大修期间开启和关闭蒸汽发生器主阀门的辐射剂量评估

《Applied Radiation and Isotopes》：Assessment of radiation dose for opening and closing the steam generator primary manways during the overhaul period

核电站蒸汽发生器主门开闭作业中工人的辐射剂量评估，通过工作场景分析及MCNP6.2模拟计算，得出各子任务（拆卸开门、维护、组装闭门）剂量范围为1.00–1.44 mSv，为制定安全维护计划提供依据。

　　

Ju Young Kim | Dae Ho Lee | Geon Woo Son | Kwang Pyo Kim

韩国京畿道龙仁市京熙大学核工程系

摘要

在核电站大修期间进行的一次系统维护中，辐射暴露主要来源于中子激活的腐蚀产物。在大修期间，打开和关闭蒸汽发生器的一次侧人孔是代表性的维护工作之一。这种维护活动需要在靠近激活腐蚀产物的地方进行，导致工作人员的辐射暴露水平相对较高。本研究评估了工作人员在打开和关闭蒸汽发生器一次侧人孔时的辐射剂量。将打开和关闭一次侧人孔的工作场景分为三个子任务。使用蒙特卡洛N粒子传输（MCNP）代码对几何配置和辐射源项进行了计算模拟。根据分析的工作场景，利用模拟的蒸汽发生器计算了工作人员的辐射剂量。每个子任务的剂量评估结果显示，剂量范围大约为1.38–2.91 man·mSv，而工作人员的实际剂量范围为1.00–1.44 mSv。本研究的结果可用于制定蒸汽发生器一次侧维护工作计划。

引言

在韩国，核电站工作人员约80%的辐射暴露发生在大修期间 [Kim and Kong, 2012]。在一次系统维护过程中，外部辐射暴露主要由Chalk River Unidentified Deposit（CRUD）引起 [Kim and Kong, 2012]。CRUD是一种中子激活的腐蚀产物，含有高能伽马射线的放射性核素，会在燃料组件表面形成并脱落进入一次冷却剂 [Song et al., 2015]。在核电站运行期间，一次冷却剂中的CRUD可能会沉积在蒸汽发生器（SG）一次侧的内表面上 [Kong et al., 2021]。大修期间可以进行涡流检测（ECT）、喷嘴安装和拆除以及人孔打开和关闭等维护工作 [Song et al., 2023, 2024]。其中，打开和关闭SG一次侧人孔是进行SG维护工作的必要步骤 [KINS, 2003, 2010]。在打开和关闭一次侧人孔的过程中，工作人员需要在水室和U形管附近进行操作，而这些地方可能沉积有CRUD，从而导致工作人员的辐射暴露水平相对较高。

Ba?e等人（2000）使用QAD-CGGP代码和蒙特卡洛N粒子传输（MCNP）代码对存放退役SG的储存建筑进行了辐射屏蔽分析。?ohar和Snoj（2017）使用MCNP代码计算了由激活冷却剂产生的辐射场。Hong等人（2022）使用MCNP和ORIGEN-S代码评估了韩国Kori Unit 1核电站反应堆容器退役工作区域的空间剂量率，并根据空间剂量率评估结果计算了退役工作人员的集体剂量。Shin等人（1998）使用QAD-CG代码量化了SG中的放射性核素库存，并评估了韩国Kori Unit 1核电站SG周围的空间剂量率分布。Maeng等人（2018）使用MCNP代码对OPR1000 SG进行了计算模拟，以评估透镜的辐射剂量。Lee和Lee（1999）使用MCNP代码模拟SG一次侧的辐射场，并利用Medical Internal Radiation Dose（MIRD）模型评估了工作人员的有效剂量。

多项研究评估了核电站一次系统周围的剂量率分布和工作人员的辐射剂量。由于CRUD的沉积，高剂量率的工作环境会导致工作人员的辐射剂量因工作位置和工作时间等因素而显著变化。然而，目前缺乏针对每次打开和关闭SG一次侧人孔维护任务的特定场景的辐射剂量评估。因此，需要进行特定场景的辐射剂量评估，以确定工作人员在打开和关闭一次侧人孔过程中的职业暴露水平。

本研究旨在评估工作人员在打开和关闭SG一次侧人孔时的辐射剂量。为此，对打开和关闭一次侧人孔的工作场景进行了分析，并使用MCNP6.2代码对SG进行了计算模拟。随后根据分析的工作场景评估了工作人员的辐射剂量。

材料与方法

本研究评估了工作人员在打开和关闭SG一次侧人孔过程中的辐射剂量。为了评估辐射剂量，分析了打开和关闭SG一次侧人孔的工作场景，并分析了使用MCNP6.2代码进行计算模拟所需的信息。基于SG的计算模拟结果，评估了每个工作场景下的工作人员剂量。

工作场景分析结果

1、表2和表3展示了打开和关闭SG一次侧人孔的各个子任务的场景。工作场景分析将任务分为三个子任务：（1）拆卸和打开人孔；（2）人孔维护；（3）组装和关闭人孔。每个子任务都通过分类任务进行了分析，并根据任务分析了工作人员的工作时间和位置。

结论

本研究评估了韩国核电站大修期间工作人员在打开和关闭SG一次侧人孔时的辐射剂量。剂量评估分为三个步骤：（1）工作场景分析；（2）SG模拟；（3）辐射剂量评估。

首先，通过将任务分为三个子任务来分析打开和关闭SG一次侧人孔的工作场景：（1）拆卸和打开人孔；（2）维护活动；

作者贡献声明

Ju Young Kim：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化、验证、方法论、调查、正式分析、数据管理。Dae Ho Lee：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化、验证、调查、数据管理。Geon Woo Son：撰写 – 审稿与编辑、可视化、验证、调查、数据管理。Kwang Pyo Kim：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、验证、监督、资源协调、项目管理

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本研究得到了韩国国家研究基金会（NRF）的支持，资金来源于科学技术信息通信部（MSIT）（项目编号：RS-2022-00143994）。