國產耐輻照攝像機在某核電站的應用

王屹錕 徐燦 王禮坤

中圖分類號：TM623 文獻標識：A 文章編號：1674-1145（2019）6-192-01

摘 要 本文通過對某型國產耐輻照攝像機在國內核電站的應用，分析對比了國產耐輻照攝像機的工作原理，同時對比與國外某型耐輻照攝像機在圖像成像，防中子等方面的效果；闡述應用國產耐輻照攝像機替代進口耐輻照攝像機的可行。為核電行業耐輻照攝像機國產化升級提供了寶貴經驗和發展思路。

關鍵詞 耐輻照 攝像機 國產化

一、研究現狀

某核電廠反應堆廠房20米平臺耐輻照彩色攝像機日常使用過程中發現，其使用的國外某型耐輻照攝像機在反應堆首次臨界三個月后，出現攝像機噪點過多，成像顯示性能嚴重下降，不能完全滿足一個換料周期使用的需求。根據現場的使用需求，開展了國產化設備替代的研究。

工業電視系統耐輻照攝像機的應用位置大多在黃區和橙區，在紅區應用數量較少。結合輻射控制區的輻劑量水平不難計算出，在1至5個換料周期內，橙區位置的累積劑量都不超過6500Gy，目前國產耐輻照攝像機的耐輻照水平已能達到或超過104Gy累積劑量，這樣的指標完全能夠滿足并應用在控制區橙區位置，我們有理由展望本次研究對國內同類型核電站耐輻照攝像機的國產化將產生重要影響。

二、應用和研究過程

國產耐輻照攝像機試點應用選取了位于反應堆大廳+20m平臺的彩色耐輻照變焦攝像機進行替代。選取該位置攝像機進行替代主要有以下方面考慮：該位置耐輻照攝像機主要用于對反應堆大廳內設備運行情況的總體觀察以及對火災報警的核實。攝像機所處位置的劑量率<6.5kGy的風險是可控的，并處于國產耐輻照攝像機的適用范圍內。

根據項目技術規格書對劑量率和累積劑量要求，該位置的耐輻照攝像機應達到劑量率1Gy/h，累積劑量1000Gy。由于電站內現場輻射監測儀表未能提供該位置準確的輻射成份信息，造成我們無法針對性掌握該位置γ射線、熱中子、快中子的占比情況，因此我們在選取國產耐輻照攝像機時只能考慮對γ射線、熱中子、快中子進行嘗試性的綜合防護，而不是通過精準的輻射計算來設計和選型。這樣雖然不能徹底且最優的解決該位置國產耐輻照攝像機的選型，但可以在增加替代成功率的情況下，為下一步的優化選型提供參考。

三、攝像機防護及結構原理

為增加試用和替代的成功率，國產耐輻照攝像機選型在射線防護類型、劑量率和累積劑量上考慮了一定的余量，對快中子、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。

首先，在攝像機內部構建γ射線防護層，使其耐γ射線劑量率可達100Gy/h，累積劑量2000Gy。再對于熱中子和快中子的綜合防護，考慮到電站屬于熱中子反應堆，且熱中子的防護難度要遠低于快中子，因此采用了以對熱中子多重的慢化吸收為主，對快中子慢化為輔的方式構建中子防護層。其構型選用了如下圖所示的屏蔽結構，采用反射鏡+相機的形式。

根據對現有文獻的調查，很少有人就除γ射線以外，核電站中對耐輻照攝像機的圖像造成損傷的主要因素是熱中子還是快中子進行過研究。因此我們很難憑借主觀認識推測在熱中子反應堆中，對攝像機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我們開展進一步的研究，優化對γ射線、熱中子、快中子防護的比例，進一步優化國產耐輻照攝像機。

四、應用成果

本次替代活動在2號機組開展，1號機組仍保留原有選型的進口攝像機。替代的范圍僅限前端耐輻照攝像機及配套的云臺、照明燈和接線箱，在沒有更換和升級任何后端設備及廠區線纜的情況下，實現了國產耐輻照攝像機與原進口耐輻照攝像機的系統兼容，替代工作完成于201大修完成，順利經受了一個換料周期的考驗，該位置攝像機的使用效果較原攝像機有明顯改善，通過圖像對比的方式可以形象的展示兩種攝像機在同樣工況下，相同運行時間的情況，完成替代后我們對兩個機組的攝像機進行對比。

本次替代的結果基本令人滿意，雖然選型的國產耐輻照攝像機對中子的防護效果明顯增強，但長期來看圖像質量緩慢下降的問題依然存在，因此我們認為該款國產耐輻照攝像機的中子復合防護層的成份仍有調整的余地。由于本次選型的國產攝像機中子防護以熱中子為重心，后續應用的新產品將逐漸向快中子部分傾斜，并在逐步調整中觀察攝像機在實際應用中是否有改善。我們可以通過前后使用效果的對比，得出熱中子和快中子對耐輻照攝像機圖像質量的影響情況，并指導和選擇更適合熱中子反應堆的國產耐輻照攝像機在電站中應用。

五、結語

通過國產耐輻照攝像機在某核電站的應用經驗，我們認為國產耐輻照攝像機已經基本滿足M310及衍生堆型中白區至橙區對耐輻照攝像機的使用要求，經過幾年的使用，其可靠性也得到一定程度的驗證。

參考文獻：

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