臨界裝置和試驗安全管理探索論文
【摘要】通過(guò)對臨界裝置及其所開(kāi)展的應用和試驗相關(guān)管理情況介紹，總結了臨界裝置相關(guān)的應用和試驗流程及安全管理工作經(jīng)驗，對提高臨界裝置的安全管理水平與安全運行具有參考意義。
【關(guān)鍵詞】臨界裝置；應用和試驗；安全管理
中國核動(dòng)力研究設計院反應堆工程研究所的臨界裝置獲得了國家核安全局頒發(fā)的臨界裝置運行許可證。該裝置從建立以來(lái)安全地完成了各種堆芯裝載的物理試驗，為多種堆芯校核了物理設計與計算，并提供了大量重要物理參數試驗數據。該臨界裝置使用反應性?xún)x及脈沖中子源法進(jìn)行反應性測量，利用活化法開(kāi)展中子注量率照射試驗。本文主要對多次物理試驗中的安全管理工作進(jìn)行經(jīng)驗總結，為提高同類(lèi)型臨界裝置的試驗安全運行水平提供參考和借鑒。
1臨界裝置簡(jiǎn)介
臨界裝置又稱(chēng)零功率物理試驗裝置，是核反應堆堆芯設計研發(fā)階段重要的試驗設施，為堆芯核設計和物理計算校核提供有力保障。臨界裝置一般由核測量系統、控制保護系統、堆芯及堆內構件、水回路系統、控制棒驅動(dòng)系統及棒控棒位系統、操作控制臺、及其他專(zhuān)設安全設施、輻射監測系統等輔助系統組成。核測量系統包括功率測量裝置和啟堆中子計數裝置等。保護系統包括功率保護裝置和周期保護裝置等。水回路系統包括回路系統、造水系統、凈化系統等�？刂瓢趄寗�(dòng)機構分安全棒驅動(dòng)機構和手動(dòng)棒驅動(dòng)機構。堆芯及堆內構件是臨界裝置的核心，其堆芯裝置結構和形式可根據試驗需要形成不同裝載，靈活多變，從而滿(mǎn)足各種不同的應用和試驗需求。根據冗余性和獨立性的設計原則，臨界裝置堆芯一般都設有兩套獨立的核測及保護系統，從而保障裝置具有足夠的安全性能。臨界裝置堆芯及探測器布置示意圖見(jiàn)圖1。
2臨界裝置應用和試驗的主要類(lèi)型
根據不同試驗需求以及臨界物理試驗任務(wù)書(shū)和試驗方案的規定，臨界裝置開(kāi)展的物理試驗內容一般包括冷態(tài)臨界試驗、控制棒和可燃毒物棒微積分價(jià)值測量、停堆深度測量、卡棒次臨界度、堆芯中子注量率分布及對稱(chēng)性測量等試驗。這些試驗內容均屬于《臨界裝置最終安全分析報告》中應用和試驗范圍之內。歸納起來(lái)可分為三類(lèi)：
a）堆芯臨界試驗；
b）堆芯反應性物理參數測量試驗；
c）堆芯中子注量率分布測量試驗。
3臨界裝置應用和試驗的管理流程
在臨界裝置上開(kāi)展物理試驗，首先建立嚴格的試驗審批、安全分析的程序和流程，其流程圖見(jiàn)圖2。工作及步驟主要如下：
a）制定完整的試驗和運行方案或試驗程序，并組織專(zhuān)家進(jìn)行審評；
b）根據試驗申請和審批的管理程序進(jìn)行試驗的申請，在試驗申請得到批準后方可開(kāi)始試驗的準備；
c）在準備過(guò)程中，凡涉及臨界裝置堆芯的變更以及其它試驗部件的安裝及準備等所有活動(dòng)都嚴格按運行手冊中相關(guān)的規程和規定執行；
d）試驗準備工作完成后，由所項目管理部門(mén)組織，主管總師、質(zhì)量部門(mén)、安防環(huán)保部門(mén)等共同進(jìn)行試驗前的狀態(tài)檢查，狀態(tài)檢查通過(guò)后方可開(kāi)始試驗；
e）試驗過(guò)程中嚴格遵守有關(guān)法律法規要求，遵守臨界裝置運行限值和條件，按照程序內的有關(guān)要求逐步完成所有任務(wù)。
f）試驗完成后應進(jìn)行臨界裝置的恢復工作，拆除附加試驗設施，并做好臨界裝置的維護和保養工作。
4臨界裝置應用和試驗的安全管理
在臨界裝置上開(kāi)展物理試驗的過(guò)程中，嚴格遵守最終安全分析報告、運行手冊以及運行質(zhì)量保證大綱中的`有關(guān)規定，確保試驗的安全，圓滿(mǎn)完成堆上各項試驗的運行任務(wù)。
4.1制定完善的程序制度
在臨界裝置上進(jìn)行物理試驗時(shí)，需要根據試驗任務(wù)書(shū)的要求，編制試驗大綱、試驗程序及試驗的安全分析報告，還需針對每種堆芯試驗編制試驗操作卡，在操作卡中明確每項試驗的目的、內容及試驗條件、試驗步驟、安全措施及注意事項，使操作更加明確與規范，反應堆安全能進(jìn)一步得到保證。需要在臨界裝置的管理程序中專(zhuān)門(mén)編制發(fā)布“臨界裝置應用與試驗大綱”，并對臨界裝置的應用與試驗活動(dòng)進(jìn)行具體規定，作為臨界裝置應用與試驗管理的依據。從管理上更加直接與規范，執行上也更加具備可操作性，使得臨界裝置的應用與試驗運行管理進(jìn)一步得到加強。針對物理試驗，還需編制“堆芯物理試驗裝置反應性事故預防與應對措施”，對可能發(fā)生的反應性事故進(jìn)行分析，制定應對措施。
4.2嚴格進(jìn)行試驗審批及安全監督
臨界裝置的試驗審批嚴格按照“臨界裝置運行限值與條件”執行。對運行限值與條件中所規定的特殊試驗，除按常規臨界試驗的審批程序執行外，下述特殊情況也需要進(jìn)行特殊審批：a）對于要求功率倍增周期小于15s的特殊試驗，須事先制定出具體安全措施，報本單位安全主管部門(mén)審查，并報國家核安全監管部門(mén)批準。
b）對于試驗樣品反應性當量超過(guò)200pcm且小于1βeff的試驗，需事先制定具體的安全措施和詳細的操作步驟，報本單位安全主管部門(mén)批準；對于試驗樣品反應性超過(guò)1βeff的特殊試驗，須事先制定出具體安全措施，報本單位安全主管部門(mén)審查，并報國家核安全監管部門(mén)批準。依據“臨界裝置運行監督大綱”與“物理試驗運行計劃”，安全主管部門(mén)也需要每年年初制定年度反應堆運行安全監督計劃，按計劃對臨界裝置運行、試驗、維修、在役檢查等活動(dòng)進(jìn)行安全監督檢查。除了要加強日常的監督檢查，還要針對物理試驗中的關(guān)鍵節點(diǎn)進(jìn)行專(zhuān)項監督檢查。
4.3加強人員培訓
由于臨界裝置應用的靈活性，物理試驗過(guò)程中控制棒提升和下降頻繁，人因行為對裝置安全運行帶來(lái)極大挑戰。因此，提高運行人員的素質(zhì)，規范運行人員的行為，是保證物理試驗安全的首要任務(wù)。按照試驗任務(wù)及反應堆運行人員的培訓要求，制定培訓計劃，由運行室組織實(shí)施培訓，單位監管部門(mén)進(jìn)行監督檢查。人員培訓工作職責明確，有人負責，有人監督，有效地實(shí)施運行人員的培訓管理。參加臨界裝置物理試驗運行的人員需經(jīng)過(guò)嚴格培訓和再培訓，考核合格，其運行操作人員需取得國家核安全局批準的操縱人員相應執照，各試驗崗位人員需取得本單位相應崗位授權，并明確崗位職責。
4.4嚴格執行安全運行限制條件
在臨界裝置進(jìn)行上進(jìn)行物理試驗，必須嚴格執行核安全局批準的“臨界裝置運行限值和條件”進(jìn)行相關(guān)物理試驗，必須遵守的運行限制條件包括且不限于以下方面：
a）在進(jìn)行改變堆芯的操作時(shí)，安全保護系統應投入工作，并提起安全棒，主控室應有運行人員值班；
b）在運行試驗期間，控制、保護和核測量系統中任一套系統發(fā)生故障，臨界裝置應轉為次臨界狀態(tài)，直至檢修正常后，才能繼續進(jìn)行試驗；
c）臨界裝置的事故保護和警告信號整定值，經(jīng)批準后，不得隨意更改；
d）每天運行試驗結束后，臨界裝置應處于停閉狀態(tài)，使堆芯keff值<0.95，且不再進(jìn)行堆芯內的任何操作；
e）每天零點(diǎn)到早上6:00，不進(jìn)行試驗運行或變更堆芯的操作；
f）物理試驗堆芯反射層水的水質(zhì)要求：電導率≤2.0×10-6s/cm，pH值為5.0~6.0，Cl-濃度≤0.1mg/L。
4.5加強試驗前檢查及試驗后的總結
每次開(kāi)堆試驗前均要求進(jìn)行反應堆狀態(tài)檢查，對控制、保護系統，緊急停堆系統等進(jìn)行功能性驗證及傳動(dòng)試驗，確保反應堆各系統處于正常狀態(tài)。并要求試驗完成后及時(shí)總結，按要求完成階段報告，試驗用儀器和設備及時(shí)清理、歸位，做好試驗場(chǎng)地的管理。
4.6重視輻射安全
輻射安全是臨界物理試驗安全工作的重要組成部分。對涉及輻射劑量較大的作業(yè)活動(dòng)，如：中子注量率分布測量試驗中活化片的取出操作、脈沖中子源試驗中中子管的拔出和脈沖中子束的發(fā)射等，均嚴格按規程操作，采取穿戴伽馬蔽服及中子屏蔽服等隔離防護措施，從時(shí)間、距離、有效隔離等方面盡可能地減免運行人員和試驗人員受到的輻射劑量。同時(shí)，為及時(shí)準確地進(jìn)行個(gè)人劑量監測，除熱釋光個(gè)人劑量計外，工作人員還需配備電子式個(gè)人劑量計和便攜式巡測儀。
5結束語(yǔ)
臨界裝置運行功率低、堆芯靈活多變、運行操作頻繁復雜，各項應用和試驗活動(dòng)的管控過(guò)程中，人因因素對安全運行影響較大，在臨界裝置上進(jìn)行物理試驗時(shí)，需嚴格遵守批準的試驗方案、試驗大綱及規程，在試驗過(guò)程中要注重安全分析與加強安全管理，確保萬(wàn)無(wú)一失。同時(shí)，試驗的安全管理是一項需要持續改進(jìn)與完善的工作，本文總結了我單位在臨界裝置上安全運行幾十年的經(jīng)驗，涉及到的試驗流程及安全管理等對其它類(lèi)似裝置的運行具有借鑒意義。
【參考文獻】
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