核電廠輻射監測系統結構比較分析

張開洋　吳平韜

摘 要：文章從分析核電廠輻射監測系統結構入手，簡要討論了在不同核電廠的輻射監測系統的區別和優缺點。希望通過文中的論述，可以為相關的工作者提供幫助。

關鍵詞：核電廠；結構；輻射監測系統

引言

核電廠輻射監測系統作為核電廠屏障監測、輻射安全監測、排出流監測的重要手段，從秦山二期投產到目前正在建設中的第三代壓水堆電廠，期間歷經幾次變化，下面通過選取典型核電廠的輻射監測系統結構進行簡要說明和對比。

1 核電廠輻射監測系統結構

1.1 秦山二期輻射監測系統

以秦山二期1號機組為例，其結構如圖1所示。

秦山二期輻射監測系統由安裝在就地的探測單元、就地顯示處理單元和安裝在控制室機柜中的遠程顯示單元（簡稱RDU）組成。就地設備將測量數據和報警信息通過485總線傳送到遠程顯示單元。遠程顯示單元將就地設備的數據轉化為模擬量（測量數據）和開關量（報警信號），傳送至繼電器機架，進行下一步的處理。

數據采集系統能夠連續的、及時的對系統內各通道的數據進行采集和存儲，人員可以根據需要查詢歷史數據、報警信息等，該系統還具有修改就地設備參數和報警閾值等功能，方便工作人員的使用。但是由于輻射監測系統各監測道設備的多樣性，數據采集系統接口多，導致系統可靠性難以保證，并且一旦數據采集系統出現故障，會導致RDU這一層設備故障，影響輻射監測系統的數據傳輸，存在部分通道甚至整個輻射監測系統無法送出數據的可能。這類問題在秦山二期1，2號機組輻射監測系統中頻繁出現：數據采集系統由于工作狀態不穩定，影響RDU的正常運行，出現了I型、Ⅱ型區域γ監測儀和掃描式風管通道的集中處理組件狀態自動變換、禁止被沖、按鍵不起作用、測量值一直顯示零等問題，嚴重時出現了輻射監測系統無數據送出的情況。最終只能對數據采集系統功能進行了修改，使其只能從RDU讀取數據，不能對就地設備的參數進行設置，消除了由于數據采集系統造成的故障。

1.2 田灣核電輻射監測系統

田灣核電廠（VVER機組）的輻射監測系統（ARMS）共分為5個子系統：（1）工藝輻射監測子系統（APRMS）；（2）場所輻射監測子系統（ARSMS）；（3）放射性污染監測子系統（APCMS）；（4）個人劑量監測子系統（AIDMS）；（5）環境輻射監測子系統（AREMS）。其輻射監測系統結構如圖2所示。

從圖2中可以看出，根據電廠設計文件的定義，將所有的輻射監測系統的就地設備分為安全級和非安全級兩類：安全級設備送出兩路信號，一路通過硬接線將模擬量（4-20mA）和開關量將信號送至MCR、SCR，另一路通過485總線送至數據采集機柜中；非安全級設備的測量信號直接通過485總線傳送至數據采集機柜。數據采集機柜上層配有工作站和服務器，使得輻射監測系統成為一個小型局域網，人員通過工作站可以對就地設備進行遠程操作，實現就地通道的參數和閾值調整、源檢裝置的動作、泵的啟停等功能。

田灣核電的數據采集機柜直接和就地設備相連，秦山二期的數據采集系統和RDU設備相連。田灣核電的輻射監測系統剔除了RDU意味著減少了故障點。

1.3 福清核電廠輻射監測系統

福清核電廠1、2號機組輻射監測系統如圖3所示，由于采用了集散控制系統（DCS），在輻射監測系統結構中取消了遠程顯示單元、集中控制機柜、繼電器機架以及數據采集系統，將KRT系統的設備分為安全級和非安全級兩類：安全級設備的信號通過硬接線送入DCS系統的1E級機柜中，非安全級設備的信號通過485總線將信號送入DCS系統的NC/NC+級機柜中，增加了KRT信息管理系統。其特點如下：

（1）輻射監測系統不再作為一個專有的系統，而是和其它熱工儀表儀器一樣，統一歸入了DCS的管理。

（2）取消了遠程顯示單元、集中控制機柜、繼電器機架以及數據采集系統，消除了由這些設備、系統造成的引起的故障。

（3）在DCS上層開發的KRT的信息管理系統，可以實時監控就地設備的狀態，讀取并存儲就地設備的測量數據。

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號機組的輻射監測系統進行了極大的簡化，將就地設備的數據信息直接送入DCS當中，避免了由于集中機柜這一個結構層引發的設備故障。人員對進行預防性維修和糾正性維修時僅需要關注就地設備。但對設備進行部分操作均需要到設備安裝點完成，但該系統設備遍布全廠，因此增加了人員的工作時間。KRT信息管理系統的存在，使得工作人員即便在保護區外也能查看設備的工作狀態和測量數據。

1.4 三代核電廠輻射監測系統

在AP1000堆型中，輻射監測系統的結構又進行了部分改變，AP1000輻射監測系統從結構上分為上層和下層兩個層面，下層是由就地儀表測量通道和就地輻射監測處理器（LRP）構成；上層是有數據采集和工控機、數據庫服務器（CRP）組成，輻射監測系統與電廠控制系統（PLS）、保護和安全監測系統（PMS）、數據顯示和處理系統（DDS）均有通訊接口[1]，AP1000的輻射監測系統的結構如圖4所示。

在結構上看，AP1000的輻射監測系統和VVER的輻射監測系統相似，通道分安全相關和非安全相關級，安全級通道兩路輸出：一路硬接線送入PMS，一路通過網絡送入非安全相關的CRP；非安全級通道一路輸出，送入CRP，再送入電廠控制系統（PLS）中，但是與田灣核電輻射監測系統的區別在與，田灣核電中安全級和非安全級的設備均可以通過集中機柜等設備進行控制，即數據的傳輸是雙向的，AP1000中，不能夠通過CPR來控制就地的安全級設備，即安全級設備向CPR的數據傳輸是單向的，這里使得安全級設備避免了來自于上層設備的干擾。但對于非安全級的設備，來自上層設備的不穩定因素是始終存在著的。

2 結束語

輻射監測系統在壓水堆電廠建設過程中不斷的進行優化和改進，AP1000的輻射監測系統中已經十分成熟，但隨著技術的進步，我們仍需要不斷的改進和完善輻射監測系統，為核電廠的安全運行提供保障。

參考文獻

[1]倪佳磊，陳鵬，李樹成，等.AP1000輻射監測系統設計及工程解決方案[J].核電子學與探測技術，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。