核電廠輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較分析

張開洋　吳平韜

摘 要：文章從分析核電廠輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)入手，簡要討論了在不同核電廠的輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的區(qū)別和優(yōu)缺點(diǎn)。希望通過文中的論述，可以為相關(guān)的工作者提供幫助。

關(guān)鍵詞：核電廠；結(jié)構(gòu)；輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

引言

核電廠輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為核電廠屏障監(jiān)測(cè)、輻射安全監(jiān)測(cè)、排出流監(jiān)測(cè)的重要手段，從秦山二期投產(chǎn)到目前正在建設(shè)中的第三代壓水堆電廠，期間歷經(jīng)幾次變化，下面通過選取典型核電廠的輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡要說明和對(duì)比。

1 核電廠輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 秦山二期輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

以秦山二期1號(hào)機(jī)組為例，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

秦山二期輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由安裝在就地的探測(cè)單元、就地顯示處理單元和安裝在控制室機(jī)柜中的遠(yuǎn)程顯示單元（簡稱RDU）組成。就地設(shè)備將測(cè)量數(shù)據(jù)和報(bào)警信息通過485總線傳送到遠(yuǎn)程顯示單元。遠(yuǎn)程顯示單元將就地設(shè)備的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為模擬量（測(cè)量數(shù)據(jù)）和開關(guān)量（報(bào)警信號(hào)），傳送至繼電器機(jī)架，進(jìn)行下一步的處理。

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)能夠連續(xù)的、及時(shí)的對(duì)系統(tǒng)內(nèi)各通道的數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和存儲(chǔ)，人員可以根據(jù)需要查詢歷史數(shù)據(jù)、報(bào)警信息等，該系統(tǒng)還具有修改就地設(shè)備參數(shù)和報(bào)警閾值等功能，方便工作人員的使用。但是由于輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)各監(jiān)測(cè)道設(shè)備的多樣性，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)接口多，導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性難以保證，并且一旦數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)出現(xiàn)故障，會(huì)導(dǎo)致RDU這一層設(shè)備故障，影響輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸，存在部分通道甚至整個(gè)輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無法送出數(shù)據(jù)的可能。這類問題在秦山二期1，2號(hào)機(jī)組輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中頻繁出現(xiàn)：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由于工作狀態(tài)不穩(wěn)定，影響RDU的正常運(yùn)行，出現(xiàn)了I型、Ⅱ型區(qū)域γ監(jiān)測(cè)儀和掃描式風(fēng)管通道的集中處理組件狀態(tài)自動(dòng)變換、禁止被沖、按鍵不起作用、測(cè)量值一直顯示零等問題，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)了輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無數(shù)據(jù)送出的情況。最終只能對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)功能進(jìn)行了修改，使其只能從RDU讀取數(shù)據(jù)，不能對(duì)就地設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，消除了由于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)造成的故障。

1.2 田灣核電輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

田灣核電廠（VVER機(jī)組）的輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（ARMS）共分為5個(gè)子系統(tǒng)：（1）工藝輻射監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)（APRMS）；（2）場(chǎng)所輻射監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)（ARSMS）；（3）放射性污染監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)（APCMS）；（4）個(gè)人劑量監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)（AIDMS）；（5）環(huán)境輻射監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)（AREMS）。其輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

從圖2中可以看出，根據(jù)電廠設(shè)計(jì)文件的定義，將所有的輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的就地設(shè)備分為安全級(jí)和非安全級(jí)兩類：安全級(jí)設(shè)備送出兩路信號(hào)，一路通過硬接線將模擬量（4-20mA）和開關(guān)量將信號(hào)送至MCR、SCR，另一路通過485總線送至數(shù)據(jù)采集機(jī)柜中；非安全級(jí)設(shè)備的測(cè)量信號(hào)直接通過485總線傳送至數(shù)據(jù)采集機(jī)柜。數(shù)據(jù)采集機(jī)柜上層配有工作站和服務(wù)器，使得輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)成為一個(gè)小型局域網(wǎng)，人員通過工作站可以對(duì)就地設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程操作，實(shí)現(xiàn)就地通道的參數(shù)和閾值調(diào)整、源檢裝置的動(dòng)作、泵的啟停等功能。

田灣核電的數(shù)據(jù)采集機(jī)柜直接和就地設(shè)備相連，秦山二期的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和RDU設(shè)備相連。田灣核電的輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)剔除了RDU意味著減少了故障點(diǎn)。

1.3 福清核電廠輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

福清核電廠1、2號(hào)機(jī)組輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)如圖3所示，由于采用了集散控制系統(tǒng)（DCS），在輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中取消了遠(yuǎn)程顯示單元、集中控制機(jī)柜、繼電器機(jī)架以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，將KRT系統(tǒng)的設(shè)備分為安全級(jí)和非安全級(jí)兩類：安全級(jí)設(shè)備的信號(hào)通過硬接線送入DCS系統(tǒng)的1E級(jí)機(jī)柜中，非安全級(jí)設(shè)備的信號(hào)通過485總線將信號(hào)送入DCS系統(tǒng)的NC/NC+級(jí)機(jī)柜中，增加了KRT信息管理系統(tǒng)。其特點(diǎn)如下：

（1）輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不再作為一個(gè)專有的系統(tǒng)，而是和其它熱工儀表儀器一樣，統(tǒng)一歸入了DCS的管理。

（2）取消了遠(yuǎn)程顯示單元、集中控制機(jī)柜、繼電器機(jī)架以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，消除了由這些設(shè)備、系統(tǒng)造成的引起的故障。

（3）在DCS上層開發(fā)的KRT的信息管理系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)控就地設(shè)備的狀態(tài)，讀取并存儲(chǔ)就地設(shè)備的測(cè)量數(shù)據(jù)。

從圖3中可以看到與秦山二期和田灣核電相比較，福清核電1、2號(hào)機(jī)組的輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了極大的簡化，將就地設(shè)備的數(shù)據(jù)信息直接送入DCS當(dāng)中，避免了由于集中機(jī)柜這一個(gè)結(jié)構(gòu)層引發(fā)的設(shè)備故障。人員對(duì)進(jìn)行預(yù)防性維修和糾正性維修時(shí)僅需要關(guān)注就地設(shè)備。但對(duì)設(shè)備進(jìn)行部分操作均需要到設(shè)備安裝點(diǎn)完成，但該系統(tǒng)設(shè)備遍布全廠，因此增加了人員的工作時(shí)間。KRT信息管理系統(tǒng)的存在，使得工作人員即便在保護(hù)區(qū)外也能查看設(shè)備的工作狀態(tài)和測(cè)量數(shù)據(jù)。

1.4 三代核電廠輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

在AP1000堆型中，輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)又進(jìn)行了部分改變，AP1000輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上分為上層和下層兩個(gè)層面，下層是由就地儀表測(cè)量通道和就地輻射監(jiān)測(cè)處理器（LRP）構(gòu)成；上層是有數(shù)據(jù)采集和工控機(jī)、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器（CRP）組成，輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與電廠控制系統(tǒng)（PLS）、保護(hù)和安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（PMS）、數(shù)據(jù)顯示和處理系統(tǒng)（DDS）均有通訊接口[1]，AP1000的輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖4所示。

在結(jié)構(gòu)上看，AP1000的輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和VVER的輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相似，通道分安全相關(guān)和非安全相關(guān)級(jí)，安全級(jí)通道兩路輸出：一路硬接線送入PMS，一路通過網(wǎng)絡(luò)送入非安全相關(guān)的CRP；非安全級(jí)通道一路輸出，送入CRP，再送入電廠控制系統(tǒng)（PLS）中，但是與田灣核電輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的區(qū)別在與，田灣核電中安全級(jí)和非安全級(jí)的設(shè)備均可以通過集中機(jī)柜等設(shè)備進(jìn)行控制，即數(shù)據(jù)的傳輸是雙向的，AP1000中，不能夠通過CPR來控制就地的安全級(jí)設(shè)備，即安全級(jí)設(shè)備向CPR的數(shù)據(jù)傳輸是單向的，這里使得安全級(jí)設(shè)備避免了來自于上層設(shè)備的干擾。但對(duì)于非安全級(jí)的設(shè)備，來自上層設(shè)備的不穩(wěn)定因素是始終存在著的。

2 結(jié)束語

輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在壓水堆電廠建設(shè)過程中不斷的進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，AP1000的輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中已經(jīng)十分成熟，但隨著技術(shù)的進(jìn)步，我們?nèi)孕枰粩嗟母倪M(jìn)和完善輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，為核電廠的安全運(yùn)行提供保障。

參考文獻(xiàn)

[1]倪佳磊，陳鵬，李樹成，等.AP1000輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及工程解決方案[J].核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù)，2012，11：1405-1407.

作者簡介：張開洋（1986-），男，四川德陽人，助理工程師，從事核電廠維修工作。

吳平韜（1987-），男，安徽黃山人，助理工程師，從事核電廠維修工作。