田灣核電站輻射監測系統調試實踐

傘振雷

（中核檢修有限公司 連云港分公司，江蘇 連云港 222002）

0 引言

田灣核電站輻射監測系統（Automated Radiation Monitoring System，簡稱ARMS 系統）是俄羅斯設計院為配合實施田灣核電站全數字化儀控系統而新開發的數字網絡化輻射監測系統[1]。該系統用計算機網絡將整個電站所有的輻射監測儀表按不同功能和不同的電源通道有機地組合起來，既相互獨立又相互聯系，使整個電廠的輻射水平處于多層及有效的全方位監控之下[2-4]。系統通道遠多于國內其他核電站，且設計理念也有所差異，ARMS 系統具有自動化測量、數字控制和顯示，大部分通道在正常運行工況連續監測，以聲光信號報警、響應快速等特點，能為核安全監督和輻射安全及時提供信息[5-7]。

根據ARMS 系統設備安裝順序及調試實踐，本文從供電系統調試→取樣系統調試→就地儀表調試→系統綜合聯調的邏輯關系進行論述。同時，結合ARMS 設備系統特點，在調試過程中還需注意放射源的使用和管理、設備的成品保護及調試期間人員的安排、配合等工作。由于ARMS 設備也涵蓋了通訊、機械等多個專業，因而對ARMS 系統必須采取科學嚴謹的調試策略，才能保證系統安全可靠運行。

1 ARMS系統供電設備調試

輻射監測系統（ARMS）設計了單獨的供電網絡，從上游供電母線接入ARMS 的供電柜后由供電柜再向整個ARMS 系統就地供電端子箱供電（見圖1）。ARMS 供電系統實現如下功能：給ARMS 設備提供交流電源；在主電源失電時自動切換至備用供電源；當供電線路出現短路時自動斷電。

圖1 ARMS系統供電網絡示意圖Fig.1 Schematic diagram of ARMS power supply network

整個供電系統設備包括6 個供電柜，61 個供電GE 端子箱，288 根動力電纜（含上游供電母線17 根）。供電柜全部裝配在控制廠房23m 和30m，供電端子箱與設備安裝位置就位，遍布控制廠房、輔助廠房、安全廠房以及服務廠房等。根據設備的特點，在對供電柜開始調試前，采取提前介入方法，為后續儀表的通電測試提供先決條件并優化工期。在供電柜未通電前，對供電柜進行測試，檢查供電線路接線是否正確，從母線開關柜到ARMS 供電柜、ARMS 供電柜內部接線、ARMS 就地供電端子箱接線、就地各用戶設備接線等。檢查各供電線路相線之間、相線與零線、相線/零線與接地之間的電阻值滿足＞0.5MΩ。當供電柜帶電情況下，調試從母線開關柜逐一對每個供電柜依次送主路和備用路電源，確認供電柜主路和備用路輸入已帶電，供電柜對應的每個輸出分路已帶電，供電柜面板上的輸入和輸出指示燈處于對應狀態。當從母線供電柜切斷輸往ARMS 供電柜主路輸入電源，重點檢查和測試供電柜自動切換功能，此時備用電源應自動接入，供電柜輸出正常，不應出現電源中斷現象。同時，當母線供電柜恢復往ARMS 供電柜主路輸入電源，相關供電柜輸入自動切換回主路電源供電，電源柜輸出正常，不應出現電源中斷現象。

在整個供電系統調試過程中容易出現問題，若設備安裝完畢之后開始調試不利于優化工期，也不利于較早的發現一些調試缺陷。例如：在系統下層就地儀表組裝完成后進行調試，出現系統的正式電無法正常使用，排查發現施工單位未意識到供電對設備施工進度的重要性，在具體操作過程中落實不到位，為確保整體工作按進度進行，常出現申請臨時電的情況，這將導致觸電風險和工作量增大。所以調試人員應提前介入，讓現場施工為調試工作創造先決條件，調試變得有計劃，也避免調試出現誤工現象。

2 ARMS系統取樣調試

輻射監測系統取樣系統和供電系統一樣，有著近乎同等重要的位置。系統對氣體和液體工藝介質進行放射性測量，系統設計了專門的氣體和液體取樣回路。氣體的取樣通過空壓機產生負壓來實現，液體的取樣通過工藝系統取樣端和返回端的壓差來自動實現。在3 號機組取樣系統調試時，設備安裝進度相對滯后，安裝單位未梳理好開工的先后順序以及其中的邏輯關系。例如：氣體取樣調試出現風管保溫已完工，液體取樣工藝管道已經有介質，但取樣點還未固定好位置的情況。在4 號機取樣系統調試時，當工藝系統具備條件，調試工程師及時向施工單位提出要求，并且對78 個取樣點進行跟蹤推進，避免影響工期。

系統取樣調試時，除了取樣點，壓縮機調試也是重點關注對象。通過在3 號機空壓機調試中發現的問題，在4號機空壓機通電調試前對電氣箱的電氣接地、絕緣特性及接線正確性，空壓機機械特性要進行全面檢查，機械轉動是否出現卡澀，啟動前添加壓縮機的潤滑油；在空壓機短時帶載測試時，重點檢查空壓機轉動的方向、壓縮機出入口的壓差，在無冷卻水供應情況下壓縮機腔室表面溫度、振動等；當開啟空壓機冷卻水裝置，將空壓機電氣控制系統切換至自動模式，檢查空壓機的自動切換及連續運行的穩定性。在取樣系統調試中，液體取樣回路調試的前提是工藝系統狀態，氣體取樣回路的前提就是壓縮機的投用。

3 ARMS系統就地儀表調試

ARMS 下層測量設備均為智能化儀表，主要由探測器、就地處理單元和端子箱組成。監測儀通過取樣管路將系統介質引入儀表的測量腔室進行放射性活度測量并產生實時測量數據，儀表能連續監測通過測量腔室介質的放射性活度，探測器采集輻射和熱工變量（活度、核素成份、劑量率、流量、溫度、壓力等），就地處理單元對來自探測器的信號進行綜合計算和處理后，將儀表的測量信息送入儀表的接線箱，接線箱通過不同方式將信號輸出，確保相關工藝系統的放射性水平和放射性氣體排放控制在規定的限值范圍之內（見圖2）。

圖2 ARMS儀表示意圖Fig.2 ARMS Instrument diagram

就地儀表作為輻射監測系統調試的核心部分，通過在3#機組調試的實踐，在4#機組對就地儀表調試前應做好充足的準備工作，避免在調試過程中因準備不足造成延誤工期的現象。調試前準備工作主要包括：調試工具和輻射防護工作票。調試工具包括：筆記本電腦、RS485/USB 適配器及電纜、儀表維護應用軟件、標定用放射源及對應支架、萬用表等；通電后，確認儀表通過自檢測試，將筆記本電腦和儀表建立連接，把標定放射源及源支架放置于既定位置進行儀表標定；對于不同型號的儀表，若需要進行能譜測量，需要對儀表進行能量和效率刻度。若儀表無能譜測量，則只需進行效率刻度即可。能量刻度是通過已知核素的射線能量來檢查和確定儀表道址的線性系數，保證儀表通過能量能準確識別核素。效率刻度是通過已知核素的活度和儀表探測到的射線計數來確定某能量范圍內儀表的效率系統，保證儀表能準確測量放射性活度，即通過能量和效率刻度來分別保證儀表定性和定量分析的準確性。

4 ARMS系統綜合調試

輻射監測系統綜合調試是檢驗整個系統可用性的一個重要節點，而且上層系統接口眾多，又包括本系統內各個子系統的接口以及和外系統的接口，若有一個接口被忽視就會對整個系統的投運造成影響。系統上層網絡的打通就是一個重要節點，相關協調工作就顯得尤為重要。系統下層儀表每一個信號以及系統間傳輸的每一個信息都要逐項進行驗證，不然儀表可靠性無法保證，畫面監測就失去了意義。例如：監控畫面從就地儀表上采集的信號量程范圍不一致或是應該從儀表主信道采集卻錯誤地采集了輔信道的信號，造成信號采集失敗，并且帶來改變表參數的風險。因監控畫面與工藝系統不一致，造成主控監盤人員錯誤地認為儀表的安裝位置。

5 調試期間放射源管理及人員防護

輻射監測就地儀表調試最常用的特殊工具就是放射源，系統配備的標定放射源多達50 幾枚，部分放射源活度還較大，如用于事故后儀表檢查的Cs-137 放射源活度為0.6Ci左右（見圖3）。田灣3 機組一百多臺儀表，調試期間需要經常使用放射源，因此具有現場輻射風險。在調試前期，人員需經過操作放射源的授權培訓（主要為活度較高的Gamma 和中子源），并取得放射源操作許可證。同時，根據放射源管理規定，建立雙人雙鎖制度。

圖3 Cs-137 放射源Fig.3 Cs-137 Radioactive source

放射源屬于監管嚴格的物項，操作放射源都有專人操作，對于體積較小的放射源，在調試過程中還需要防止異物和丟失事件的發生。調試期間由于個人劑量監測系統沒有投運，因而必須配備電子劑量計和便攜式儀表以監測人員劑量數據。

6 調試計劃安排和人員配合

在調試期間，調試工程師必須與各施工接口單位提前討論確定下一步的調試工作計劃，工作負責人對一周內每天的工作內容必須明確，例如需要開通調試設備，具體的工作內容、需要準備的調試工具（包括放射源），以便提前做好準備，保證調試工作順利有序開展。對于某些調試工作，需提前與施工單位人員配合進行設備調試，以便及時處理調試過程中發現的問題（例如：電纜的重新端接、取樣回路泄漏等）。調試成員要及時反饋和持續跟蹤，同時要提出問題的解決方案和處理思路，對于調試過程中發現的問題要及時記錄，調試過程是學習和掌握系統，積累工作經驗的很好機會，調試人員應珍惜利用這個難得的機會，不斷提升自己的專業技術水平，將技術做成一門藝術。

7 系統內設備的成品保護

調試期間對儀控設備應實施防塵措施，避免灰塵進入設備內部而造成設備損壞。氣體或液體設備在連接到取樣回路之前，應先對取樣回路進行沖洗，保證調試期間管路中殘留的介質不進入測量設備而使其損壞。承壓回路必須按要求進行打壓試驗，這些必須作為設備調試前的必要條件。調試期間，因通風空調系統沒有投運，設備所在房間往往環境條件差，在炎熱的夏季，潮濕的空氣遇到冷的取樣管線，容易在管線外壁上冷凝產生含鹽冷凝水，冷凝水會沿著垂直的管道流入測量室，從而損壞測量室的探頭（3#機組的NaI 探頭在調試期間損壞的故障率較高）。對這類設備需要給探測器增加防水，對于這類設備，應及時采取對探測器增加防水措施并定期開展巡檢工作。

8 結論

核電站輻射監測系統作為一個獨立儀控體系，調試區別于其他系統的獨特之處。本文對田灣核電站3 號機組輻射監測系統調試進行分析，通過對系統供電、取樣系統、就地儀表等工作過程中的關鍵點和技術要求進行論述，梳理邏輯順序，并對調試過程中的重點問題進行梳理及關注，提高設備調試的靈活性，確保調試工作按照相關時間節點有條不紊地進行，對后續相關系統調試具有深遠意義。