核電站輻射監(jiān)測系統(tǒng)的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

楊丕龍

【摘 要】輻射監(jiān)測系統(tǒng)是核電站儀控系統(tǒng)的重要組成部分，是核電站安全可靠運(yùn)行的重要監(jiān)測手段。田灣核電站的自動(dòng)輻射監(jiān)測系統(tǒng)具有其自己的特點(diǎn)。本文描述了自動(dòng)輻射監(jiān)測系統(tǒng)的組成和功能，對其維護(hù)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行了總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】自動(dòng)輻射監(jiān)測系統(tǒng);特點(diǎn);總結(jié)

0 前言

田灣核電站的自動(dòng)輻射監(jiān)測系統(tǒng)，簡稱ARMS，是為確保核電站的安全可靠運(yùn)行和工作人員及周圍居民免受超劑量輻照而設(shè)計(jì)的。通過局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對所有就地儀表自動(dòng)輻射測量信息的收集、管理、監(jiān)控和查詢，為核電站的運(yùn)行安全和控制人員的受照劑量提供了實(shí)時(shí)監(jiān)測手段。

1 自動(dòng)輻射監(jiān)測系統(tǒng)（ARMS）各子系統(tǒng)的組成和功能

1.1 工藝輻射監(jiān)測子系統(tǒng)

通過工藝輻射監(jiān)測子系統(tǒng)連續(xù)監(jiān)測一回路介質(zhì)、其他工藝流、廠房空氣的放射性濃度水平或輻射劑量水平，以判斷燃料元件包殼、系統(tǒng)壓力邊界、安全殼等屏障的完整性，及時(shí)發(fā)現(xiàn)放射性物質(zhì)通過各道屏障的泄漏或釋放。監(jiān)測和控制核電站的液態(tài)、氣態(tài)排出流，將排出流中的放射性水平控制在國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值以內(nèi)，以保護(hù)環(huán)境、保護(hù)工作人員及公眾的安全。

1.2 場所輻射監(jiān)測子系統(tǒng)

用于監(jiān)測核電站工作場所的輻射場變化，使之計(jì)量率保持在輻射安全管理文件的規(guī)定限值以內(nèi)，如果儀表測出的輻射劑量率超過設(shè)定閾值，就地探測裝置可發(fā)出音響和燈光報(bào)警信號，從而減少工作人員接受的輻照劑量，避免放射性核素向外擴(kuò)散;提供輻射計(jì)量率上升的信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故狀態(tài);并提供事故期間及之后的輻射場水平;還通過對工作場所空氣放射性的監(jiān)測，控制工作人員由于吸入放射性物質(zhì)所受到的內(nèi)照射劑量。

1.3 放射性污染監(jiān)測子系統(tǒng)

用于監(jiān)測離開控制區(qū)人員穿戴物、體表和攜帶物的表面污染以及離開電站邊界（雙圍墻）人員和車輛的表面污染或非法攜帶放射性物質(zhì)，以防污染擴(kuò)散，危害個(gè)人安全;另外用于評價(jià)電站輻射防護(hù)技術(shù)和管理工作的效果，以便采取必要的措施。

1.4 個(gè)人劑量監(jiān)測子系統(tǒng)

用于監(jiān)測、記錄和預(yù)設(shè)進(jìn)入控制區(qū)人員接受的劑量率，避免在電站所有運(yùn)行模式下工作人員接受的劑量超標(biāo)。

1.5 環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

主要用于對核電站周圍的y輻射等信息進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，通過此監(jiān)測數(shù)據(jù)并結(jié)合氣象參數(shù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，可為評價(jià)核電站排出物對環(huán)境的影響以及應(yīng)急事故期間制定應(yīng)急方案提供依據(jù)。

2 自動(dòng)輻射監(jiān)測系統(tǒng)的上層組成

2.1 數(shù)據(jù)采集站和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器

數(shù)據(jù)采集站和服務(wù)器布置在控制廠房內(nèi)，共有8個(gè)數(shù)據(jù)采集柜，其分別為：4個(gè)安全重要參數(shù)采集工作站、2個(gè)正常運(yùn)行參數(shù)采集工作站、1個(gè)在線譜儀數(shù)據(jù)采集工作站和1個(gè)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。

2.2 運(yùn)行和監(jiān)督工作站

2.2.1 機(jī)組輻射安全工程師值班工作站

為裝有2臺(tái)計(jì)算機(jī)和3個(gè)顯示屏的監(jiān)控臺(tái)，互為備用，實(shí)時(shí)監(jiān)測、控制所有在線輻射監(jiān)測儀表和相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，通過監(jiān)控畫面可實(shí)現(xiàn)對就地執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制。

2.2.2 機(jī)組劑量技術(shù)員值班工作站

提供人員出入控制區(qū)的個(gè)人劑量計(jì)和輻射工作許可證的管理;提供自動(dòng)輻射監(jiān)測系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)的在線查詢。

2.2.3 譜儀測量實(shí)驗(yàn)室工作站

提供氣體樣品測量數(shù)據(jù)的錄入與查詢;提供場所、表面污染人工測量數(shù)據(jù)的錄入與查詢。

2.2.4 輻射監(jiān)測系統(tǒng)儀表刻度與維護(hù)實(shí)驗(yàn)室

提供自動(dòng)輻射監(jiān)測系統(tǒng)在線儀表運(yùn)行參數(shù)的設(shè)置、運(yùn)行狀態(tài)的查詢、離線儀表的標(biāo)定與維修;作為其它各數(shù)據(jù)采集站和終端工作站數(shù)據(jù)恢復(fù)的原點(diǎn)。

2.2.5 熱釋光劑量計(jì)（TLD）及全身計(jì)數(shù)器（WBC）工作站

分別用來測讀TLD熱釋光劑量計(jì)的數(shù)據(jù)和測量人體的內(nèi)照射劑量，并將測讀的信息自動(dòng)錄入ARMS數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中，同時(shí)提供錄入數(shù)據(jù)的調(diào)用查詢功能。

2.2.6 電站輻射安全工程師工作站

提供兩個(gè)機(jī)組輻射監(jiān)測儀表運(yùn)行數(shù)據(jù)的在線查詢;提供其它輻射監(jiān)測子系統(tǒng)相關(guān)數(shù)據(jù)的查詢。

3 自動(dòng)輻射監(jiān)測系統(tǒng)的特點(diǎn)

田灣核電站自動(dòng)輻射監(jiān)測系統(tǒng)的儀表監(jiān)測通道和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了相互獨(dú)立的供電系統(tǒng)，對于安全重要相關(guān)的輻射監(jiān)測儀表和對應(yīng)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用安全、可靠、獨(dú)立的供電序列，即使在事故情況下也能保證儀表和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的正常工作，確保對電廠輻射狀況的監(jiān)測。

田灣核電站自動(dòng)輻射監(jiān)測系統(tǒng)將所有探測器的信號處理單元布置在就地，通過RS-485接口用通訊電纜準(zhǔn)確的將信號長距離輸送到布置在控制廠房的數(shù)據(jù)采集站，與以前的模擬儀表相比，節(jié)約了電纜及其敷設(shè)費(fèi)用。

田灣核電站自動(dòng)輻射監(jiān)測系統(tǒng)通過數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)，有效全面的采集全廠各類輻射相關(guān)的測量參數(shù)，并將采集到的輻射監(jiān)測參數(shù)送入輻射安全監(jiān)督工作站的工藝系統(tǒng)流程畫面，使輻射防護(hù)運(yùn)行人員在輻射監(jiān)控室就能有效直觀的監(jiān)測工藝系統(tǒng)運(yùn)行的輻射狀態(tài)。通過XU裝置，與電廠其它系統(tǒng)進(jìn)行各類監(jiān)測參數(shù)的通訊與共享，為運(yùn)行人員判斷電廠工藝系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)提供詳細(xì)的輔助信息。

4 輻射監(jiān)測系統(tǒng)調(diào)試、運(yùn)行和維護(hù)經(jīng)驗(yàn)

4.1 核服務(wù)廠房特下水活度監(jiān)測的技術(shù)改進(jìn)

4.1.1 原設(shè)計(jì)存在問題

在核服務(wù)廠房特下水的排放管道上引出取樣管線至一臺(tái)液體活度監(jiān)測儀連續(xù)監(jiān)測排放水的放射性活度，用于估算進(jìn)入排放渠道的放射性總量。當(dāng)被測活度超過允許值時(shí)，儀表給出報(bào)警信號，連鎖關(guān)閉排放閥，同時(shí)開啟返回閥，使排放水返回原水箱。由于核服務(wù)廠房特下水主要來源于特種洗衣房，在清洗輻射工作人員使用過的個(gè)人防護(hù)用品過程中，產(chǎn)生的放射性粉塵、毛絮等隨排放水進(jìn)入液體活度監(jiān)測儀表，而儀表取樣介質(zhì)由下而上進(jìn)入測量腔室，停止排水后，這些放射性粉塵會(huì)沉積在測量腔室中，而原設(shè)計(jì)沖洗水由下往上進(jìn)行沖洗腔室，沖洗效果差，導(dǎo)致在下次排放監(jiān)測時(shí)存在測量偏差，引起儀表報(bào)警而連鎖關(guān)閉閥門，致使符合排放要求的特下水無法正常排放。

4.1.2 改進(jìn)方案

在儀表沖洗管線上增加管線與相應(yīng)的閥門，通過閥門控制，使沖洗水可以由上而下進(jìn)入測量腔室，從腔室底部排向地漏。這樣在特種下水排放完成后，通過控制閥門開度，對儀表測量腔室進(jìn)行沖洗的效果良好，腔室底部不會(huì)形成沉積而影響儀表的測量結(jié)果，確保符合排放要求的特下水正常排放。

4.2 一回路冷卻劑活度監(jiān)測的技術(shù)改進(jìn)

4.2.1原設(shè)計(jì)存在問題

一回路冷卻劑中裂變產(chǎn)物的活度是反映堆芯燃料元件包殼是否破損的重要參數(shù)。對一回路冷卻劑總γ體積活度連續(xù)監(jiān)測的方法是：將三臺(tái)γ探測器緊貼在從一回路冷卻劑引出的取樣管道上，通過測量總γ輻射，算出主回路冷卻劑的總γ體積活度。另外利用該探測器可監(jiān)測冷卻劑中幾個(gè)特定核素（如Kr-88，Na-24）的活度。但在原設(shè)計(jì)中，取樣管線的布置為從高樓層引出后，水平布置為測量點(diǎn)，后又返回高樓層系統(tǒng)管線，整體呈“U”型布置。這樣在取樣管線的拐角及水平段存在沉積且不均勻，導(dǎo)致三臺(tái)儀表的測量值比化學(xué)取樣測量值偏高，且相互間測量值也會(huì)存在一定的差異，給運(yùn)行人員的判斷帶來麻煩。

4.2.2 改進(jìn)方案

對一回路取樣管線進(jìn)行重新設(shè)計(jì)布置，從高樓層引出后，水平布置為取樣點(diǎn)，而后將取樣管線引向較低樓層，通過其他管線返回系統(tǒng)。這樣水平段測量管線中的沉積物自動(dòng)被一回路系統(tǒng)水沖洗，三臺(tái)儀表的測量值基本一致且與化學(xué)取樣分析結(jié)果相當(dāng)，徹底解決了該問題。

4.3 安全殼負(fù)壓排氣系統(tǒng)活度監(jiān)測的技術(shù)改進(jìn)

4.3.1 原設(shè)計(jì)存在問題

為了確定主回路系統(tǒng)壓力邊界（包括設(shè)備和管道）的完整性，探測安全殼排氣中的放射性活度是非常靈敏的方法。為此從安全殼排氣管上引出取樣管線至人員閘門外通道，通過設(shè)置在管線上的兩臺(tái)探測器（ABPM201和IM201）連續(xù)監(jiān)測排氣中氣溶膠和碘的體積活度。但在原設(shè)計(jì)中，沒有考慮到環(huán)境溫度的影響。由于反應(yīng)堆正常運(yùn)行時(shí)，安全殼內(nèi)溫度穩(wěn)定且較高，而人員閘門外通道受廠房外天氣變化溫度變化比較大。當(dāng)取樣氣體由較高溫度的安全殼到達(dá)氣溫很低的取樣儀表時(shí)，氣體中的水蒸氣冷凝水通過取樣管線進(jìn)入儀表測量管道，導(dǎo)致儀表電子流量計(jì)損壞，進(jìn)而導(dǎo)致儀表無法正常測量，出現(xiàn)功能故障報(bào)警。

4.3.2 改進(jìn)方案

在儀表取樣管線上增加溫度控制系統(tǒng)。將安全殼到儀表端的取樣管線上安裝保溫棉和伴熱電纜，并設(shè)置若干個(gè)溫度傳感器。當(dāng)溫度傳感器測得某一段取樣管線溫度較低時(shí)，發(fā)送指令啟動(dòng)伴熱電纜加熱，溫度達(dá)標(biāo)時(shí)，切斷加熱信號，保證取樣氣體從安全殼到達(dá)儀表的過程中不會(huì)形成冷凝水，從而保證安全殼負(fù)壓排氣系統(tǒng)活度監(jiān)測儀表的正常運(yùn)行。

4.4 在線液體譜儀取樣回路的技術(shù)改進(jìn)

4.4.1 原設(shè)計(jì)存在問題

在線液體譜儀根據(jù)既定的程序自動(dòng)遙控操作電動(dòng)閥和電磁閥，定期對主回路下泄流取樣，樣品經(jīng)冷卻后，引入高純鍺在線γ能譜儀的液體介質(zhì)測量室，對冷卻劑進(jìn)行核素分析。但在原設(shè)計(jì)中，沒有考慮到一回路中放射性氣體對在線譜儀所在房間的影響。在線液體譜儀在正常運(yùn)行中對一回路進(jìn)行取樣，而由于設(shè)備氣密性的問題，一回路介質(zhì)中的氣體會(huì)從設(shè)備的狹小縫隙中逃逸出來，造成譜儀房間存在空氣污染，給維護(hù)人員帶來內(nèi)照射的風(fēng)險(xiǎn)。

4.4.2 改進(jìn)方案

（1）在液體譜儀取樣介質(zhì)準(zhǔn)備室頂端引出一條氣體管道排向通風(fēng)口;

（2）將液體譜儀所在房間保持關(guān)閉，通過工藝通風(fēng)，使該房間保持負(fù)壓狀態(tài);

（3）在一回路介質(zhì)經(jīng)過測量完返回系統(tǒng)的管道上改造成“U”型管，增加水封，使下游的氣體不至于倒流回該房間。通過以上三種措施，該在線液體譜儀房間空氣質(zhì)量明顯改善，杜絕了空氣污染。

4.5 供電柜主備供電狀態(tài)指示的技術(shù)改進(jìn)

4.5.1 原設(shè)計(jì)存在問題

輻射監(jiān)測系統(tǒng)的供電采用了冗余設(shè)計(jì)，一路主要供電，一路備用，兩條供電線路引入同一供電柜。當(dāng)主供電失去時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)切換到備用供電。正常情況下上游母線開關(guān)柜中的兩路供電都應(yīng)處于投用狀態(tài)，而實(shí)際上由于人為失誤或設(shè)備故障的因素卻出現(xiàn)過失去一路供電時(shí)值班人員無法及時(shí)知曉，導(dǎo)致供電冗余性喪失，這種隱性故障難以被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，會(huì)給設(shè)備運(yùn)行帶來安全隱患。

4.5.2 改進(jìn)方案

通過對供電柜內(nèi)電氣開關(guān)和電路接線的重新布置，在供電柜柜門上增加主備供電狀態(tài)指示功能，通過指示燈的狀態(tài)顯示主備供電是否投運(yùn)，使日常巡檢人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患并及時(shí)排除，從而保證下游設(shè)備的可靠供電。

4.6 個(gè)人劑量監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)改進(jìn)

4.6.1 原設(shè)計(jì)存在問題

（1）在不佩戴電子劑量計(jì)或不啟動(dòng)電子劑量計(jì)的情況下，如果輻射防護(hù)人員監(jiān)管不到位，工作人員可以隨意進(jìn)入輻射控制區(qū)。

（2）在啟動(dòng)個(gè)人電子劑量計(jì)時(shí)，由于采用手動(dòng)輸入員工控制區(qū)通行證號和輻射工作許可證號的方式，啟動(dòng)電子劑量計(jì)速度較慢。在大修時(shí)，由于進(jìn)出輻射控制區(qū)人員劇增，排隊(duì)現(xiàn)象嚴(yán)重，容易造成衛(wèi)生出入口堵塞，影響工作效率。

（3）在工作完成員工退出輻射控制區(qū)時(shí)，由于個(gè)人電子劑量計(jì)和人員污染監(jiān)測門未實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，因此在人員污染監(jiān)測門出現(xiàn)超閾值報(bào)警后無法直接確定被污染人員的信息，而需要輻射防護(hù)人員進(jìn)行人工調(diào)查。

（4）原設(shè)計(jì)中，兩臺(tái)機(jī)組個(gè)人劑量監(jiān)測系統(tǒng)共用1號機(jī)組數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，而1號機(jī)組服務(wù)器還需要為本機(jī)組其他數(shù)據(jù)采集站提供存儲(chǔ)備份服務(wù)。因此，當(dāng)1號機(jī)組服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，除導(dǎo)致1號機(jī)組工藝監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫不可用之外，還會(huì)影響個(gè)人劑量數(shù)據(jù)庫的正常運(yùn)行，進(jìn)而影響兩臺(tái)機(jī)組工作人員正常進(jìn)出輻射控制區(qū)，類似情況已出現(xiàn)多次。

4.6.2 改進(jìn)方案

（1）在輻射控制區(qū)工作人員熱更衣間入口處增加三角閘和新型觸摸屏帶掃描功能的個(gè)人電子劑量計(jì)啟動(dòng)終端，并實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，工作人員在輻射防護(hù)人員的監(jiān)管下，需要啟動(dòng)個(gè)人電子劑量計(jì)才能推動(dòng)三角閘進(jìn)入熱更衣間。

（2）在工作完成人員退出控制區(qū)時(shí)實(shí)現(xiàn)C2門與個(gè)人劑量監(jiān)測系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)。在人員污染監(jiān)測門出現(xiàn)超閾值報(bào)警時(shí)，輻射防護(hù)人員能直接讀取被污染人員的信息。

（3）工作人員C2門測量合格，退出污染監(jiān)測門后，才能消除個(gè)人電子劑量計(jì)信息，將個(gè)人劑量信息自動(dòng)錄入系統(tǒng)。

（4）在兩臺(tái)機(jī)組個(gè)人劑量值班室安裝新型個(gè)人劑量工作站，將個(gè)人劑量監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫從1號機(jī)組數(shù)據(jù)庫服務(wù)器中獨(dú)立出來，兩臺(tái)機(jī)組個(gè)人劑量工作站分別接入新型的配置主、備工作模式的冗余型個(gè)人劑量服務(wù)器系統(tǒng)。

（5）通過軟件系統(tǒng)升級改造，兩臺(tái)機(jī)組個(gè)人劑量工作站實(shí)現(xiàn)在線和離線模式的自由切換。當(dāng)服務(wù)器故障時(shí)，工作站切換至離線模式運(yùn)行，在服務(wù)器搶修完畢轉(zhuǎn)為在線模式后，再將臨時(shí)存儲(chǔ)的相關(guān)劑量數(shù)據(jù)存入服務(wù)器進(jìn)行備份。

5 結(jié)束語

自動(dòng)輻射監(jiān)測系統(tǒng)是田灣核電站全數(shù)字化儀控系統(tǒng)的重要組成部分。通過針對日常運(yùn)行和維修過程中發(fā)現(xiàn)的相關(guān)問題，進(jìn)行不斷的技術(shù)改進(jìn)，使田灣核電站自動(dòng)輻射監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行更加可靠，使整個(gè)電廠的輻射水平處于多層和有效的全方位監(jiān)控之下。

[責(zé)任編輯：許麗]