第二章核電廠輻射防護(hù)ppt課件

1、核電廠輻射防護(hù)清華大學(xué)核研院方 棟 2019年1月1.概述1核電廠1.1 輕水堆A壓水堆 B沸水堆1.2重水堆1.3高溫氣冷堆堆型 中子譜 慢化劑 冷卻劑 燃料形態(tài) 燃料富集度壓水堆 熱中子 H2O H2O UO2 3%左右沸水堆 熱中子 H2O H2O UO2 3%左右重水堆 熱中子 D2O D2O UO2 天然鈾或稍加濃鈾高溫氣冷堆 熱中子 石墨 氦氣 （Th,UO2 720%或90%鈉冷快堆 快中子 無(wú) 液態(tài)鈉 （U,PuO2 1520% 1.概述2輻射防護(hù)限值與劑量約束值 核電廠放射性工作人員職業(yè)照射的 劑量限值:5年的年平均 有效劑量為20mSv； 眼晶體的年當(dāng)量劑量為150mSv

2、四肢或皮膚年當(dāng)量劑量為500mSv GB188712019 核電廠向環(huán)境釋放物質(zhì)對(duì)任何公眾個(gè)人造成的有效劑量約束值每年必須小于0.25mSv2.核電廠輻射源1堆本體a) 燃料元件中裂變產(chǎn)物包括氚）、超鈾元素、結(jié)構(gòu)材料中放射性活化產(chǎn)物;b) 中子、；(堆芯積存量ORIGEN）2)冷卻劑系統(tǒng)少量裂變產(chǎn)物、腐蝕產(chǎn)物的活化60、58Co、110mAg、124Sb）、冷卻劑的活化產(chǎn)物3H、16N、14C、24Na、38Cl 、42K、65Zn）、空氣活化產(chǎn)物41Ar；計(jì)算程序：美國(guó)PWRGALE；法 PROFIP裂變產(chǎn)物，法 PACTOLE腐蝕產(chǎn)物。腐蝕產(chǎn)物的活化放射性造成90以上的劑量貢獻(xiàn)2.核電廠輻

3、射源3乏燃料儲(chǔ)存和運(yùn)輸緩發(fā)中子、裂變產(chǎn)物放射性）4廢液、廢氣、廢物處理系統(tǒng) 裂變產(chǎn)物和活化產(chǎn)物放射性（ 、）； 開放操作 外照射、內(nèi)照射5)降低一回路放射性源項(xiàng)的措施：減少腐蝕產(chǎn)物生成；一回路除鹽、凈化；控制補(bǔ)給水的含氧量3.核電廠輻射危害1工作人員的職業(yè)照射全身有效劑量限值小于20mSv/a劑量約束值 1518mSv/a防止確定性效應(yīng)安康包括癌癥和遺傳疾病風(fēng)險(xiǎn)為1.5/1000 (7.3102/Sv)3.核電廠輻射危害2對(duì)環(huán)境的影響a)放射性氣態(tài)流出物來(lái)源：含氫廢氣；含氧廢氣；工作場(chǎng)所的排風(fēng)；處置：儲(chǔ)存或滯留)衰減、過(guò)濾、吸附。排放：煙囪大氣b)放射性液態(tài)流出物來(lái)源：工藝廢液；化學(xué)廢液、地面

4、疏水、洗滌廢水3.核電廠輻射危害處置：蒸發(fā)、離子交換、過(guò)濾。排放槽混合排入受納水體c)固體放射性廢物不可壓縮廢物：系統(tǒng)設(shè)備包括易損部件、過(guò)濾器等);可壓縮廢物：沾污的防護(hù)用品；廢樹脂；處置：緊縮熄滅）；整備；固化 ；暫存；送中低放處置庫(kù)。公眾成員受到氣載流出物照射的途徑彌散沉降空氣污染土壤植物動(dòng)物水體食入內(nèi)照射外照射吸入照射氣載流出物 人的劑量公眾成員受到液態(tài)流出物照射的途徑彌散食物水生生物灌溉水外照射內(nèi)照射堆積液態(tài)流出物人的劑量3.核電廠輻射危害d)影響環(huán)境的途徑e)公眾的劑量限值 1mSv/a核電廠流出物對(duì)公眾的影響為0.25mSv/a如果核電廠有多個(gè)機(jī)組或同一個(gè)廠址有多個(gè)核電廠需要對(duì)0.

5、25mSv/a進(jìn)行分配。0.25mSv/a 僅僅為天然本底的1/10放射性輻射的健康包括致死癌癥、非致死癌癥和遺傳疾病風(fēng)險(xiǎn)為7.3102/Sv4.核電廠的輻射防護(hù)措施1分區(qū)管理按照GB188712019規(guī)定，核電廠對(duì)輻射工作區(qū)實(shí)行分區(qū)管理。二區(qū)劃分：監(jiān)督區(qū)；控制區(qū)；非輻射工作區(qū)廠區(qū)內(nèi)從事的工作與放射性輻射無(wú)關(guān)如辦公室、門衛(wèi)、汽車庫(kù)等）；監(jiān)督區(qū)在此區(qū)域內(nèi)，因?yàn)檩椛渌胶艿?，從事工作的人員不需要專門的防護(hù)手段或安全措施；經(jīng)常評(píng)估職業(yè)照射條件。4.核電廠的輻射防護(hù)措施控制區(qū)區(qū)域內(nèi)輻射水平較高，需要或可能需要專門防護(hù)手段或安全措施的區(qū)域。 控制正常的照射或防止污染擴(kuò)散；預(yù)防或限制潛在照射；采用實(shí)體邊界

6、劃定控制區(qū)；控制區(qū)進(jìn)出口要有指示，提供防護(hù)用品、監(jiān)測(cè)設(shè)備和個(gè)人衣物柜、提供皮膚和衣物污染監(jiān)測(cè)儀、沖洗淋浴設(shè)備和污染衣物存放柜專門的衛(wèi)生通過(guò)間）。4.核電廠的輻射防護(hù)措施 我國(guó)核電廠分區(qū)的劑量率水平：(20mSv/a)標(biāo)準(zhǔn)GB8703-88（50mSv）（嶺澳一期）EJ/T316-2019(20mSv)GB18871-2019(20mSv)D（劑量當(dāng)量率）有效劑量率(mSv/h)空氣污染濃度(DAC)居留特征劑量當(dāng)量率（外照射內(nèi)照射）非限制區(qū)D7.5Sv/h t6667hD0.001不受污染無(wú)限制監(jiān)督區(qū)(白)D0.0025可忽略每季工作少于500h綠區(qū)7.5Sv/hD25Sv/h 2000ht6

7、667hD0.010.1每周工作少于40h2.5Sv/h(0.25mrem/h)dose10Sv/h(1.0mrem/h)黃區(qū)黃125Sv/hD2mSv/h 25ht2000hD0.11每周工作少于4h10Sv/h(1.0mrem/h)dose2mSv/h(200mrem/h)黃2D110管理進(jìn)入橙區(qū)2mSv/hD100mSv/h 5ht25hD10限制進(jìn)入2mSv/h(200mrem/h)dose0.1Sv/h(10rem/h)紅區(qū)D100mSv/h t5hD10通常禁止進(jìn)入dose0.1Sv/h(10rem/h)4.核電廠的輻射防護(hù)措施 美國(guó)的分區(qū)劑量率水平50mSv/a) 區(qū)域 允許的居

8、留 劑量率 0無(wú)限制的正常居留0.05mrem/h0.5Sv/h） 非限制區(qū) 0.25mrem/h （2.5Sv/h） 職業(yè)工作區(qū) 2.5mrem/h （25Sv/h） 間斷工作區(qū) 15mrem/h （150Sv/h） 限制進(jìn)入?yún)^(qū) 100mrem/h （1mSv/h） 控制進(jìn)入?yún)^(qū) 1rem/h （10mSv/h） 正常為限制，事故后有限進(jìn)入?yún)^(qū)10rem/h （100mSv/h） 正常嚴(yán)格限制，事故后限制進(jìn)入?yún)^(qū)100rem/h （1 Sv/h） 正常禁止進(jìn)入?yún)^(qū)，事故后嚴(yán)格限制進(jìn)入?yún)^(qū)500rem/h （5 Sv/h 極高輻射區(qū) 500rad/h （5 Gy/h）4.核電廠的輻射防護(hù)措施2屏蔽核電廠

9、設(shè)計(jì)的屏蔽考慮：堆本體的中子和屏蔽；中子能量、 能量一回路的緩發(fā)中子和裂變產(chǎn)物假設(shè)元件破損率）活化產(chǎn)物16NT1/2=7.13s、E6.13Mev的屏蔽；屏蔽材料與形式；核電廠檢修的屏蔽考慮：移動(dòng)屏蔽或局部屏蔽；4.核電廠的輻射防護(hù)措施3時(shí)間和距離控制工作人員在輻射場(chǎng)中劑量是正比于源強(qiáng)和時(shí)間，和距離成平方反比。設(shè)計(jì)上采用靈活方便結(jié)構(gòu)、提供良好的檢修；工作環(huán)境和條件、減少不必要的照射時(shí)間；使用特殊的長(zhǎng)柄工具等4.核電廠的輻射防護(hù)措施4通風(fēng)氣流組織：由干凈區(qū)向臟區(qū)流；輻射工作區(qū)特別是進(jìn)行開放性操作的區(qū)域要保證一定的負(fù)壓或換氣次數(shù)；排風(fēng)經(jīng)處理后由煙囪排出；5降低輻射源活度限制腐蝕產(chǎn)物結(jié)垢；核電廠檢修

10、時(shí)為了減少工作人員受照，要先用干凈的水或氣體進(jìn)行沖洗和清掃，減少設(shè)備殘留放射性活度；收集泄漏、進(jìn)行疏水等。4.核電廠的輻射防護(hù)措施6培訓(xùn)、計(jì)劃和組織從事輻射工作，如果人員接受了必要的培訓(xùn)或進(jìn)行模擬操作訓(xùn)練就可以縮短操作時(shí)間，也就減少了劑量。事先充分的計(jì)劃和組織都是減少工作人員照射的重要措施。7工作人員的個(gè)人防護(hù)措施；8源項(xiàng)控制：放射化學(xué)控制活化產(chǎn)物的產(chǎn)生與結(jié)垢5.核電廠運(yùn)行的放射性風(fēng)險(xiǎn)1外照射風(fēng)險(xiǎn) 取決于現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)工作的準(zhǔn)備；區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)示；現(xiàn)場(chǎng)工作人員配備的監(jiān)測(cè)設(shè)備。設(shè)備室的輻射風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)：一回路的各個(gè)固定監(jiān)測(cè)點(diǎn)測(cè)量到的平均值它給出了一回路上放射性沉積；現(xiàn)場(chǎng)分區(qū)；熱點(diǎn)標(biāo)示；輻射水平分布圖；個(gè)人監(jiān)測(cè)

11、設(shè)備劑量率計(jì)）防護(hù)措施：時(shí)間；間隔；屏蔽。5.核電廠運(yùn)行的放射性風(fēng)險(xiǎn)2污染風(fēng)險(xiǎn) 污染是以沉積形式存在于作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備內(nèi)表面以及外壁上也可能地面和墻壁）?，F(xiàn)場(chǎng)工作人員的活動(dòng)污染物再懸浮并吸入放射性顆粒；污染物擴(kuò)散擴(kuò)散到鄰近區(qū)域；體表污染；內(nèi)照射污染監(jiān)測(cè)內(nèi)照射預(yù)防5.核電廠運(yùn)行的放射性風(fēng)險(xiǎn)3碘風(fēng)險(xiǎn)裂變產(chǎn)物碘一回路打開或泄漏；乏燃料水下操作事故以氣態(tài)或氣溶膠進(jìn)入控制區(qū)。監(jiān)測(cè)設(shè)備：固定式儀表KRT系統(tǒng)或RMS系統(tǒng)）；移動(dòng)式儀表；手動(dòng)式儀表。預(yù)防措施：監(jiān)測(cè)和跟蹤一回路放射性；通風(fēng)；碘吸附器5.核電廠運(yùn)行的放射性風(fēng)險(xiǎn)4風(fēng)險(xiǎn) 風(fēng)險(xiǎn)的鑒別燃料包殼破損）；風(fēng)險(xiǎn)存在的部位；探測(cè)設(shè)備；預(yù)防措施：集體防護(hù)封閉和負(fù)壓）；

12、個(gè)人防護(hù)；污染物的處理。5運(yùn)行期間進(jìn)入反應(yīng)堆廠房系統(tǒng)帶壓和含氮容器；中子與16N的6.降低居民受照的防護(hù)措施1廠址選擇為了確保核電廠自身核安全和減少對(duì)環(huán)境影響，在選址中要考慮很多因素：地質(zhì)、地震、水文、氣候、人口、土地利用、外部事件等人口 :密度、非居住區(qū)禁區(qū)）；規(guī)劃限制區(qū)低人口區(qū)）；應(yīng)急要求；氣候：氣載流出物的稀釋彌撒；（內(nèi)陸的特點(diǎn)）5.降低居民受照的防護(hù)措施c)水文條件 獨(dú)立水文單元、受納水體d)土地利用e)人為外部事件：飛機(jī)撞擊、爆炸、有毒有害物泄漏等。f)非居住區(qū)、規(guī)劃限制區(qū)根據(jù)選址源項(xiàng)）6.降低居民受照的防護(hù)措施2防止放射性物質(zhì)釋放的多重屏障276.降低居民受照的防護(hù)措施 一一 燃料

13、組件與核反應(yīng)堆的本體結(jié)構(gòu)燃料組件與核反應(yīng)堆的本體結(jié)構(gòu) 密封的燃料芯塊和燃料元件包殼構(gòu)成了包容放射性物質(zhì)的密封的燃料芯塊和燃料元件包殼構(gòu)成了包容放射性物質(zhì)的第一道安全屏障。第一道安全屏障。 高溫?zé)Y(jié)的圓柱形二氧化鈾陶瓷燃料塊，直徑約高溫?zé)Y(jié)的圓柱形二氧化鈾陶瓷燃料塊，直徑約8毫米，毫米，高高13毫米，稱之為燃料芯塊。毫米，稱之為燃料芯塊。 燃料芯塊中鈾燃料芯塊中鈾-235的富集度約的富集度約3，個(gè)一個(gè)地重疊著放，個(gè)一個(gè)地重疊著放在外徑約在外徑約9.5毫米，厚約毫米，厚約0.57毫米的鋯毫米的鋯-4合金管內(nèi)。合金管內(nèi)。 這種鋯合金管稱為燃料元件包殼。鋯管兩端有端塞，燃料這種鋯合金管稱為燃料元件包殼

14、。鋯管兩端有端塞，燃料芯塊完全封閉在鋯合金管內(nèi)，構(gòu)成高度為芯塊完全封閉在鋯合金管內(nèi)，構(gòu)成高度為3米多細(xì)而長(zhǎng)的米多細(xì)而長(zhǎng)的燃料元件。燃料元件。 這些燃料元件用定位格架定位，組成所謂的燃料組件見(jiàn)圖這些燃料元件用定位格架定位，組成所謂的燃料組件見(jiàn)圖1-20。一般是將燃料元件排列成。一般是將燃料元件排列成1717的組件，其正方的組件，其正方形橫截面邊長(zhǎng)約形橫截面邊長(zhǎng)約20厘米。加上端部構(gòu)件，整個(gè)燃料組件長(zhǎng)厘米。加上端部構(gòu)件，整個(gè)燃料組件長(zhǎng)約約4米。燃料組件外面不加裝方形盒，即所謂開式柵格，米。燃料組件外面不加裝方形盒，即所謂開式柵格，以利于冷卻劑的橫向流動(dòng)。以利于冷卻劑的橫向流動(dòng)。P32 28壓水堆三

15、道安全屏障 第一道屏障 燃料芯塊和包殼第二道屏障壓力邊界 第三道屏障安全殼29306.降低居民受照的防護(hù)措施 壓力容器、蒸汽發(fā)生器、主循環(huán)泵、穩(wěn)壓器及相關(guān)管路的壓力容器、蒸汽發(fā)生器、主循環(huán)泵、穩(wěn)壓器及相關(guān)管路的整個(gè)冷卻劑系統(tǒng)，有其特定的壓力邊界，稱為一回路壓力整個(gè)冷卻劑系統(tǒng)，有其特定的壓力邊界，稱為一回路壓力邊界。邊界。 該壓力邊界構(gòu)成了包容放射性物質(zhì)的第二道安全屏障。該壓力邊界構(gòu)成了包容放射性物質(zhì)的第二道安全屏障。 31圖1-23 冷卻劑回路及設(shè)備布置圖326.降低居民受照的防護(hù)措施壓水堆堆芯和壓力容器壓水堆堆芯和壓力容器將一百多個(gè)燃料組件總共包括四萬(wàn)多根三米多長(zhǎng)、比鉛筆略粗的燃料將一百多個(gè)

16、燃料組件總共包括四萬(wàn)多根三米多長(zhǎng)、比鉛筆略粗的燃料元件組裝在一起，構(gòu)成所謂的壓水堆堆芯。見(jiàn)圖元件組裝在一起，構(gòu)成所謂的壓水堆堆芯。見(jiàn)圖1-21為壓水堆壓力為壓水堆壓力容器內(nèi)結(jié)構(gòu)示意圖。每一個(gè)燃料組件包括兩百多根燃料元件，中間有容器內(nèi)結(jié)構(gòu)示意圖。每一個(gè)燃料組件包括兩百多根燃料元件，中間有些位置空出來(lái)放控制棒?？刂瓢舻纳喜窟B成體成為蜘蛛爪式的控制些位置空出來(lái)放控制棒?？刂瓢舻纳喜窟B成體成為蜘蛛爪式的控制棒束。每一個(gè)控制棒束都可以在相應(yīng)的燃料組件內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)?？刂瓢舭羰?。每一個(gè)控制棒束都可以在相應(yīng)的燃料組件內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)?？刂瓢羰诙褍?nèi)布置得很分散，以便堆內(nèi)造成平坦的中子通量密度分布。壓束在堆內(nèi)布置得很分

17、散，以便堆內(nèi)造成平坦的中子通量密度分布。壓水堆中最關(guān)鍵的設(shè)備之一是壓力容器，它是不可更換的。一座水堆中最關(guān)鍵的設(shè)備之一是壓力容器，它是不可更換的。一座90或或130萬(wàn)千瓦的壓水堆，壓力容器直徑分別為萬(wàn)千瓦的壓水堆，壓力容器直徑分別為3.99米和米和4.39米，壁厚米，壁厚0.2米和米和0.22米。重米。重330噸和噸和418噸，高噸，高13米以上。這么巨大的壓力容器米以上。這么巨大的壓力容器，它的加工和運(yùn)輸都是個(gè)需要認(rèn)真對(duì)待的問(wèn)題。這么巨大的壓力容，它的加工和運(yùn)輸都是個(gè)需要認(rèn)真對(duì)待的問(wèn)題。這么巨大的壓力容器，它的加工和運(yùn)輸都是一個(gè)需要認(rèn)真對(duì)待的問(wèn)題。器，它的加工和運(yùn)輸都是一個(gè)需要認(rèn)真對(duì)待的問(wèn)題。331234567891011121330292827262524232221201918171615141吊裝耳環(huán)2封頭3上支撐板4內(nèi)部支撐凸緣5堆芯吊籃6上支撐柱7進(jìn)口