核電廠廢液排放監測儀的可靠性提升及應用

孫振國 游奕 農輝民 張開洋

摘? 要：核電生產運行過程中，放射性監測是電廠穩定、安全的重要保障。福清核電在排放過程中，廢液排放監測儀頻繁發生故障報警，影響日常生產運營，對設備故障原因進行分析，對關鍵主要原因采取針對性措施，提高設備穩定運行水平，保障核安全。

關鍵詞：放射性監測;廢液排放監測;設備穩定

0.引言

近年來核電正是秉著“清潔、環保、高產能”的發展，被國家大力推薦、建設。但由于核電廠發電的特殊原理使得其運行的安全、穩定性一直是社會敏感的話題。因為核電的兩面性，其發電過程中的放射性監測是電廠穩定、安全運行的重要保障。

廢液排放γ活度監測儀主要應用于電廠廢液流出物γ放射性活度監測，承擔著“最后一道安全屏障”的角色，是驗證核電機組一回路放射性屏障完整性的重要手段。當其監測到正在排放的廢液γ活度大于設計限值時，將立即觸發報警通知主控室操作人員，并自動關閉排放閥，阻止廢液繼續排放，嚴格控制排放放射性污染率，以此保護生活環境和生態環境，安全監測核安全，有效保障人體健康，是核電廠運行的有力保障。

1.問題及原因分析

然而，自監測儀投運以來，廢液排放γ監測儀就頻繁因為取樣流量低頻繁觸發監測儀故障報警，按照《福清核電廠運行技術規范》，每一次廢液γ活度監測儀不可用都將記錄第二組I0（與核安全相關的系統和設備不可用），檢修必須在7天內完成。大大降低廢液監測放射性結果的可靠性，同時增加了機組安全穩定運行的不安全系數，影響公眾對核電廠的整體評價和公司的整體利益。

維修人員通過現場多次處理、統計得到影響監測儀頻繁故障有如下幾種類型：

由數據分析可知，缺陷的根本原因為監測設備流量計卡澀，使得取樣流量偏離正常范圍，引起取樣泵停運，導致設備異常故障。

現場多次處理發現，流量計卡澀的根本原因為工藝管道取樣流程設計、監測儀內部結構存在設計缺陷，使得取樣液體中的異物頻繁卡澀廢液監測儀，造成設備故障不可用。

從根本原因分析，完善取樣流程、設計監測儀內部結構，解決監測儀頻繁故障報警，提高設備放射性監測可信度，保障核電廠安全穩定運行。

2.可靠性提升及應用

2.1技術原理

如圖1所示，廢液監測采用離線取樣裝置進行循環監測，主要由取樣泵、浮子流量計、取樣腔室內部的閃爍體探測器組成。

雙機組運行期間，頻繁的廢液排放前內循環操作加快廢液對儲存罐內壁上防腐涂層的沖刷使防腐涂層脫落，和工藝系統水質使用產生的鐵屑，混入廢液進而流入廢液監測γ活度監測儀。

然而廢液監測儀底部取樣口徑極小，稍不小心就有防腐涂層堵塞取樣管路，致使取樣流量減少;工藝水質使用后產生的鐵屑積累在流量計浮子上導致取樣流量降低。

如圖2所示，流量值低于監測道設計限值，觸發監測道故障報警，進而關閉廢液排放閥，阻止廢液繼續向外排放，影響核電廠正常運行。

廢液γ活度監測儀取樣腔室上部頂蓋和管道剛性連接（如圖3所示），在流量計拆下后也無法將取樣裝置上部頂蓋拆除，腔室內殘留的防腐涂層不能被徹底清理，進而不能完全消除因取樣流量低觸發的監測道故障報警。

廢液排放較為頻繁，由于浮子流量計裝置的特殊性及工藝流程水質的固有性導致廢液排放時浮子上鐵屑沉積（如圖4所示）導致流量降低。每次雖可通過緊急工作進行流量計浮子清洗使設備恢復使用，但未從根本上解決設備故障原因，提高設備投用穩定性，浪費人力、物力，影響設備核安全運行。

2.2技術優化

維修人員決定從根本原因對監測設備進行優化改進，從γ放射性監測的工藝流程及取樣監測兩個方面進行創新優化改進。

2.3.1 γ放射性監測工藝的工藝流程創新優化

修改取樣孔位置，上移取樣孔至介質管道側面合適位置（如圖4所示），減少由于重力引起的流體異物、鐵屑沉積后進入取樣管路導致堵塞，引起流量下降，產生設備不可用。

增加帶有磁性的Y型過濾器（如圖5所示），有效吸附取樣介質中的鐵屑、雜質碎片，并采用雙路冗余通道設計，可定時清洗過濾器并切換到冗余通道，不影響設備使用，保證核電廠廢液排放效率，提高監測質量。

2.3.2 取樣監測儀內部優化改進

自行設計新型法蘭安裝于取樣管路中，其安裝位置如圖3所示。不僅可以徹底消除因廢液儲存罐內壁脫落的防腐涂層堵塞導致監測儀不可用的現場缺陷，還提高了廢液γ活度監測儀的可維修性，可以定期對取樣裝置進行清理和沖洗，在增加設備可用時間的同時，大大降低取樣腔室內的放射性物質沉積量，從源頭減少異物堵塞，進而提升監測結果的可靠性。

2.3應用

改變取樣口、增加磁性Y型過濾器、可拆卸法蘭，在不影響γ監測儀和流出物工藝流程下解決設備投用頻繁卡澀故障問題，從源頭解決堵塞問題，消除因廢液儲存罐內壁脫落的防腐涂層、工藝流體使用產生的的鐵屑堵塞取樣裝置導致監測儀不可用的現場缺陷，不可用事件頻率從曾經的8次/月降低至現在的約0次/月。

該方案的設計，提高了定期預防性維修有效性，攻克了原來“流量計拆下后依然無法對取樣腔室進行徹底清理”的維修瓶頸，實現后續探測器取樣腔室清理工作。

流出物監測是核電廠運行的重要指標，該設計的優化使用，完善監測方法，極大限度的減少介質在取樣管路的沉積，保證樣本完整性，提高監測結果可信度，保障核電廠安全穩定運行。

3.結論

通過對取樣流程原理分析，從工藝系統流程、監測儀內部設計優化，找到根本原因，徹底消除因廢液儲存罐內壁脫落的防腐涂層、工藝流體使用產生的鐵屑堵塞取樣裝置導致監測儀故障產生的非計劃不可用事件，降低設備故障率，全面提高了γ放射性監測結果的可信度，消除了運行人員對儀表不穩定性的擔憂，保障流出物監測輻射安全，提高核電廠廢液γ活度監測儀的可用性和可靠性。

參考文獻：

1.0819YNI-JLS02 KRT系統探測器及儀表管道安裝圖 版本：A

2.GB18871-2002 電離輻射防護與輻射源安全基本標準

3.GB11217-1989 核設施流出物監測的一般規定