國產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)在某核電站的應(yīng)用

王屹錕 徐燦 王禮坤

中圖分類號(hào)：TM623 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)：A 文章編號(hào)：1674-1145（2019）6-192-01

摘 要 本文通過對(duì)某型國產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)在國內(nèi)核電站的應(yīng)用，分析對(duì)比了國產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)的工作原理，同時(shí)對(duì)比與國外某型耐輻照攝像機(jī)在圖像成像，防中子等方面的效果；闡述應(yīng)用國產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)替代進(jìn)口耐輻照攝像機(jī)的可行。為核電行業(yè)耐輻照攝像機(jī)國產(chǎn)化升級(jí)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)和發(fā)展思路。

關(guān)鍵詞 耐輻照 攝像機(jī) 國產(chǎn)化

一、研究現(xiàn)狀

某核電廠反應(yīng)堆廠房20米平臺(tái)耐輻照彩色攝像機(jī)日常使用過程中發(fā)現(xiàn)，其使用的國外某型耐輻照攝像機(jī)在反應(yīng)堆首次臨界三個(gè)月后，出現(xiàn)攝像機(jī)噪點(diǎn)過多，成像顯示性能嚴(yán)重下降，不能完全滿足一個(gè)換料周期使用的需求。根據(jù)現(xiàn)場的使用需求，開展了國產(chǎn)化設(shè)備替代的研究。

工業(yè)電視系統(tǒng)耐輻照攝像機(jī)的應(yīng)用位置大多在黃區(qū)和橙區(qū)，在紅區(qū)應(yīng)用數(shù)量較少。結(jié)合輻射控制區(qū)的輻劑量水平不難計(jì)算出，在1至5個(gè)換料周期內(nèi)，橙區(qū)位置的累積劑量都不超過6500Gy，目前國產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)的耐輻照水平已能達(dá)到或超過104Gy累積劑量，這樣的指標(biāo)完全能夠滿足并應(yīng)用在控制區(qū)橙區(qū)位置，我們有理由展望本次研究對(duì)國內(nèi)同類型核電站耐輻照攝像機(jī)的國產(chǎn)化將產(chǎn)生重要影響。

二、應(yīng)用和研究過程

國產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)試點(diǎn)應(yīng)用選取了位于反應(yīng)堆大廳+20m平臺(tái)的彩色耐輻照變焦攝像機(jī)進(jìn)行替代。選取該位置攝像機(jī)進(jìn)行替代主要有以下方面考慮：該位置耐輻照攝像機(jī)主要用于對(duì)反應(yīng)堆大廳內(nèi)設(shè)備運(yùn)行情況的總體觀察以及對(duì)火災(zāi)報(bào)警的核實(shí)。攝像機(jī)所處位置的劑量率<6.5kGy的風(fēng)險(xiǎn)是可控的，并處于國產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)的適用范圍內(nèi)。

根據(jù)項(xiàng)目技術(shù)規(guī)格書對(duì)劑量率和累積劑量要求，該位置的耐輻照攝像機(jī)應(yīng)達(dá)到劑量率1Gy/h，累積劑量1000Gy。由于電站內(nèi)現(xiàn)場輻射監(jiān)測儀表未能提供該位置準(zhǔn)確的輻射成份信息，造成我們無法針對(duì)性掌握該位置γ射線、熱中子、快中子的占比情況，因此我們?cè)谶x取國產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)時(shí)只能考慮對(duì)γ射線、熱中子、快中子進(jìn)行嘗試性的綜合防護(hù)，而不是通過精準(zhǔn)的輻射計(jì)算來設(shè)計(jì)和選型。這樣雖然不能徹底且最優(yōu)的解決該位置國產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)的選型，但可以在增加替代成功率的情況下，為下一步的優(yōu)化選型提供參考。

三、攝像機(jī)防護(hù)及結(jié)構(gòu)原理

為增加試用和替代的成功率，國產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)選型在射線防護(hù)類型、劑量率和累積劑量上考慮了一定的余量，對(duì)快中子、熱中子、伽馬射線、中子慢化吸收過程中的二次輻射（γ射線）均考慮了多層次的防護(hù)。

首先，在攝像機(jī)內(nèi)部構(gòu)建γ射線防護(hù)層，使其耐γ射線劑量率可達(dá)100Gy/h，累積劑量2000Gy。再對(duì)于熱中子和快中子的綜合防護(hù)，考慮到電站屬于熱中子反應(yīng)堆，且熱中子的防護(hù)難度要遠(yuǎn)低于快中子，因此采用了以對(duì)熱中子多重的慢化吸收為主，對(duì)快中子慢化為輔的方式構(gòu)建中子防護(hù)層。其構(gòu)型選用了如下圖所示的屏蔽結(jié)構(gòu)，采用反射鏡+相機(jī)的形式。

根據(jù)對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)的調(diào)查，很少有人就除γ射線以外，核電站中對(duì)耐輻照攝像機(jī)的圖像造成損傷的主要因素是熱中子還是快中子進(jìn)行過研究。因此我們很難憑借主觀認(rèn)識(shí)推測在熱中子反應(yīng)堆中，對(duì)攝像機(jī)損傷起決定性影響的是熱中子還是快中子。因此本次研究還將指導(dǎo)我們開展進(jìn)一步的研究，優(yōu)化對(duì)γ射線、熱中子、快中子防護(hù)的比例，進(jìn)一步優(yōu)化國產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)。

四、應(yīng)用成果

本次替代活動(dòng)在2號(hào)機(jī)組開展，1號(hào)機(jī)組仍保留原有選型的進(jìn)口攝像機(jī)。替代的范圍僅限前端耐輻照攝像機(jī)及配套的云臺(tái)、照明燈和接線箱，在沒有更換和升級(jí)任何后端設(shè)備及廠區(qū)線纜的情況下，實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)與原進(jìn)口耐輻照攝像機(jī)的系統(tǒng)兼容，替代工作完成于201大修完成，順利經(jīng)受了一個(gè)換料周期的考驗(yàn)，該位置攝像機(jī)的使用效果較原攝像機(jī)有明顯改善，通過圖像對(duì)比的方式可以形象的展示兩種攝像機(jī)在同樣工況下，相同運(yùn)行時(shí)間的情況，完成替代后我們對(duì)兩個(gè)機(jī)組的攝像機(jī)進(jìn)行對(duì)比。

本次替代的結(jié)果基本令人滿意，雖然選型的國產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)對(duì)中子的防護(hù)效果明顯增強(qiáng)，但長期來看圖像質(zhì)量緩慢下降的問題依然存在，因此我們認(rèn)為該款國產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)的中子復(fù)合防護(hù)層的成份仍有調(diào)整的余地。由于本次選型的國產(chǎn)攝像機(jī)中子防護(hù)以熱中子為重心，后續(xù)應(yīng)用的新產(chǎn)品將逐漸向快中子部分傾斜，并在逐步調(diào)整中觀察攝像機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中是否有改善。我們可以通過前后使用效果的對(duì)比，得出熱中子和快中子對(duì)耐輻照攝像機(jī)圖像質(zhì)量的影響情況，并指導(dǎo)和選擇更適合熱中子反應(yīng)堆的國產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)在電站中應(yīng)用。

五、結(jié)語

通過國產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)在某核電站的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，我們認(rèn)為國產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)已經(jīng)基本滿足M310及衍生堆型中白區(qū)至橙區(qū)對(duì)耐輻照攝像機(jī)的使用要求，經(jīng)過幾年的使用，其可靠性也得到一定程度的驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn)：

[1] 0738XDTLTXS02 核島閉路電視系統(tǒng)手冊(cè).

[2] 趙慧，姚黎志，尚云龍.核環(huán)境下信息的采集與處理技術(shù)研究[J].電子制作，2013（13）.