人員車輛輻射監(jiān)測儀故障分析

夏秀城，魏紹帥

（中國核電工程有限公司 華東分公司 調(diào)試部，浙江 嘉興 314000）

0 引言

人員車輛輻射監(jiān)測儀主要用于探測廠區(qū)出入口進(jìn)出人員和車輛的放射性物質(zhì)，部分放射性物質(zhì)會(huì)放出γ 射線或中子，或者二者同時(shí)放出[1]。γ 射線入射到γ 探測器會(huì)損失能量，這部分能量被變換為電脈沖信號(hào)輸出，該電脈沖信號(hào)經(jīng)過數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)被記錄下來。單位時(shí)間內(nèi)記錄的脈沖數(shù)就叫做計(jì)數(shù)率。

能夠引起這種計(jì)數(shù)的射線粒子除放射性物質(zhì)的泄漏射線外，還有由于宇宙射線連續(xù)不斷地轟擊大氣和環(huán)境中的天然放射性的存在引起的計(jì)數(shù)。將除放射性物質(zhì)發(fā)出的射線以外的其他粒子引起的計(jì)數(shù)率叫做本底計(jì)數(shù)率，而由放射性物質(zhì)的泄漏射線引起的計(jì)數(shù)率叫做源計(jì)數(shù)率，兩者之和為總計(jì)數(shù)率。

中子入射到中子探測器后，會(huì)與3He 發(fā)生反應(yīng)，通過收集反應(yīng)的產(chǎn)物從而形成電脈沖信號(hào)，監(jiān)測系統(tǒng)同樣可根據(jù)中子的本底計(jì)數(shù)率和本底計(jì)數(shù)率定量變化，采用特別的運(yùn)算方法得到報(bào)警計(jì)數(shù)率閾值，若超過閾值則觸發(fā)報(bào)警。

1 系統(tǒng)組成

1.1 監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.2 監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)

◇ 可獨(dú)立對(duì)通過監(jiān)測通道的被檢行人進(jìn)行放射性物質(zhì)檢查。

◇ 監(jiān)測系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際的工作環(huán)境采用不同的工作模式，從而降低了監(jiān)測系統(tǒng)的誤報(bào)率。

◇ 采用特別的運(yùn)算方法，根據(jù)γ 射線及中子的本底計(jì)數(shù)率及本底計(jì)數(shù)率定量變化，得到動(dòng)態(tài)的報(bào)警計(jì)數(shù)率閾值，從而滿足不同靈敏度、監(jiān)測速度和誤報(bào)警率的要求。

◇ 提供嵌入式數(shù)據(jù)采集及控制，簡化了監(jiān)測系統(tǒng)的線纜布置。

◇ 提供良好的用戶界面，簡單的參數(shù)設(shè)置和集成的模塊化設(shè)計(jì)，方便用戶的使用。

◇ 提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)與查詢功能。

2 典型故障分析

2.1 監(jiān)測系統(tǒng)直流電氣短路

這種情況下會(huì)造成使用直流電源的探測器模塊、前置模塊、高壓模塊、DAM 模塊或者DPM 模塊的損壞。若發(fā)現(xiàn)此情況，需排查故障并更換備件[2]。

如今陽光印網(wǎng)清楚地認(rèn)識(shí)到，印刷行業(yè)會(huì)向精品化、高質(zhì)量、高效率的方向發(fā)展，整個(gè)行業(yè)也會(huì)變得更加智能化，而“平臺(tái)化+專業(yè)化”才能實(shí)現(xiàn)智能化，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)綠色化發(fā)展。

◇ 立即切斷空開QF1。

◇ 用萬用表“通斷檔”檢查主輔柜U1-U5 的5 個(gè)電源的直流輸出端是否有短路現(xiàn)象。

◇ 找出使用短路電源的各個(gè)模塊。

◇ 依次拔下模塊電源插座，一個(gè)個(gè)測量是否短路，直到找到短路的原因?yàn)橹埂?/p>

◇ 若已經(jīng)造成模塊損壞，則更換備件后重新測試。

2.2 監(jiān)測系統(tǒng)漏電

◇ 監(jiān)測系統(tǒng)交流電路的零線與地線之間有電壓會(huì)造成監(jiān)測系統(tǒng)漏電。

◇ 檢查電源輸入設(shè)備零線與地線之間電壓。

◇ 檢查監(jiān)測系統(tǒng)的機(jī)柜接地是否良好。

2.3 電源模塊損壞

電源發(fā)現(xiàn)異常時(shí)，可測量器輸入與輸出是否正確，若確定電源模塊損壞則直接更換。

2.4 報(bào)警設(shè)備異常

若發(fā)現(xiàn)有某路輸出信號(hào)有異常，重點(diǎn)檢查其電氣接線是否正確，對(duì)應(yīng)的繼電器是否工作正常，或者報(bào)警燈是否損壞，則可解決報(bào)警設(shè)備異常問題。

圖1 正常工作波形圖Fig.1 Normal working waveform

2.5 占用傳感器信號(hào)故障

若發(fā)現(xiàn)遮擋或不遮擋某個(gè)占用傳感器時(shí)，監(jiān)測系統(tǒng)不能正確地切換探測模式與本底模式，則說明此通道占用傳感器有問題。監(jiān)測系統(tǒng)共2 組占用傳感器，采用直對(duì)射方式，且接收端均在輔柜一側(cè)。若發(fā)現(xiàn)異常，先檢查電氣接線是否正確，若接線無問題，則依次切斷各個(gè)傳感器的光路，然后測量對(duì)應(yīng)端子上的工作電壓，來確定故障傳感器的位置。

2.6 γ探測器信號(hào)故障

若γ 本底數(shù)據(jù)有異常，例如4 個(gè)探測器之和的實(shí)測本底為12000 左右，某天數(shù)據(jù)發(fā)生劇烈變化，偏離正常值在4000 以上，則認(rèn)為γ 本底數(shù)據(jù)有異常。此時(shí)，可通過以下方式進(jìn)行排查：

◇ 確定有問題的γ 探測通道

運(yùn)行維修軟件，找出有問題的探測通道，確認(rèn)了探測器通道后，再有針對(duì)地按以下步驟進(jìn)行故障排查。γ探測器的信號(hào)流向如下：γ 探測器GMDl( 輸出)>> 到γ 前 放GFECl(IN)>> 到γ 前 放GFECl(OUT)>>DAM 模 塊(CH01)>>RS485 數(shù)據(jù)線CCS-40>>DPM 模塊(COM1) 。

◇ 確認(rèn)各線纜連接正確，確認(rèn)以上所有模塊的供電正常。

◇ 用一根雙端BNC 同軸線纜將γ 探測器GMDl 的輸出端U 連接至示波器，正確的信號(hào)應(yīng)如圖1 所示的F 波形。

圖1 與圖2 均是利用示波器的single SEQ 模式抓拍的信號(hào)，下沖的脈沖即為實(shí)際的信號(hào)，一般信號(hào)的幅度在lus左右，信號(hào)為隨機(jī)信號(hào)，其數(shù)量大致可通過本底進(jìn)行估計(jì)，比如正常Detctor 01 的本底數(shù)據(jù)為3000cpS，則1ms 內(nèi)應(yīng)有2 ～4 個(gè)信號(hào)出現(xiàn)。若發(fā)現(xiàn)1ms 內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)很多的信號(hào)，比如10 個(gè)以上，則說明探測器模塊損壞。

2.7 DAM模塊故障

DAM 模塊采用整體模塊設(shè)計(jì)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，若確定DAM 模塊出現(xiàn)問題，則直接更換備件再測試。

圖2 脈沖信號(hào)圖Fig.2 Pulse signal diagram

2.8 DPM模塊故障

DPM 模塊采用整體模塊設(shè)計(jì)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，若確定DAM 模塊出現(xiàn)問題，則直接更換備件再測試。

2.9 監(jiān)測系統(tǒng)誤報(bào)警

由于系統(tǒng)工作在探測模式下的報(bào)警閾值是在統(tǒng)計(jì)學(xué)原理的基礎(chǔ)上，采用特別的算法得到的[3]，因此存在誤報(bào)警的可能性，具體的表現(xiàn)形式為無放射性物質(zhì)通過時(shí)系統(tǒng)亦可能產(chǎn)生報(bào)警，若誤報(bào)警率<0.1%，則屬于正常現(xiàn)象。

3 總結(jié)

人員/車輛監(jiān)測道在安裝與調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)的缺陷與故障較多，對(duì)后續(xù)的機(jī)組需要加強(qiáng)安裝期間的設(shè)備管理，在調(diào)試期間應(yīng)加強(qiáng)調(diào)試質(zhì)量控制。對(duì)于調(diào)試期間發(fā)現(xiàn)的設(shè)備故障和缺陷做好經(jīng)驗(yàn)反饋和優(yōu)化，為后續(xù)機(jī)組的調(diào)試與建設(shè)提供參考。