核電站輻射監測系統的維護經驗總結

楊丕龍

【摘 要】輻射監測系統是核電站儀控系統的重要組成部分，是核電站安全可靠運行的重要監測手段。田灣核電站的自動輻射監測系統具有其自己的特點。本文描述了自動輻射監測系統的組成和功能，對其維護經驗進行了總結。

【關鍵詞】自動輻射監測系統;特點;總結

0 前言

田灣核電站的自動輻射監測系統，簡稱ARMS，是為確保核電站的安全可靠運行和工作人員及周圍居民免受超劑量輻照而設計的。通過局域網實現對所有就地儀表自動輻射測量信息的收集、管理、監控和查詢，為核電站的運行安全和控制人員的受照劑量提供了實時監測手段。

1 自動輻射監測系統（ARMS）各子系統的組成和功能

1.1 工藝輻射監測子系統

通過工藝輻射監測子系統連續監測一回路介質、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、系統壓力邊界、安全殼等屏障的完整性，及時發現放射性物質通過各道屏障的泄漏或釋放。監測和控制核電站的液態、氣態排出流，將排出流中的放射性水平控制在國家標準規定的限值以內，以保護環境、保護工作人員及公眾的安全。

1.2 場所輻射監測子系統

用于監測核電站工作場所的輻射場變化，使之計量率保持在輻射安全管理文件的規定限值以內，如果儀表測出的輻射劑量率超過設定閾值，就地探測裝置可發出音響和燈光報警信號，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散;提供輻射計量率上升的信息，及時發現事故狀態;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測，控制工作人員由于吸入放射性物質所受到的內照射劑量。

1.3 放射性污染監測子系統

用于監測離開控制區人員穿戴物、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，以防污染擴散，危害個人安全;另外用于評價電站輻射防護技術和管理工作的效果，以便采取必要的措施。

1.4 個人劑量監測子系統

用于監測、記錄和預設進入控制區人員接受的劑量率，避免在電站所有運行模式下工作人員接受的劑量超標。

1.5 環境監測系統

主要用于對核電站周圍的y輻射等信息進行連續監測，通過此監測數據并結合氣象參數監測數據，可為評價核電站排出物對環境的影響以及應急事故期間制定應急方案提供依據。

2 自動輻射監測系統的上層組成

2.1 數據采集站和數據庫服務器

數據采集站和服務器布置在控制廠房內，共有8個數據采集柜，其分別為：4個安全重要參數采集工作站、2個正常運行參數采集工作站、1個在線譜儀數據采集工作站和1個數據庫服務器。

2.2 運行和監督工作站

2.2.1 機組輻射安全工程師值班工作站

為裝有2臺計算機和3個顯示屏的監控臺，互為備用，實時監測、控制所有在線輻射監測儀表和相關設備的運行狀態，通過監控畫面可實現對就地執行機構的控制。

2.2.2 機組劑量技術員值班工作站

提供人員出入控制區的個人劑量計和輻射工作許可證的管理;提供自動輻射監測系統歷史數據的在線查詢。

2.2.3 譜儀測量實驗室工作站

提供氣體樣品測量數據的錄入與查詢;提供場所、表面污染人工測量數據的錄入與查詢。

2.2.4 輻射監測系統儀表刻度與維護實驗室

提供自動輻射監測系統在線儀表運行參數的設置、運行狀態的查詢、離線儀表的標定與維修;作為其它各數據采集站和終端工作站數據恢復的原點。

2.2.5 熱釋光劑量計（TLD）及全身計數器（WBC）工作站

分別用來測讀TLD熱釋光劑量計的數據和測量人體的內照射劑量，并將測讀的信息自動錄入ARMS數據庫服務器中，同時提供錄入數據的調用查詢功能。

2.2.6 電站輻射安全工程師工作站

提供兩個機組輻射監測儀表運行數據的在線查詢;提供其它輻射監測子系統相關數據的查詢。

3 自動輻射監測系統的特點

田灣核電站自動輻射監測系統的儀表監測通道和數據采集系統，設計了相互獨立的供電系統，對于安全重要相關的輻射監測儀表和對應的數據采集系統采用安全、可靠、獨立的供電序列，即使在事故情況下也能保證儀表和數據采集系統的正常工作，確保對電廠輻射狀況的監測。

田灣核電站自動輻射監測系統將所有探測器的信號處理單元布置在就地，通過RS-485接口用通訊電纜準確的將信號長距離輸送到布置在控制廠房的數據采集站，與以前的模擬儀表相比，節約了電纜及其敷設費用。

田灣核電站自動輻射監測系統通過數字化網絡，有效全面的采集全廠各類輻射相關的測量參數，并將采集到的輻射監測參數送入輻射安全監督工作站的工藝系統流程畫面，使輻射防護運行人員在輻射監控室就能有效直觀的監測工藝系統運行的輻射狀態。通過XU裝置，與電廠其它系統進行各類監測參數的通訊與共享，為運行人員判斷電廠工藝系統的運行狀態提供詳細的輔助信息。

4 輻射監測系統調試、運行和維護經驗

4.1 核服務廠房特下水活度監測的技術改進

4.1.1 原設計存在問題

在核服務廠房特下水的排放管道上引出取樣管線至一臺液體活度監測儀連續監測排放水的放射性活度，用于估算進入排放渠道的放射性總量。當被測活度超過允許值時，儀表給出報警信號，連鎖關閉排放閥，同時開啟返回閥，使排放水返回原水箱。由于核服務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人防護用品過程中，產生的放射性粉塵、毛絮等隨排放水進入液體活度監測儀表，而儀表取樣介質由下而上進入測量腔室，停止排水后，這些放射性粉塵會沉積在測量腔室中，而原設計沖洗水由下往上進行沖洗腔室，沖洗效果差，導致在下次排放監測時存在測量偏差，引起儀表報警而連鎖關閉閥門，致使符合排放要求的特下水無法正常排放。

4.1.2 改進方案

在儀表沖洗管線上增加管線與相應的閥門，通過閥門控制，使沖洗水可以由上而下進入測量腔室，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，對儀表測量腔室進行沖洗的效果良好，腔室底部不會形成沉積而影響儀表的測量結果，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測的技術改進

4.2.1原設計存在問題

一回路冷卻劑中裂變產物的活度是反映堆芯燃料元件包殼是否破損的重要參數。對一回路冷卻劑總γ體積活度連續監測的方法是：將三臺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測冷卻劑中幾個特定核素（如Kr-88，Na-24）的活度。但在原設計中，取樣管線的布置為從高樓層引出后，水平布置為測量點，后又返回高樓層系統管線，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，導致三臺儀表的測量值比化學取樣測量值偏高，且相互間測量值也會存在一定的差異，給運行人員的判斷帶來麻煩。

4.2.2 改進方案

對一回路取樣管線進行重新設計布置，從高樓層引出后，水平布置為取樣點，而后將取樣管線引向較低樓層，通過其他管線返回系統。這樣水平段測量管線中的沉積物自動被一回路系統水沖洗，三臺儀表的測量值基本一致且與化學取樣分析結果相當，徹底解決了該問題。

4.3 安全殼負壓排氣系統活度監測的技術改進

4.3.1 原設計存在問題

為了確定主回路系統壓力邊界（包括設備和管道）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，通過設置在管線上的兩臺探測器（ABPM201和IM201）連續監測排氣中氣溶膠和碘的體積活度。但在原設計中，沒有考慮到環境溫度的影響。由于反應堆正常運行時，安全殼內溫度穩定且較高，而人員閘門外通道受廠房外天氣變化溫度變化比較大。當取樣氣體由較高溫度的安全殼到達氣溫很低的取樣儀表時，氣體中的水蒸氣冷凝水通過取樣管線進入儀表測量管道，導致儀表電子流量計損壞，進而導致儀表無法正常測量，出現功能故障報警。

4.3.2 改進方案

在儀表取樣管線上增加溫度控制系統。將安全殼到儀表端的取樣管線上安裝保溫棉和伴熱電纜，并設置若干個溫度傳感器。當溫度傳感器測得某一段取樣管線溫度較低時，發送指令啟動伴熱電纜加熱，溫度達標時，切斷加熱信號，保證取樣氣體從安全殼到達儀表的過程中不會形成冷凝水，從而保證安全殼負壓排氣系統活度監測儀表的正常運行。

4.4 在線液體譜儀取樣回路的技術改進

4.4.1 原設計存在問題

在線液體譜儀根據既定的程序自動遙控操作電動閥和電磁閥，定期對主回路下泄流取樣，樣品經冷卻后，引入高純鍺在線γ能譜儀的液體介質測量室，對冷卻劑進行核素分析。但在原設計中，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行中對一回路進行取樣，而由于設備氣密性的問題，一回路介質中的氣體會從設備的狹小縫隙中逃逸出來，造成譜儀房間存在空氣污染，給維護人員帶來內照射的風險。

4.4.2 改進方案

（1）在液體譜儀取樣介質準備室頂端引出一條氣體管道排向通風口;

（2）將液體譜儀所在房間保持關閉，通過工藝通風，使該房間保持負壓狀態;

（3）在一回路介質經過測量完返回系統的管道上改造成“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量明顯改善，杜絕了空氣污染。

4.5 供電柜主備供電狀態指示的技術改進

4.5.1 原設計存在問題

輻射監測系統的供電采用了冗余設計，一路主要供電，一路備用，兩條供電線路引入同一供電柜。當主供電失去時，系統能夠自動切換到備用供電。正常情況下上游母線開關柜中的兩路供電都應處于投用狀態，而實際上由于人為失誤或設備故障的因素卻出現過失去一路供電時值班人員無法及時知曉，導致供電冗余性喪失，這種隱性故障難以被及時發現，會給設備運行帶來安全隱患。

4.5.2 改進方案

通過對供電柜內電氣開關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指示功能，通過指示燈的狀態顯示主備供電是否投運，使日常巡檢人員能夠及時發現隱患并及時排除，從而保證下游設備的可靠供電。

4.6 個人劑量監測系統的技術改進

4.6.1 原設計存在問題

（1）在不佩戴電子劑量計或不啟動電子劑量計的情況下，如果輻射防護人員監管不到位，工作人員可以隨意進入輻射控制區。

（2）在啟動個人電子劑量計時，由于采用手動輸入員工控制區通行證號和輻射工作許可證號的方式，啟動電子劑量計速度較慢。在大修時，由于進出輻射控制區人員劇增，排隊現象嚴重，容易造成衛生出入口堵塞，影響工作效率。

（3）在工作完成員工退出輻射控制區時，由于個人電子劑量計和人員污染監測門未實現聯動，因此在人員污染監測門出現超閾值報警后無法直接確定被污染人員的信息，而需要輻射防護人員進行人工調查。

（4）原設計中，兩臺機組個人劑量監測系統共用1號機組數據庫服務器，而1號機組服務器還需要為本機組其他數據采集站提供存儲備份服務。因此，當1號機組服務器出現故障時，除導致1號機組工藝監測系統數據庫不可用之外，還會影響個人劑量數據庫的正常運行，進而影響兩臺機組工作人員正常進出輻射控制區，類似情況已出現多次。

4.6.2 改進方案

（1）在輻射控制區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人電子劑量計啟動終端，并實現聯動，工作人員在輻射防護人員的監管下，需要啟動個人電子劑量計才能推動三角閘進入熱更衣間。

（2）在工作完成人員退出控制區時實現C2門與個人劑量監測系統聯動。在人員污染監測門出現超閾值報警時，輻射防護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，退出污染監測門后，才能消除個人電子劑量計信息，將個人劑量信息自動錄入系統。

（4）在兩臺機組個人劑量值班室安裝新型個人劑量工作站，將個人劑量監測系統數據庫從1號機組數據庫服務器中獨立出來，兩臺機組個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人劑量服務器系統。

（5）通過軟件系統升級改造，兩臺機組個人劑量工作站實現在線和離線模式的自由切換。當服務器故障時，工作站切換至離線模式運行，在服務器搶修完畢轉為在線模式后，再將臨時存儲的相關劑量數據存入服務器進行備份。

5 結束語

自動輻射監測系統是田灣核電站全數字化儀控系統的重要組成部分。通過針對日常運行和維修過程中發現的相關問題，進行不斷的技術改進，使田灣核電站自動輻射監測系統運行更加可靠，使整個電廠的輻射水平處于多層和有效的全方位監控之下。

[責任編輯：許麗]