壓水堆核電廠輻射監(jiān)測(cè)及其發(fā)展

林春雨

（浙江省紹興生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)中心，浙江 紹興 312000）

1 輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功能與組成

1.1 工藝輻射監(jiān)測(cè)

工藝輻射監(jiān)測(cè)主要是針對(duì)核電廠當(dāng)前設(shè)置的多層屏障是不是完整而開展的監(jiān)測(cè)方式，這種監(jiān)測(cè)方式與其他的監(jiān)測(cè)方式相比要更為靈敏并且精準(zhǔn)。針對(duì)這樣的情況，本文對(duì)于某核電廠在一期工程建設(shè)反應(yīng)堆冷卻劑放射性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，針對(duì)目前安全設(shè)計(jì)過(guò)程中首道和二道屏障燃料包殼是否完整進(jìn)行給予了監(jiān)督和檢測(cè)。某核電在一期工程進(jìn)行過(guò)程中，對(duì)于一回路承壓邊界的泄漏，進(jìn)行了安全殼空氣以及蒸汽發(fā)生器排污水、蒸汽和設(shè)備冷卻水與通風(fēng)管道和冷凝器排氣輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等多個(gè)輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)督與測(cè)試。除此之外，還對(duì)于使用的工藝進(jìn)行相關(guān)的監(jiān)測(cè)，對(duì)于化學(xué)和容積等控制系統(tǒng)當(dāng)前的放射性問題給予相關(guān)的監(jiān)督與檢測(cè)。通過(guò)檢測(cè)的結(jié)果，能夠讓運(yùn)行人員了解到過(guò)濾器芯的使用情況，一旦出現(xiàn)廢棄需要快速更換。并且對(duì)于廢物桶使用方式和廢物桶實(shí)際選擇的種類進(jìn)行檢查和相關(guān)測(cè)試。通過(guò)這樣的方式，能夠避免在進(jìn)行工藝操作過(guò)程中產(chǎn)生事故，或是在設(shè)備使用過(guò)程中存在問題。

1.2 流出物監(jiān)測(cè)

核電廠在經(jīng)過(guò)了一段時(shí)間的運(yùn)行后需要針對(duì)釋放的放射性物質(zhì)進(jìn)行有關(guān)的測(cè)試。本文所針對(duì)的核電廠廢氣當(dāng)前整體的排放主要是依賴于煙囪排放，廢液排放則是通過(guò)核島廢液排放系統(tǒng)以及常規(guī)的島廢液排放系統(tǒng)進(jìn)行排放，當(dāng)前使用的形式主要是對(duì)使用在流監(jiān)測(cè)的電廠輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通道中的物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，其監(jiān)測(cè)獲得的結(jié)果起到的作用主要是針對(duì)放射性物質(zhì)整體的活度進(jìn)行所需要的計(jì)算[1]。

1.3 場(chǎng)所輻射監(jiān)測(cè)

目前我們國(guó)家電廠里包含的系統(tǒng)設(shè)備非常復(fù)雜，廠房設(shè)置的區(qū)域也有很多，有一些工作經(jīng)常需要在這些房間以及區(qū)域中來(lái)回出入。這些區(qū)域大多都具有放射性，并且這些放射性物質(zhì)自身的水平也會(huì)出現(xiàn)變化，對(duì)于這些房間和區(qū)域里存在的放射性物質(zhì)水平要不間斷地完成監(jiān)測(cè)，掌握到最核心的情況，只有這樣才可以非常好地為工作人員提供保障，避免承受輻射的影響。

2 輻射監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)分析

2.1 氣載放射性物質(zhì)取樣管道沉積損失

很多狀況下，對(duì)于氣態(tài)流出物放射性監(jiān)測(cè)，需要選擇取樣和對(duì)樣品自身放射性給予檢查的形式去完成。需對(duì)監(jiān)測(cè)介質(zhì)本身放射性濃度存在的活度進(jìn)行檢測(cè)，而其需要完成取樣的樣品必須在空間、時(shí)間以及自身的物理和化學(xué)特點(diǎn)上存在代表性。其要求適當(dāng)長(zhǎng)度和適宜的幾何結(jié)構(gòu)的取樣管道，使其能夠?qū)⒁笸瓿蓽y(cè)量的對(duì)象獲取到監(jiān)測(cè)設(shè)備放置的位置后，才能夠完成所需要的監(jiān)測(cè)。在其通過(guò)形狀各異的結(jié)構(gòu)部件時(shí)，粒子經(jīng)常會(huì)受到重力沉降產(chǎn)生的影響和湍流擴(kuò)散、布朗擴(kuò)散等多種不同運(yùn)動(dòng)體系對(duì)其產(chǎn)生的作用。大小存在差異的粒子可以經(jīng)過(guò)多種不同幾率在氣流中被分離之后沉積到管壁上，從而產(chǎn)生沉積損失。這樣的情況也會(huì)帶來(lái)管壁的損失，所以取樣管道在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要求依照有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)去完成。

目前，很多國(guó)家對(duì)于輻射安全還有環(huán)境保護(hù)給予的關(guān)注程度存在很大的差異。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)依照相關(guān)的技術(shù)研究對(duì)其進(jìn)行了持續(xù)地研究，最終在1999年制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，針對(duì)流出物當(dāng)前取樣監(jiān)測(cè)也提出了非常全面，同時(shí)也十分系統(tǒng)和嚴(yán)格的要求，國(guó)內(nèi)有很多學(xué)者也陸續(xù)地對(duì)這一標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了切實(shí)的研究和介紹[2]。但是在當(dāng)前核電站進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工的過(guò)程中，卻出現(xiàn)了很多的問題。這些問題主要表現(xiàn)為：例如在巴基斯坦恰希瑪?shù)暮穗娬局?，氣溶膠取樣的管路有非很多的彎頭，或者其水平管路相對(duì)比較長(zhǎng)，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生沉積物，會(huì)對(duì)于儀表產(chǎn)生影響，最終導(dǎo)致誤報(bào)警的問題出現(xiàn)。這些情況也使得監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不能夠切實(shí)地展現(xiàn)出測(cè)量對(duì)象具體的情況。也可能產(chǎn)生對(duì)放射性污染情況出現(xiàn)估計(jì)上的錯(cuò)誤[3]。因此，在對(duì)國(guó)內(nèi)和國(guó)外提出的最新標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求的同時(shí)，還需要讓其自身的穩(wěn)定性及可靠性有效地保障。

2.2 高濕度惰性氣體監(jiān)測(cè)技術(shù)

高濕度氣體活度監(jiān)測(cè)道是被使用在監(jiān)測(cè)汽輪機(jī)廠房凝汽器排氣放射性活度的通道，在當(dāng)前核電廠發(fā)展過(guò)程中，不能忽略其在工藝通道上的有效監(jiān)測(cè)。針對(duì)這樣的監(jiān)測(cè)方案，其中還應(yīng)該有多種不同的監(jiān)測(cè)方式。目前，在內(nèi)壓水堆核電廠，通常選擇的監(jiān)測(cè)方案大多是離線監(jiān)測(cè)，因?yàn)槿酉到y(tǒng)中需要進(jìn)行測(cè)量的氣體本身具有較高的濕度，并且因汽水分離和管路冷卻安裝過(guò)程在設(shè)計(jì)上存在的缺陷，所以在最開始運(yùn)行的過(guò)程中還經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生多種不同的問題。比如取樣系統(tǒng)里經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)積水的情況，那么進(jìn)行監(jiān)測(cè)的功能就會(huì)存在很大的不足。一方面會(huì)使得該通道過(guò)濾紙潮濕的壓差信號(hào)產(chǎn)生異常，還會(huì)使取樣泵產(chǎn)生停運(yùn)的問題。這樣的一種情況也使得主控室經(jīng)常會(huì)發(fā)出通道失效的報(bào)警，另外還會(huì)使得探測(cè)器當(dāng)前工作的環(huán)境產(chǎn)生惡化，讓儀器在測(cè)量過(guò)程中出現(xiàn)誤差，產(chǎn)生監(jiān)測(cè)不穩(wěn)定的情況，也會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響，最終報(bào)警。

最近幾年，多個(gè)國(guó)家在進(jìn)行核電站建設(shè)后都配備了在線監(jiān)測(cè)的方案。美國(guó)一家公司目前就選擇了套筒式的監(jiān)測(cè)方案，法國(guó)有公司選擇的是在管外直接進(jìn)行測(cè)量的方案。法國(guó)公司這種測(cè)量方案在進(jìn)行監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，能夠避免蒸汽與接觸探測(cè)器進(jìn)行接觸，采取這樣的一種形式也可以避免儀器被氣體濕度影響，同時(shí)也并不要求對(duì)回路組合裝置進(jìn)行回收，設(shè)備在進(jìn)行維修時(shí)也十分便捷。但是測(cè)量對(duì)象從最初的測(cè)量β以及γ朝著測(cè)量γ進(jìn)行改變，需要對(duì)于報(bào)警閾值完成二次的分析和調(diào)整。因?yàn)楸粶y(cè)對(duì)象其本身都是氣體中133Xe以及85Kr，它們自身需要的能量相對(duì)較低，經(jīng)常會(huì)被周邊環(huán)境所影響，測(cè)量過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的誤差。并且因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的變化，探測(cè)裝置所選擇的安裝形式也需要適當(dāng)改變[3]。

2.3 一回路壓力邊界泄漏輻射監(jiān)測(cè)技術(shù)

壓水堆動(dòng)力裝置一回路壓力邊界泄漏監(jiān)測(cè)經(jīng)常會(huì)選擇的是超聲波法以及濕度法等，但是因?yàn)樵谑褂眠^(guò)程中存在一定問題最后被淘汰。在20世紀(jì)末期，人們研發(fā)出了能夠不斷地對(duì)于安全殼里空氣氣溶膠以及碘與惰性氣體存在放射性的監(jiān)測(cè)新方法，采取對(duì)于安全殼里存在空氣不斷進(jìn)行取樣，以及不斷對(duì)于監(jiān)測(cè)樣品中存在的氣溶膠和碘以及惰性氣體放射性，判斷一回路壓力邊界有沒有出現(xiàn)泄漏。目前我國(guó)在役的壓水堆核電廠已經(jīng)設(shè)置了對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)的通道，但是這一設(shè)備在具體使用的時(shí)候經(jīng)常會(huì)誤發(fā)“高放射性”報(bào)警的情況，還會(huì)出現(xiàn)監(jiān)測(cè)不到泄漏位置和無(wú)法精準(zhǔn)地對(duì)其進(jìn)行定位的情況。

20世紀(jì)末期，伴隨著監(jiān)測(cè)技術(shù)的持續(xù)積累，人們已經(jīng)意識(shí)到了放射性核素具體存在的動(dòng)態(tài)優(yōu)勢(shì)，建立了對(duì)其評(píng)價(jià)的模型，這一技術(shù)獲得了持續(xù)快速地發(fā)展。針對(duì)反應(yīng)堆承壓邊界泄漏放射性監(jiān)測(cè)涉及到的技術(shù)，在監(jiān)測(cè)過(guò)程中也得到了非常好地發(fā)展，其中較為典型的是進(jìn)行了靈敏度更高以及響應(yīng)速度較為理想的對(duì)放射性進(jìn)行測(cè)量的方式。

2.4 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

輻射監(jiān)測(cè)技術(shù)從20世紀(jì)末期單一的模擬率表形式，經(jīng)過(guò)了數(shù)年的快速發(fā)展，近些年，核電廠輻射監(jiān)測(cè)技術(shù)開始充分展示出了“用戶化”概念。這樣一種數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的快速發(fā)展，是因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)本身能夠被分成以下的多個(gè)階段:首個(gè)階段，使用就地進(jìn)行探測(cè)單元、就地安裝顯示處置單元、和就地完成控制室機(jī)柜安裝的方式。這樣的方式能夠快速地完成分析，同時(shí)還能夠快速地形成報(bào)表，避免存在的缺陷。第二階段，充分地運(yùn)用了局域網(wǎng)發(fā)展的觀念，其自身具備了單獨(dú)出現(xiàn)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和對(duì)外的接口，系統(tǒng)能夠被劃分成多個(gè)不同的層次：第一層次起是通訊的網(wǎng)絡(luò)層，作用是使用KRT信息管理系統(tǒng)將其當(dāng)作一個(gè)核心的局域網(wǎng)，輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有關(guān)操作人員能夠在自身職權(quán)范圍快速地完成所需要的工作；第二層次起屬于設(shè)備的管理層，作用是使用遠(yuǎn)程顯示的單元快速地完成數(shù)據(jù)采集和顯示，能夠快速地傳輸和即時(shí)地完成數(shù)據(jù)控制；第三層次起屬于現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量層，使用探測(cè)單元以及就地處置單元可以快速地完成信號(hào)的通訊。

3 結(jié)論

持續(xù)地提升輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自身的響應(yīng)速度和靈敏度以及運(yùn)行的可靠性，達(dá)成全壽命“健康”狀態(tài)綜合監(jiān)測(cè)，是當(dāng)前輻射監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展的核心目標(biāo)。在國(guó)家積極進(jìn)行核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展和促進(jìn)核電技術(shù)自主創(chuàng)新的戰(zhàn)略影響下，針對(duì)完善以及提升當(dāng)前我國(guó)輻射監(jiān)測(cè)的制造業(yè)水平，使輻射監(jiān)測(cè)設(shè)備向著國(guó)產(chǎn)化方向發(fā)展提供了良好的機(jī)遇。