華龍一號輻射監測儀表刻度室先進性分析

楊康，謝永驥，王欣

（中國核電工程有限公司，北京100840）

1 引言

核電廠刻度室使用的放射源為60Co，最大活度為10Ci，屬于II類高危險源，意味著如果在沒有防護的情況下，接觸這類放射源幾小時可致人死亡。新一代刻度室的安全設計必須考慮人員和放射源的安全。放射源重安全聯鎖和人員保護設施是新一代刻度室設計時必須考慮的[1~3]。

2 某二代核電廠刻度室設計分析

2.1 屏蔽設計

刻度室的門為推拉式玻璃門，不能屏蔽γ射線。當最大放射源（Co-60）開啟時，玻璃門處實測最大劑量率為3.4μGy/h，不滿足標準規定的限值[4]。

2.2 安全聯鎖設計

安全聯鎖系統由安全門桿、聲光報警器和控制器組成。安全門桿放下時，才能啟動源裝置并伴有聲光提示；當安全門桿抬起時，放射源立即收回，停止照射。

2.3 控制臺設計

控制臺采用MCD2000型控制器，可用于多源照射校準系統、單源照射校準系統，具有定時、計時、自動換源等功能。控制臺接入了安全聯鎖裝置、聲光報警器、攝像頭，以上信息均通過計算機進行集中顯示，集中管理。

2.4 暖通系統設計

刻度室內會有微量放射性氣溶膠和臭氧產生，因此，在工作人員進入前進行換氣，刻度室內設置排風扇進行換氣。刻度室內還設置壁掛式空調，保證房間內溫濕度保持在一定范圍內。

3 華龍一號核電廠刻度室

3.1 屏蔽設計

華龍一號刻度室設計如圖1所示。

圖1 華龍一號刻度室俯視圖和側視圖

刻度室各墻體材料均為混凝土，D軸墻厚為800mm，其余墻厚均為400mm。同時，為了防止射線的散射作用，在多源裝置與安全門之間設置了迷墻。

與某二代核電廠刻度室相比，華龍一號刻度室增加了四周墻體厚度，優化迷墻長度和遮擋范圍，經計算圖中A、B、C、D點處劑量率均滿足白區劑量率控制值要求（小于2.5μGy/h），符合相關標準規定的公眾年劑量限值。

3.2 安全聯鎖設計

安全聯鎖系統由安全門、源裝置快門、急停開關和γ輻射報警器、聲光報警器、紅外探測器等設備組成，并與控制系統連接。

1）γ源裝置之間具有聯鎖功能：每次有且只能有一個源照射。

2）安全門與源裝置聯鎖：安全門關閉到位后，才能操作源裝置。在源照射時，安全門不能打開。照射時如果安全門意外打開，立即關閉源裝置。

3）急停開關聯鎖：在控制臺和刻度室內適當位置設置急停開關，刻度室內共有4個應急開關，供工作人員在誤照射情況下，通過應急開關，可以自動關閉源裝置，同時打開安全門，以便工作人員迅速撤離刻度室。

4）解鎖開關聯鎖：在刻度室內出口附近安裝解鎖按鈕，用于刻度室內部最后一個工作人員離場之前將其按下，確保試驗室內部沒有工作人員，此時才允許控制臺進行關閉安全門和開啟源裝置操作。

5）快門到位診斷聯鎖：能夠診斷源裝置快門是否到位，一旦發生卡快門事故將在控制臺上給出提示。

6）輻射報警器聯鎖：在刻度室和控制室內各安裝一套聲光報警器，刻度室內安裝1臺輻射報警器。源裝置開啟后，劑量超過報警閾值，觸發刻度室和控制室中聲光報警器，并聯鎖安全門磁力鎖，禁止安全門打開。

7）斷電時聯鎖：源裝置在處于照射狀態中出現斷電情況時，外置鎢合金推-拉式輔助快門自動關閉。由于系統配備了UPS電源，內置旋轉主快門通過控制自動關閉。

8）紅外探測器聯鎖：當刻度室有人時，源裝置不能升源。

與某二代核電廠刻度室相比，華龍一號刻度室首先將安全門桿換成磁力鎖安全門，這樣可以防止人員在未經允許的情況下翻越安全門桿進入刻度室。其次，從輻照裝置設計上考慮了斷電、卡源、源裝置快門意外開啟等設備失效和故障、人員進入時的安全措施。安全聯鎖設計，降低人員誤照射可能性，保證工作人員安全。

3.3 控制臺設計

控制臺包括計算機主機、專用控制設備、監控設備、1臺UPS電源等部分，具有控制源裝置、快門到位診斷、小車定位控制、系統安全聯鎖、數據采集及處理等功能。控制臺前面板安裝2臺20in（50.8mm）LCD監視器，1臺用于顯示系統控制畫面，1臺用于顯示刻度室內監視畫面。

與某二代刻度室相比，華龍一號刻度室控制臺集成化、自動化、軟件人機界面友好程度更高。配備UPS電源，增加了整套刻度系統斷電保護能力。多探頭彩色視頻監控系統，也能更清晰反映刻度過程。控制臺內部設備布局合理、接線方便、可維護性更強。

3.4 暖通系統設計

華龍一號刻度室設置一臺獨立風機，保證排風量具有5次/h強制換氣能力，降低由于照射產生的氣溶膠和臭氧[5]。

某二代刻度室采用排風扇的換氣方式，無法滿足換氣量和換氣次數的要求。華龍一號刻度室采用混流風機進行換氣，排風穩定排風量大，能保證在人員進入刻度室前，將放射性氣溶膠和臭氧快速排出。同時，為保證設備正常穩定長期使用，刻度室內需要保證溫度和相對濕度在一定范圍內，設置了空調系統并加裝了除濕氣裝置。

3.5 其他設計

華龍一號刻度室內部裝修、吊裝設備等方面做了優化。地面采用淺色聚酯漆面，墻面采用白色瓷漆，相較瓷磚來說更美觀且便于清潔。刻度室內部預留工字鋼梁和手動葫蘆用于吊裝多源裝置和小車軌道等較重物項，便于設備安裝。

4 結語

華龍一號刻度室在安全和集成化設計上全面超越了某二代核電廠刻度室，既能保證設備的運行安全又能確保環境、人員的輻射安全，為后續核電站刻度室的設計確立了標桿。