本发明属于核电厂辐射防护，具体涉及一种钠冷快堆机组堆内设备检修的辐射防护控制方法。
背景技术：
1、钠冷快堆是一种以液态金属钠作为冷却剂，由快中子引起核裂变反应，并维持链式反应的核反应堆，大功率商用钠冷快堆一般设计为钠－钠－水三回路池式结构，一、二回路冷却剂是活泼的碱金属钠，钠性质活泼，遇水会剧烈反应，绝不能与空气接触，一回路主设备如钠泵、堆内构件、中间热交换器、独立热交换器、堆芯钠流量测量组件、堆芯核测设备、换料设备等均被安置在一回路钠池中，钠池上方有一定气腔空间，气腔内充有氩气作为覆盖气体以保证钠隔绝空气。钠冷快堆机组运行期间，一回路钠被中子活化，产生放射性很强的na-24,一回路系统设备结构材料被活化生成活化产物，同时裂变材料与中子反应生成裂变产物，燃料与中子反应产生的裂变产物绝大多数包容在燃料包壳内，并不释放到一次钠中，只有当燃料包壳发生破损时裂变产物才会通过破口向一次钠中迁移。冷却剂钠也会以蒸汽、气溶胶的形式进入覆盖气体，主要放射性物质是na-24、na-22以及挥发类裂变产物i-131、cs-134以及cs-137等。
2、由于钠冷快堆机组无论在堆芯结构、冷却剂类型、系统设备特点、还是放射性源项、放射性在堆内的迁移释放途径、人员辐射防护方法均与压水堆机组存在较大差别，因此钠冷快堆机组堆内设备检修过程中的辐射风险、辐射防护方案和辐射防护措施无法采用压水堆机组的辐射防护控制方法，钠冷快堆机组堆内设备检修辐射防护控制方法尚无可借鉴的经验，处于空白状态。辐射防护方案不当和防护措施不到位不仅会将空气引入堆芯导致堆芯损伤，而且堆内设备放射性物质的大量释放，扩散到作业环境中会导致严重的空气污染及其环境污染，对作业人员带来很大的辐射安全风险。
技术实现思路
1、针对钠冷快堆机组堆内设备检修存在的以上问题，根据钠冷快堆机组辐射源项及其放射性迁移路径，结合堆内设备检修的步骤，本发明的目的在于提供一种钠冷快堆机组堆内设备检修的辐射防护控制方法，为钠冷快堆机组堆内设备检修过程中的辐射防护控制提供可行的解决方案，保证钠冷快堆机组的安全运行和人员的辐射安全，以防止在快堆机组堆内设备检修过程中造成堆芯损伤和放射性物质的意外释放，降低作业过程中的辐射风险，减少对作业人员和环境的危害，能够填补钠冷快堆机组堆内设备检修辐射防护控制方法的技术空白。
2、为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：
3、一种钠冷快堆机组堆内设备检修的辐射防护控制方法，包括以下步骤：s1、机组停堆一回路放射性和堆顶气腔内放射性自然衰变；s2、堆顶气腔放射性氩气置换；s3、堆顶气腔放射性源项分析检测；s4、降低堆内气腔压力；s5、安装堆内设备检修筒仓，堆内设备解密封拆除；s6、堆内设备除钠和清洗；s7、堆内设备检修；s8、堆内设备检修回装。
4、步骤s1具体为：机组停堆后一段时间将一回路放射性和堆顶气腔内放射性进行自然衰变。
5、步骤s2具体包括：s21、在反应堆处于冷停堆工况，通过放射性氩气吹扫衰变系统将堆顶气腔中的气体排至氩气衰变罐，将反应堆主容器压力降至5kpa,期间放射性钠气溶胶在钠蒸汽阱中过滤，惰性气体被加压后贮存在衰变罐中；s22、将反应堆主容器压力通过一回路氩气分配系统充气至50kpa；s23、通过放射性氩气吹扫衰变系统将堆顶气腔中的气体排至氩气衰变罐，将反应堆主容器压力降至5kpa；s24、重复以上充排气作业n次，完成主容器高压气体置换，使堆顶气腔中的气体放射性浓度稀释，放射性活度浓度降低，同时提高主容器覆盖气体清洁度；s25、衰变罐中的放射性气体经过一定时间的衰变，经监测合格后排放。
6、步骤s3具体包括：s31、反应堆主容器气体置换过程中，投运燃料破损覆盖气体监测系统及其惰性气体γ监测仪和γ谱仪监测站；s32、对反应堆主容器气体放射性进行连续监测，实时监测主容器气体放射性活度浓度，或者对反应堆主容器气体进行手动取样，在实验室利用γ谱仪进行主容器气体放射性活度浓度测量，根据活度浓度测量结果评价主容器气体置换效果；s33、根据主容器放射性气体浓度导出空气浓度限值，确定反应堆主容器气体置换的次数和放射性活度浓度控制的限值。
7、步骤s4具体包括：s41、在临近安装堆内设备检修专用筒仓的换料停堆工况时，反应堆主容器通过放射性氩气吹扫衰变系统将堆顶气腔中的气体排至氩气衰变罐，将反应堆主容器压力降至3kpa；s42、通过一回路氩气分配系统，将反应堆主容器压力充气至5kpa；s43、重复以上操作n次，完成主容器低压气体置换，降低主容器内放射性钠气溶胶浓度，降低堆内气腔压力。
8、步骤s5具体包括：s51、在堆内检修设备上方安装转接座和支撑座，在支撑座内壁槽内安装密封圈；s52、将筒仓进行组装吊至堆内检修设备上方；s53、松开检修设备的螺栓，将筒仓内的卷扬机吊钩与检修设备连接，筒仓继续下降，将筒仓与支撑座法兰连接，连接后将筒仓进气管连接外部氩气供气管，打开进出气管球阀，将筒仓内置换氩气，直至排气管口排出的氩气浓度为99.9％后，关闭排气管球阀，筒仓加压至5.5kpa,关闭进气管球阀；s54、将检修设备通过卷扬机吊钩提升至筒仓内；s55、关闭检修筒仓d型段上端密封盖板和筒仓上端密封盖板；s56、打开检修筒仓上段排气阀，排气阀管线连接厂房排风系统，将筒仓内气体排至通风系统，经过滤后排放；s57、拆卸检修筒仓d型段与支撑座连接的法兰，将检修设备连同筒仓一起调离堆芯上方；s58、下落筒仓，将筒仓与涉钠设备清洗容器转接法兰螺栓连接。
9、步骤s6具体包括：s61、筒仓下落至清洗容器转接法兰，连接法兰螺栓，将检修设备下落至涉钠设备清洗容器中；s62、检修设备在涉钠设备清洗容器中进行除钠和设备去污。
10、步骤s7具体包括：s71、设备除钠去污后将设备吊至检修台架和检修场地内进行设备检查修理；s72、建立污染隔离区，检修设备放置在检修台架和专用设备中；人员穿戴塑料鞋套和塑料手套，穿戴纸衣。
11、步骤s8具体包括：s81、将检修设备吊至涉钠设备清洗容器中；s82、将筒仓吊至涉钠设备清洗容器上方，卷扬机吊钩与检修设备连接，启动卷扬机将检修设备吊至筒仓内，关闭筒仓内的密封盖板；s83、将筒仓连同检修设备吊至堆芯上方；s84、将筒仓与d型段筒仓进行连接；s85、向筒仓内充入氩气，将筒仓进气管连接外部氩气供气管，打开进出气管球阀，将筒仓内置换氩气，直至排气管口排出的氩气浓度为99.9％后，关闭排气管球阀，筒仓加压至5.5kpa,关闭进气管球阀；s86、打开筒仓内密封盖板；s87、启动卷扬机，将检修设备下方至堆芯；s88、拆卸筒仓与转接座法兰，将筒仓移出检修区域放置在专用支架上储存；s89、安装检修设备螺栓，并进行密封。
12、在所有步骤完成后，对检修场地进行清理和放射性污染普查测量。
13、本发明所取得的有益效果为：
14、(1)本发明通过堆内气腔气体置换可降低堆顶气腔内辐射源项和放射性水平；
15、(2)通过放射性氩气吹扫衰变系统将堆顶气腔中的气体排至氩气衰变罐，堆顶气腔中的放射性钠气溶胶被系统钠蒸汽阱过滤，放射性惰性气体被加压贮存在衰变罐中，该方法可大大降低主容器放射性水平；
16、(3)通过放射性气体的检测确定释放气体的活度浓度限值并控制，满足人员和环境排放标准，大大提高检修人员的安全性；
17、(4)使用堆内设备检修专用筒仓进行设备解密封及设备吊装控制，防止放射性大量释放，防止空气进入堆芯，防止向堆芯引入杂质，对保护堆芯安全，防止放射性大量释放起到了关键作用；
18、(5)使用堆内设备检修专用筒仓，并在筒仓内进行氩气置换，并保持专用筒仓内处于正压状态，对防止放射性从堆芯释放，以及防止空气进入堆芯均起到很好的作用，提高了设备检修过程中的安全性；
19、(6)检修筒仓内的气体通过排放管连接至厂房通风系统，经过滤净化后排放，同时作业场所设置动态sas，保证作业环境负压，防止放射性扩散至工作区域之外，保护了作业人员的安全和环境安全；
20、(7)作业人员穿戴纸衣、塑料鞋套、塑料手套、佩戴气面罩进行人员防护，在保证人员辐射安全的前提下，防止大量氩气释放导致作业环境氧含量降低，造成人员窒息风险，大大降低了检修作业过程中的安全隐患；
21、(8)堆内设备在涉钠设备清洗系统中除钠并清洗，在保证安全的前提下除去设备沾钠，防止设备检修过程中发生钠沾污和钠火事件，提高了设备检修过程中的安全性；
22、(9)在堆内设备拆卸过程中实时观察堆容器压力变化并根据压力进行补气，保证主容器为正压，防止空气进入堆腔，对堆内造成损伤，对保护堆芯安全起到了关键作用。
23、(10)本发明根据钠冷快堆机组辐射源项及其放射性迁移路径，结合堆内设备检修的步骤制定辐射防护最优化实施方案和控制点文件，完成检修项目辐射防护控制文件工作，堆内设备检修基于该辐射防护控制文件进行辐射防护控制，可降低检修作业期间的辐射风险，保障作业人员辐射安全。
1.一种钠冷快堆机组堆内设备检修的辐射防护控制方法，其特征在于：包括以下步骤：s1、机组停堆一回路放射性和堆顶气腔内放射性自然衰变；s2、堆顶气腔放射性氩气置换；s3、堆顶气腔放射性源项分析检测；s4、降低堆内气腔压力；s5、安装堆内设备检修筒仓，堆内设备解密封拆除；s6、堆内设备除钠和清洗；s7、堆内设备检修；s8、堆内设备检修回装。
2.根据权利要求1所述的钠冷快堆机组堆内设备检修的辐射防护控制方法，其特征在于：步骤s1具体为：机组停堆后一段时间将一回路放射性和堆顶气腔内放射性进行自然衰变。
3.根据权利要求2所述的钠冷快堆机组堆内设备检修的辐射防护控制方法，其特征在于：步骤s2具体包括：s21、在反应堆处于冷停堆工况，通过放射性氩气吹扫衰变系统将堆顶气腔中的气体排至氩气衰变罐，将反应堆主容器压力降至5kpa,期间放射性钠气溶胶在钠蒸汽阱中过滤，惰性气体被加压后贮存在衰变罐中；s22、将反应堆主容器压力通过一回路氩气分配系统充气至50kpa；s23、通过放射性氩气吹扫衰变系统将堆顶气腔中的气体排至氩气衰变罐，将反应堆主容器压力降至5kpa；s24、重复以上充排气作业n次，完成主容器高压气体置换，使堆顶气腔中的气体放射性浓度稀释，放射性活度浓度降低，同时提高主容器覆盖气体清洁度；s25、衰变罐中的放射性气体经过一定时间的衰变，经监测合格后排放。
4.根据权利要求3所述的钠冷快堆机组堆内设备检修的辐射防护控制方法，其特征在于：步骤s3具体包括：s31、反应堆主容器气体置换过程中，投运燃料破损覆盖气体监测系统及其惰性气体γ监测仪和γ谱仪监测站；s32、对反应堆主容器气体放射性进行连续监测，实时监测主容器气体放射性活度浓度，或者对反应堆主容器气体进行手动取样，在实验室利用γ谱仪进行主容器气体放射性活度浓度测量，根据活度浓度测量结果评价主容器气体置换效果；s33、根据主容器放射性气体浓度导出空气浓度限值，确定反应堆主容器气体置换的次数和放射性活度浓度控制的限值。
5.根据权利要求4所述的钠冷快堆机组堆内设备检修的辐射防护控制方法，其特征在于：步骤s4具体包括：s41、在临近安装堆内设备检修专用筒仓的换料停堆工况时，反应堆主容器通过放射性氩气吹扫衰变系统将堆顶气腔中的气体排至氩气衰变罐，将反应堆主容器压力降至3kpa；s42、通过一回路氩气分配系统，将反应堆主容器压力充气至5kpa；s43、重复以上操作n次，完成主容器低压气体置换，降低主容器内放射性钠气溶胶浓度，降低堆内气腔压力。
6.根据权利要求5所述的钠冷快堆机组堆内设备检修的辐射防护控制方法，其特征在于：步骤s5具体包括：s51、在堆内检修设备上方安装转接座和支撑座，在支撑座内壁槽内安装密封圈；s52、将筒仓进行组装吊至堆内检修设备上方；s53、松开检修设备的螺栓，将筒仓内的卷扬机吊钩与检修设备连接，筒仓继续下降，将筒仓与支撑座法兰连接，连接后将筒仓进气管连接外部氩气供气管，打开进出气管球阀，将筒仓内置换氩气，直至排气管口排出的氩气浓度为99.9％后，关闭排气管球阀，筒仓加压至5.5kpa,关闭进气管球阀；s54、将检修设备通过卷扬机吊钩提升至筒仓内；s55、关闭检修筒仓d型段上端密封盖板和筒仓上端密封盖板；s56、打开检修筒仓上段排气阀，排气阀管线连接厂房排风系统，将筒仓内气体排至通风系统，经过滤后排放；s57、拆卸检修筒仓d型段与支撑座连接的法兰，将检修设备连同筒仓一起调离堆芯上方；s58、下落筒仓，将筒仓与涉钠设备清洗容器转接法兰螺栓连接。
7.根据权利要求6所述的钠冷快堆机组堆内设备检修的辐射防护控制方法，其特征在于：步骤s6具体包括：s61、筒仓下落至清洗容器转接法兰，连接法兰螺栓，将检修设备下落至涉钠设备清洗容器中；s62、检修设备在涉钠设备清洗容器中进行除钠和设备去污。
8.根据权利要求7所述的钠冷快堆机组堆内设备检修的辐射防护控制方法，其特征在于：步骤s7具体包括：s71、设备除钠去污后将设备吊至检修台架和检修场地内进行设备检查修理；s72、建立污染隔离区，检修设备放置在检修台架和专用设备中；人员穿戴塑料鞋套和塑料手套，穿戴纸衣。
9.根据权利要求8所述的钠冷快堆机组堆内设备检修的辐射防护控制方法，其特征在于：步骤s8具体包括：s81、将检修设备吊至涉钠设备清洗容器中；s82、将筒仓吊至涉钠设备清洗容器上方，卷扬机吊钩与检修设备连接，启动卷扬机将检修设备吊至筒仓内，关闭筒仓内的密封盖板；s83、将筒仓连同检修设备吊至堆芯上方；s84、将筒仓与d型段筒仓进行连接；s85、向筒仓内充入氩气，将筒仓进气管连接外部氩气供气管，打开进出气管球阀，将筒仓内置换氩气，直至排气管口排出的氩气浓度为99.9％后，关闭排气管球阀，筒仓加压至5.5kpa,关闭进气管球阀；s86、打开筒仓内密封盖板；s87、启动卷扬机，将检修设备下方至堆芯；s88、拆卸筒仓与转接座法兰，将筒仓移出检修区域放置在专用支架上储存；s89、安装检修设备螺栓，并进行密封。
10.根据权利要求1所述的钠冷快堆机组堆内设备检修的辐射防护控制方法，其特征在于：在所有步骤完成后，对检修场地进行清理和放射性污染普查测量。
