用品使用成本與放射性廢物產(chǎn)生量上。為突出兩種進(jìn)出模式的區(qū)別，僅針對(duì)不同模式在防護(hù)用品使用種類或使用量上的不同進(jìn)行分析對(duì)比。對(duì)與進(jìn)出模式無關(guān)的防護(hù)用品的使用情況則不作比較，比如氣衣、氣面罩、紙衣等的使用情況，其使用量僅與開展的污染作業(yè)活動(dòng)量有關(guān)，與進(jìn)出模式無關(guān)，故不在本文中開展討論。防護(hù)用品的使用以及廢物產(chǎn)生量上在核電廠不同運(yùn)行狀態(tài)(日常運(yùn)行和大修)下略有不同，下文以某核電廠為例，結(jié)合核電廠日常運(yùn)行和大修兩種運(yùn)行狀態(tài)，分別進(jìn)行分析比較。

2.2 日常運(yùn)行期間

核電廠日常運(yùn)行主要為生產(chǎn)發(fā)電，并開展必要的維修和生產(chǎn)活動(dòng)，控制區(qū)進(jìn)出人次以及生產(chǎn)維修活動(dòng)均較少。防護(hù)用品使用成本包括一次性防護(hù)用品的消耗量、可復(fù)用防護(hù)用品經(jīng)過反復(fù)清洗的報(bào)廢量以及清洗防護(hù)用品的水電成本等。

某核電站日常運(yùn)行期間采用“EVEREST”進(jìn)出模式的廢物產(chǎn)生量及運(yùn)行成本估算情況列于表1。

表1 日常運(yùn)行期間“EVEREST”模式放射性廢物產(chǎn)生量及運(yùn)行成本(單臺(tái)機(jī)組)1)

廢液產(chǎn)生量為每年清洗可復(fù)用防護(hù)用品產(chǎn)生的清洗廢液量(作為放射性廢液)，估算方法為：

式中，Qliquid為清洗廢液產(chǎn)生量，L；N為防護(hù)用品使用量，件(雙)；m為單件防護(hù)用品質(zhì)量，kg；Qlaundry為洗衣機(jī)單次清洗用水量，L，本文中取209 L；mlaundry為洗衣機(jī)單次清洗防護(hù)用品質(zhì)量，kg，本文中取27 kg。

固廢產(chǎn)生量為一次性防護(hù)用品使用量以及可復(fù)用防護(hù)用品經(jīng)過一定清洗次數(shù)后報(bào)廢的年化產(chǎn)生量(作為放射性廢物)。一次性防護(hù)用品產(chǎn)生的固體廢物為使用量乘以單件防護(hù)用品質(zhì)量，可復(fù)用防護(hù)用品固廢產(chǎn)生量計(jì)算方法為：

式中，Qwaste為固體廢物產(chǎn)生量，kg；N為防護(hù)用品使用量，件(雙)；m為單件防護(hù)用品質(zhì)量，kg；nlaundry為防護(hù)用品平均可經(jīng)受清洗次數(shù)，結(jié)合各電廠實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，可重復(fù)利用防護(hù)用品本文取200次。

某核電站日常運(yùn)行期間采用傳統(tǒng)進(jìn)出模式的廢物產(chǎn)生量及運(yùn)行成本估算情況列于表2。

表2 日常運(yùn)行期間傳統(tǒng)進(jìn)出模式放射性廢物產(chǎn)生量及運(yùn)行成本(單臺(tái)機(jī)組)1)

日常運(yùn)行期間兩種進(jìn)出模式放射性廢物產(chǎn)生量與運(yùn)行成本對(duì)比列于表3。

由表3可知，在日常運(yùn)行期間采用“EVEREST”模式的核電廠(采用“潛在污染區(qū)”控制策略)因?yàn)槭褂梅雷o(hù)用品產(chǎn)生的廢液和固廢產(chǎn)生量都顯著低于傳統(tǒng)的“七件套”模式。如果采用“EVEREST”模式的核電廠在污染控制上不采用“潛在污染區(qū)”控制策略，則日常期間產(chǎn)生的清洗廢液量及固廢量將進(jìn)一步減少。在運(yùn)行成本上，“EVEREST”模式也僅占傳統(tǒng)模式的三分之一。

表3 日常運(yùn)行期間兩種模式放射性廢物產(chǎn)生量與運(yùn)行成本對(duì)比(單臺(tái)機(jī)組)

2.3 大修期間

大修主要為燃料更換，并開展相關(guān)的維修和在役檢查等工作，控制區(qū)進(jìn)出人次多且集中，維修、檢查等工作量大。采用“EVEREST”模式的核電廠因?yàn)榇笮奁陂g防護(hù)用品使用規(guī)則有調(diào)整，所以在防護(hù)用品的使用量上有變化，主要體現(xiàn)在增加了紙帽、連體服和橡膠鞋套的使用量。某核電站大修期間采用“EVEREST”進(jìn)出模式的廢物產(chǎn)生量及運(yùn)行成本估算情況列于表4。

表4 大修期間采用“EVEREST”模式放射性廢物產(chǎn)生量以及運(yùn)行成本估算(單臺(tái)機(jī)組)1)

表4中，大修期間防護(hù)用品中的連體服主要用于工作人員進(jìn)入反應(yīng)堆廠房和特定人群進(jìn)入熱機(jī)修間使用，安全鞋主要用于特定人群進(jìn)入反應(yīng)堆廠房和熱機(jī)修間使用。因?yàn)橥６哑陂g該核電廠所有進(jìn)入反應(yīng)堆廠房人員均要求穿戴連體服，因此連體服的使用量要多于安全鞋使用量。

某核電站大修期間采用傳統(tǒng)進(jìn)出模式的廢物產(chǎn)生量及運(yùn)行成本估算情況列于表5。

表5 大修期間傳統(tǒng)進(jìn)出模式放射性廢物產(chǎn)生量及運(yùn)行成本(單臺(tái)機(jī)組)

某核電廠大修期間采用兩種進(jìn)出模式的放射性廢物產(chǎn)生量與運(yùn)行成本比對(duì)列于表6。

由表6可知，核電廠在大修期間采用“EVEREST”模式產(chǎn)生的放射性廢物量依然顯著低于傳統(tǒng)的“七件套”模式。大修期間兩種模式在廢液和固廢產(chǎn)生量上沒有日常期間的差異大，這是因?yàn)椴捎谩癊VEREST”模式的核電廠在大修期間對(duì)整個(gè)反應(yīng)堆廠房加強(qiáng)了污染控制，要求進(jìn)入反應(yīng)堆廠房的人員必須加穿紙帽、連體服、棉紗手套、橡膠鞋套等附加防護(hù)用品，這減少了兩種模式在防護(hù)用品使用量上的差異。大修期間因?yàn)椤癊VEREST”模式核電廠對(duì)反應(yīng)堆廠房加強(qiáng)了管控，使得大修期間防護(hù)用品使用成本大幅增加，單次進(jìn)出成本大約為日常運(yùn)行期間的2倍，約為“七件套”模式的80%。

表6 兩種模式大修期間放射性廢物產(chǎn)生量與運(yùn)行成本對(duì)比(單臺(tái)機(jī)組)

3 其他運(yùn)行成本分析

3.1 廢物處置成本

除了以上分析的運(yùn)行過程成本以外，廢物處置成本也是必須考慮的因素。目前清洗后產(chǎn)生的廢液在核電廠中被RPE系統(tǒng)(核島排氣疏水系統(tǒng))收集，經(jīng)過監(jiān)測(cè)在滿足法規(guī)和電廠要求后排放；固體廢物作為低放射性或極低放射性廢物，在電廠壓縮暫存后，交由城市低放廢物處置場(chǎng)存放，目前城市放射性廢物送貯費(fèi)按國家規(guī)定未收取費(fèi)用[4]。

可復(fù)用防護(hù)用品因被嚴(yán)重污染而直接報(bào)廢的部分，各電廠處理方式一致，因?yàn)榕c采用何種模式無關(guān)未作比較。

3.2 人力成本

在輻射防護(hù)、洗衣房以及廠房核清潔的人力需求方面，兩種模式的人力資源配置基本一致，沒有因“EVEREST”模式直接增加人力。但“EVEREST”模式在控制區(qū)內(nèi)核清潔的范圍和頻次、表面污染測(cè)量的范圍和頻次上，會(huì)比傳統(tǒng)模式的核電廠要求高。核清潔與表面污染測(cè)量一般都會(huì)要求月度全覆蓋(反應(yīng)堆廠房以及高輻射風(fēng)險(xiǎn)房間除外)。另外，在大修期間的去污工作量上，“EVEREST”模式的核電廠會(huì)稍高于傳統(tǒng)模式，主要體現(xiàn)在“EVEREST”模式對(duì)去污驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)更高，一般對(duì)應(yīng)的去污工作量也會(huì)更大些。

3.3 輻射監(jiān)測(cè)儀器成本

在輻射監(jiān)測(cè)儀表方面，“EVEREST”模式需要儀表對(duì)表面污染響應(yīng)更靈敏，目前市場(chǎng)上主流的表面污染監(jiān)測(cè)儀表基本均滿足要求。在輻射監(jiān)測(cè)儀表數(shù)量方面，該模式本身不會(huì)因?yàn)楹饲鍧崢?biāo)準(zhǔn)高而增加輻射監(jiān)測(cè)儀表。但是該核電廠采用的“潛在污染區(qū)”管理方式因?yàn)樵黾恿藵撛谖廴緟^(qū)的邊界數(shù)量，因此需要更多數(shù)量的儀表。增加的數(shù)量取決于實(shí)際設(shè)置的污染區(qū)以及潛在污染區(qū)的數(shù)量。這部分涉及到的儀表使用成本以及維護(hù)成本，本文未做考慮。

3.4 承包商引入成本

在大修期間承包商的引入費(fèi)用方面，因?yàn)椤癊VEREST”模式有利于節(jié)省單個(gè)工作的人工時(shí)(節(jié)省了進(jìn)出控制區(qū)的時(shí)間)，有利于減少大修承包商的引入成本。

4 結(jié)論

通過在日常運(yùn)行期間和大修期間對(duì)輻射防護(hù)用品的報(bào)廢量、清洗用水成本和用電成本的分析，初步得出在國內(nèi)采用“EVEREST”模式和“七件套”模式兩種控制區(qū)進(jìn)出方式的廢物產(chǎn)生量以及運(yùn)行成本。分析認(rèn)為，在日常運(yùn)行期間，“EVEREST”模式有明顯優(yōu)勢(shì)，廢物產(chǎn)生量僅占“七件套”模式的20%到30%，其運(yùn)行成本約為“七件套”模式的三分之一；在大修期間“EVEREST”模式的廢物產(chǎn)生量約占“七件套”模式的60%左右，運(yùn)行成本約為“七件套”模式運(yùn)行成本的80%。以上成本計(jì)算中，尚未考慮后端清洗廢水的處理成本以及產(chǎn)生的低放固廢的處置成本，如果考慮這部分的成本，兩種運(yùn)行模式的差異將進(jìn)一步擴(kuò)大。

本文對(duì)兩種進(jìn)出模式的運(yùn)行成本進(jìn)行了量化估算，希望能夠?yàn)樾陆ê穗姀S決策采用何種控制區(qū)進(jìn)出方式以及已運(yùn)行核電廠是否改用“EVEREST”模式提供參考。

最后，需要指出的是，對(duì)于已運(yùn)行核電廠如果中途改造為“EVEREST”模式，還需要考慮對(duì)控制區(qū)全面核清潔的去污成本。但是如果是從核電廠運(yùn)行全周期來看，這一成本則是可接受的，因?yàn)楫?dāng)核電機(jī)組退役時(shí)，也要開展類似的核清潔。如果更早的實(shí)施清潔控制區(qū)模式，則可以減少退役階段的核清潔成本。