退役废蒸汽发生器的切割与装载作业场景及辐射剂量评估

建立核电站蒸汽发生器（S/G）切割与装载场景，通过VISIPLAN和IMBA代码评估机械切割（8.67mSv/y）、热切割（1.34mSv/y）及等离子切割（0.02mSv/y）的内外辐射剂量，提出兼顾放射性废物减量（<14,500 drums）与人员辐射安全的拆卸策略。

贤真宇（Hyun Jin Yu）|道元贤（Do Won Hyeon）|永熙韩（Yong Hee Han）|尚烈允（Sang Ryeol Yoon）|钟顺松（Jong Soon Song）|珉浩李（Min Ho Lee）

朝鲜大学核工程系，韩国光州东区Pilmun-Dearo 309号，61452

摘要

在大规模金属部件中，特别是蒸汽发生器（S/G），由于国内处置设施的容量有限，仍然需要就地储存。因此，有必要为S/G制定有效的拆卸和处置策略。本研究构建了S/G的切割和装载方案，并定量评估了对工作人员的辐射影响。切割沿着焊缝进行，并进一步分割以适应200升桶的尺寸，该方案旨在达到85%的桶填充率。使用VISIPLAN和综合生物分析模块（IMBA）代码来评估外部和内部辐射暴露。机械切割的外部暴露剂量为8.67 mSv/y，热切割的外部暴露剂量为1.34 mSv/y。内部暴露剂量分别为：带锯0.33 mSv/y、往复锯0.17 mSv/y和等离子弧0.02 mSv/y。本研究提出了一种兼顾辐射安全和减少废物体积的切割和装载策略。预计这些评估结果将有助于制定辐射监管标准和安全拆卸策略的制定。

引言

核电站的退役废物与运行废物不同，因为它包含各种形状和类型，并且在短时间内产生大量废物。根据国际原子能机构（IAEA）的数据，单个1,000兆瓦压水反应堆（PWR）的退役预计会产生约6,200吨废物，相当于14,000个200升桶的容量。在韩国，核电站的退役预计会产生约80,000桶放射性废物（KEPCO国际核研究生院，2018年）。然而，由于该国放射性废物处置设施的容量有限，必须减少退役废物的体积。作为回应，韩国水电核电公司（KHNP）制定了退役策略。对于Kori Unit 1，KHNP希望通过建设优化的废物处理设施来减少放射性废物的总量，以防止污染并提高去污和减容效率（Choi，2017年）。

蒸汽发生器（S/G）重约300吨，体积约为400立方米，是核电站中典型的块状金属部件之一。由于其庞大的体积，必须制定有效的处理和处置策略。在韩国，关于S/G处置的研究正在进行中；然而，大多数研究依赖于1998年第17次换料停机期间更换的S/G壳管束的数据。对于在第18次循环后永久停运的S/G，相关研究较为缺乏（韩国原子能研究所，2011年）。因此，本研究旨在通过开发工作方案并使用VISIPLAN和IMBA代码评估拆卸工作人员的辐射影响，来填补这一研究空白。

目标选择

目标选择

根据国际原子能机构（IAEA）的数据，在压水反应堆（PWR）退役过程中产生的总废物中，活化金属和受污染金属占了一半以上（国际原子能机构，2009年）。蒸汽发生器（S/G）是一种典型的块状金属结构。在韩国，大多数S/G由于老化已被更换，目前由于处置设施的容量有限而需要就地储存。由于更换后的S/G在储存过程中占据相当大的体积，因此需要制定适当的...

S/G的辐射源项

为了定量评估退役过程中对工作人员的辐射影响，需要定义目标结构的辐射源项。在本研究中，选择了在第17次循环后的计划维护期间更换的蒸汽发生器作为评估对象，并使用PHITS-Dchain代码来计算辐射源项。基于先前的研究、运行历史和热功率数据，对于缺失的数据，则采用了...

结果

在切割S/G的过程中，每200升桶的外部辐射剂量分别为：机械切割8.67 mSv/y，热切割1.34 mSv/y。对于内部暴露，由于切割方法导致的气溶胶转移率不同，剂量分别为：带锯0.33 mSv/y、往复锯0.17 mSv/y和等离子弧0.02 mSv/y。工作人员的整体辐射影响总结在图7中。

结论与讨论

本研究为核电站退役过程中产生的大型金属结构——蒸汽发生器（S/G）制定了切割和装载方案，并评估了相应的辐射影响。切割方案设计满足了200升桶85%的体积占用率要求，同时考虑了几何结构和装载效率。剩余部件根据高度进行了重新排列，从而...

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

本研究得到了韩国能源技术评估与规划研究所（KETEP）的核电核心技术发展计划的支持，该计划获得了韩国贸易、工业与能源部的财政资源（RS-2023-00236726）。此外，本文也是KORAD主办的高水平废物管理人力资源开发项目的成果。