低β氣體活度監(jiān)測(cè)儀調(diào)試

劉 偲，施 亮

（中核核電運(yùn)行管理有限公司，浙江 海鹽 314300）

低β氣體活度監(jiān)測(cè)道用來連續(xù)監(jiān)測(cè)取樣容器中惰性氣體（取樣來自安全殼內(nèi)）的β放射性濃度，被測(cè)氣體通過上進(jìn)氣孔進(jìn)入取樣容器內(nèi)，通過下出氣孔排出。塑料閃爍體接受被測(cè)氣體中的β射線，放出熒光，光電倍增管將此信號(hào)轉(zhuǎn)換成負(fù)的電脈沖信號(hào)[1]。此負(fù)脈沖通過電容耦合經(jīng)射極輸出器輸入到M-2036B就地處理箱放大電路變成正脈沖，再進(jìn)入單道脈沖幅度分析電路，將信號(hào)甄別成形。輸出標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)入計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)。面板上給出相應(yīng)數(shù)字顯示，可顯示Hz數(shù)或公式轉(zhuǎn)換后的濃度值Bq/m3。就地處理箱根據(jù)濃度值，判定測(cè)量到的放射性活度是否處于警告報(bào)警，高值報(bào)警或失效報(bào)警狀態(tài)，并給出報(bào)警觸點(diǎn)[2]。

1 低β氣體活度監(jiān)測(cè)儀組成

儀器的總體可分3大部分[3]：第一部分是探測(cè)裝置，包括鉛室、取樣容器、探頭、次級(jí)標(biāo)定和源檢裝置；第二部分是CD-2055電氣箱和氣路裝置；第三部分是M-2036B就地處理箱，內(nèi)有低壓電源、高壓電源、放大電路、單道脈沖幅度分析器、報(bào)警設(shè)備等。

2 通道儀表調(diào)試

調(diào)試的主要目的[4]：檢查驗(yàn)證儀表的設(shè)計(jì)和安裝施工是否滿足要求，檢查和驗(yàn)證儀表設(shè)備的制造是否滿足要求，通道上電開通并進(jìn)行其功能和性能測(cè)試驗(yàn)證，最后將儀表投入運(yùn)行。

調(diào)試主要涉及的工作有：設(shè)備的安裝檢查、通道上電前的電氣性能和絕緣性能檢查、上電后的通道參數(shù)檢查和配置、通道性能測(cè)試和通道校準(zhǔn)。

3 調(diào)試工作

3.1 通道啟動(dòng)前的檢查

在通道上電啟動(dòng)前需對(duì)設(shè)備的安裝、電纜端接、電氣性能、絕緣性能等進(jìn)行檢查，該項(xiàng)檢查的主要目的是核查通道的設(shè)計(jì)布置和安裝是否滿足設(shè)計(jì)要求。具體內(nèi)容如下：

3.1.1 接線檢查和端接

檢查各電纜的端接是否完畢、正確以及牢靠，各電纜標(biāo)識(shí)和芯線標(biāo)識(shí)是否完整、正確。

3.1.2 電氣性能檢查

在機(jī)柜已經(jīng)正常供電的前提下，測(cè)量LPDU總接地端口與電廠地之間的電阻、測(cè)量通道電氣箱總接地端口與電廠地之間的電阻(≤0.5Ω）；從LPDU的總接地端口上斷開通道的接地線，測(cè)量總接地柱與電廠地之間的絕緣電阻（≥200 MΩ）。

3.1.3 取樣管路檢查

檢查通道的取樣管路是否已全部安裝和連接完畢，管路上的閥門是否安裝正確，并且檢查取樣管路反向沖洗的SAR管路是否與通道取樣管路正確連接。

3.2 儀器上電

在給儀器上電前首先保證集中機(jī)柜已經(jīng)上電，將集中機(jī)柜送給就地的空開送電后再逐步給就地設(shè)備上電。

3.2.1 遠(yuǎn)程顯示單元（RDU）上電

開啟RDU背插板上的供電開關(guān)，遠(yuǎn)程顯示單元正常上電、設(shè)備看門狗復(fù)位。儀器進(jìn)入初始化狀態(tài)，屏幕顯示各部件的初始化及自檢狀態(tài)、存儲(chǔ)器狀態(tài)和大小、關(guān)鍵參數(shù)狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)地址和各通信端口波特率與從屬LPDU握手、參數(shù)獲取過程及狀態(tài)。

3.2.2 就地處理箱上電

打開就地處理箱的電源，待儀表程序初始化結(jié)束后進(jìn)入工作狀態(tài)，工作30min后進(jìn)行本底測(cè)量并保存本底，與遠(yuǎn)程顯示單元通訊，整個(gè)系統(tǒng)儀表進(jìn)入工作狀態(tài)。

3.2.3 電氣箱上電

將KRT系統(tǒng)配電箱上供給本通道電氣箱的電源開關(guān)閉合，逐步閉合電氣箱內(nèi)的電源開關(guān)，測(cè)量電氣箱內(nèi)各電源電壓，檢查電氣箱上電源燈指示是否正常。

3.2.4 取樣泵上電和檢查

箱內(nèi)泵電源開關(guān)撥至“通”位置，按下電氣箱面板上的“強(qiáng)制”開關(guān)，檢查取樣泵是否可正常啟動(dòng)、運(yùn)轉(zhuǎn)且無異音，檢查電氣箱上的運(yùn)行燈和強(qiáng)制開關(guān)指示燈是否點(diǎn)亮，調(diào)節(jié)取樣閥門，查看流量計(jì)的指示。

3.3 通道性能和功能檢查

在通道啟動(dòng)成功后，就開始進(jìn)行儀表性能和功能的檢查。本項(xiàng)檢查的主要目的是核查驗(yàn)證通道的基本性能和功能是否滿足設(shè)計(jì)要求，進(jìn)而驗(yàn)證儀表的設(shè)計(jì)和制造是否滿足要求。檢查項(xiàng)目如以下步驟：

3.3.1 本底測(cè)量

在確認(rèn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中不存在影響通道測(cè)試的外源的前提下，用便攜式γ劑量率儀，在靠近通道探測(cè)裝置處，選擇基本等距離的至少3個(gè)不同位置，測(cè)量其處的環(huán)境γ劑量率值、檢查探頭處的環(huán)境輻射本底是否滿足通道運(yùn)行要求。將儀表進(jìn)入通道測(cè)量模式，測(cè)量并記錄通道的本底測(cè)量值。

3.3.2 電檢測(cè)試

電檢儀信號(hào)線連接到數(shù)據(jù)處理模塊上脈沖信號(hào)輸入端口，檢查通道的Hz顯示值是否與電檢儀輸入值一致，檢查通道的測(cè)量顯示值是否與Hz值正確對(duì)應(yīng)。

3.3.3 通道報(bào)警功能試驗(yàn)

分別模擬輸入超一級(jí)、二級(jí)和過載報(bào)警閾值的測(cè)量值，檢查通道是否能正常觸發(fā)相應(yīng)報(bào)警，并驗(yàn)證通道的禁止功能。

3.4 通道現(xiàn)場(chǎng)校準(zhǔn)

用標(biāo)準(zhǔn)放射源對(duì)探測(cè)器進(jìn)行校準(zhǔn)，共用4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)源，算出檢測(cè)儀對(duì)標(biāo)準(zhǔn)源的反應(yīng)，最后計(jì)算出初級(jí)源相應(yīng)偏差，偏差應(yīng)小于20%。在校準(zhǔn)前要保證通道處于正常運(yùn)行狀態(tài)。

3.4.1 本底測(cè)試

在通道處于正常狀態(tài)的前提下，將通道禁止避免測(cè)試時(shí)觸發(fā)通道報(bào)警或觸發(fā)聯(lián)動(dòng)，將監(jiān)測(cè)道的測(cè)量顯示單位修改為Hz，在無放射源情況下，記錄10個(gè)本底值計(jì)算出均值b1。

3.4.2 帶源計(jì)數(shù)

將帶校準(zhǔn)源的校準(zhǔn)支架固定到探測(cè)裝置的校準(zhǔn)位置上，然后等待5min以上，連續(xù)記錄通道的測(cè)量值10個(gè)并計(jì)算平均值m1，將放射源撤離并等待5min以上，記錄10個(gè)本底，計(jì)算平均值b2，并用公式B=（b1+b2）/2計(jì)算出平均本底。

3.4.3 結(jié)果計(jì)算及評(píng)價(jià)

用公式S＝（m-B）/A（A為校準(zhǔn)源當(dāng)前活度）算出源響應(yīng)，4個(gè)放射源全部測(cè)試結(jié)束后算出本次校準(zhǔn)的次級(jí)源平均響應(yīng)，并用公式S＝S1/K（K為氣態(tài)初級(jí)源轉(zhuǎn)化成固態(tài)次級(jí)源的傳遞系數(shù)）反推出初級(jí)源響應(yīng)，計(jì)算初級(jí)源響應(yīng)偏差，偏差應(yīng)小于20%，若超差則需調(diào)節(jié)探測(cè)器高壓值，直至偏差結(jié)果滿足要求。

當(dāng)上述工作全部結(jié)束以后，對(duì)通道儀表的初步調(diào)試工作就基本結(jié)束，通道即可轉(zhuǎn)入試運(yùn)行考察階段，考察過程中有任何問題可以隨時(shí)調(diào)試處理。

4 調(diào)試中問題的解決

由于設(shè)計(jì)不完善、元器件質(zhì)量等問題，在調(diào)試該通道期間出現(xiàn)過如下問題。

4.1 報(bào)警無法送出

報(bào)警試驗(yàn)時(shí)，觸發(fā)報(bào)警后主控報(bào)警光子牌沒有點(diǎn)亮，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)機(jī)柜的報(bào)警送出接線與設(shè)計(jì)院提供的報(bào)警外送繼電器原理圖不一致，機(jī)柜內(nèi)的接線與廠家提供的圖紙一致，按照設(shè)計(jì)院圖紙修改機(jī)柜的接線圖，重新測(cè)試問題解決。

4.2 報(bào)警時(shí)，LPDU無聲光報(bào)警

報(bào)警試驗(yàn)時(shí)，LPDU無聲光報(bào)警。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)繼電器板上給報(bào)警燈的工作電壓+12VDC不存在，發(fā)現(xiàn)工作電壓在經(jīng)過繼電器后并沒有外送到報(bào)警燈上，更換繼電器板后，LPDU恢復(fù)正常。

4.3 取樣泵無法運(yùn)轉(zhuǎn)

給取樣泵上電后，泵無法運(yùn)轉(zhuǎn)，檢查取樣泵的接線，發(fā)現(xiàn)取樣泵由CD-2055電氣箱進(jìn)行控制和供電，電氣箱需要兩路供電，一路為220V，一路為三相四線制380V。由于現(xiàn)場(chǎng)的低β監(jiān)測(cè)儀取樣泵已經(jīng)升級(jí)，由三相四線制380V供電改為220V供電。而設(shè)計(jì)院在系統(tǒng)供電設(shè)計(jì)時(shí)只提供了一路220V電源，導(dǎo)致取樣泵也無法工作。重新畫出由一路220V供電的電氣箱的原理圖和接線圖，按修改后的電氣箱原理圖和接線圖對(duì)電氣箱內(nèi)部元件器重新端接，并將面板上相應(yīng)的指示燈進(jìn)行標(biāo)識(shí)，整改后測(cè)試電氣箱性能，滿足了設(shè)計(jì)院的設(shè)計(jì)使用要求，取樣泵能夠正常工作。

4.4 流量低于設(shè)定下限時(shí)，沒有低值失效報(bào)警

測(cè)試取樣裝置上流量開關(guān)量端子的信號(hào)，檢查電氣箱內(nèi)流量報(bào)警端子信號(hào)，最后檢查L(zhǎng)PDU外接開關(guān)量端子信號(hào)，發(fā)現(xiàn)都有信號(hào)傳送，最終發(fā)現(xiàn)是數(shù)據(jù)處理模塊軟件錯(cuò)誤，更新數(shù)據(jù)處理模塊軟件后，問題解決。

4.5 在集中機(jī)柜內(nèi)使用對(duì)講機(jī)發(fā)射信號(hào)時(shí)，RDU自動(dòng)轉(zhuǎn)到禁止、消音狀態(tài)

由于該通道的各個(gè)設(shè)備相距較遠(yuǎn)，調(diào)試期間需要用對(duì)講機(jī)聯(lián)系。電磁信號(hào)對(duì)RDU會(huì)有干擾，檢查RDU的接地連續(xù)性，尤其是軟面板接線，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)問題的是軟面板上的接地線與機(jī)柜外接地沒有完全接觸，兩者之間存在5Ω以上的阻抗。將接地線處理后重新端接，并確保RDU軟面板上的接地線與機(jī)柜外接地之間的阻抗≤2Ω，問題消除。

經(jīng)過上述的問題處理后，通道正常工作。

5 對(duì)儀表設(shè)計(jì)制造的改進(jìn)建議

在長(zhǎng)期運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)一些設(shè)計(jì)制造方面的缺陷，在大體上來說不影響通道的運(yùn)行，如果能進(jìn)行改進(jìn)，則功能及使用情況將更為完善，具體內(nèi)容如下：

圖1 低β氣體活度監(jiān)測(cè)儀Fig.1 Low beta gas activity monitor

圖2 源檢裝置示意圖Fig.2 Schematic diagram of source inspection device

1）取樣回路支架上的微塵過濾器是一體化設(shè)置，能滿足正常的監(jiān)測(cè)，但是如果想檢測(cè)歷史報(bào)警數(shù)值則需增加濾紙便于取樣化驗(yàn)，建議改成與掃描式風(fēng)管中放射性氣體監(jiān)測(cè)儀相同的過濾器。圖1為兩種類型通道的微塵過濾器。

2）電氣箱內(nèi)配有電加熱器，由于現(xiàn)場(chǎng)溫度較高，加熱器長(zhǎng)期運(yùn)行有安全隱患，故可取消。

3）源檢裝置的皮老虎軟管兩端活插入源檢裝置和探測(cè)器鉛室，可能會(huì)脫落導(dǎo)致放射源打不出或放射源掉落出來，而且探測(cè)器鉛室端，軟管易不到位，造成源檢數(shù)據(jù)異常。建議在源檢裝置端源出口處制成金屬接口，且有鎖緊裝置，軟管直接插在金屬接口處，既防止源掉落，又便于檢查軟管的安裝情況。探測(cè)器鉛室端做好位置標(biāo)示，指示安裝到位。

6 結(jié)論

現(xiàn)場(chǎng)的低β氣體活度監(jiān)測(cè)道調(diào)試結(jié)束到現(xiàn)在運(yùn)行已有兩年，總的來說，運(yùn)行情況良好。相對(duì)于老機(jī)組的同類儀表，測(cè)量下限由1E5降至1.11E4，優(yōu)點(diǎn)在于在β放射性濃度相對(duì)較低的情況下就能發(fā)現(xiàn)事故苗頭，早發(fā)現(xiàn)早處理，符合電站的安全運(yùn)行原則。