壓水堆核電廠輻射監(jiān)測及其發(fā)展

林春雨

（浙江省紹興生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，浙江 紹興 312000）

1 輻射監(jiān)測系統(tǒng)功能與組成

1.1 工藝輻射監(jiān)測

工藝輻射監(jiān)測主要是針對核電廠當(dāng)前設(shè)置的多層屏障是不是完整而開展的監(jiān)測方式，這種監(jiān)測方式與其他的監(jiān)測方式相比要更為靈敏并且精準(zhǔn)。針對這樣的情況，本文對于某核電廠在一期工程建設(shè)反應(yīng)堆冷卻劑放射性監(jiān)測系統(tǒng)，針對目前安全設(shè)計過程中首道和二道屏障燃料包殼是否完整進行給予了監(jiān)督和檢測。某核電在一期工程進行過程中，對于一回路承壓邊界的泄漏，進行了安全殼空氣以及蒸汽發(fā)生器排污水、蒸汽和設(shè)備冷卻水與通風(fēng)管道和冷凝器排氣輻射監(jiān)測系統(tǒng)等多個輻射監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)督與測試。除此之外，還對于使用的工藝進行相關(guān)的監(jiān)測，對于化學(xué)和容積等控制系統(tǒng)當(dāng)前的放射性問題給予相關(guān)的監(jiān)督與檢測。通過檢測的結(jié)果，能夠讓運行人員了解到過濾器芯的使用情況，一旦出現(xiàn)廢棄需要快速更換。并且對于廢物桶使用方式和廢物桶實際選擇的種類進行檢查和相關(guān)測試。通過這樣的方式，能夠避免在進行工藝操作過程中產(chǎn)生事故，或是在設(shè)備使用過程中存在問題。

1.2 流出物監(jiān)測

核電廠在經(jīng)過了一段時間的運行后需要針對釋放的放射性物質(zhì)進行有關(guān)的測試。本文所針對的核電廠廢氣當(dāng)前整體的排放主要是依賴于煙囪排放，廢液排放則是通過核島廢液排放系統(tǒng)以及常規(guī)的島廢液排放系統(tǒng)進行排放，當(dāng)前使用的形式主要是對使用在流監(jiān)測的電廠輻射監(jiān)測系統(tǒng)通道中的物質(zhì)進行檢測，其監(jiān)測獲得的結(jié)果起到的作用主要是針對放射性物質(zhì)整體的活度進行所需要的計算[1]。

1.3 場所輻射監(jiān)測

目前我們國家電廠里包含的系統(tǒng)設(shè)備非常復(fù)雜，廠房設(shè)置的區(qū)域也有很多，有一些工作經(jīng)常需要在這些房間以及區(qū)域中來回出入。這些區(qū)域大多都具有放射性，并且這些放射性物質(zhì)自身的水平也會出現(xiàn)變化，對于這些房間和區(qū)域里存在的放射性物質(zhì)水平要不間斷地完成監(jiān)測，掌握到最核心的情況，只有這樣才可以非常好地為工作人員提供保障，避免承受輻射的影響。

2 輻射監(jiān)測技術(shù)發(fā)展趨勢分析

2.1 氣載放射性物質(zhì)取樣管道沉積損失

很多狀況下，對于氣態(tài)流出物放射性監(jiān)測，需要選擇取樣和對樣品自身放射性給予檢查的形式去完成。需對監(jiān)測介質(zhì)本身放射性濃度存在的活度進行檢測，而其需要完成取樣的樣品必須在空間、時間以及自身的物理和化學(xué)特點上存在代表性。其要求適當(dāng)長度和適宜的幾何結(jié)構(gòu)的取樣管道，使其能夠?qū)⒁笸瓿蓽y量的對象獲取到監(jiān)測設(shè)備放置的位置后，才能夠完成所需要的監(jiān)測。在其通過形狀各異的結(jié)構(gòu)部件時，粒子經(jīng)常會受到重力沉降產(chǎn)生的影響和湍流擴散、布朗擴散等多種不同運動體系對其產(chǎn)生的作用。大小存在差異的粒子可以經(jīng)過多種不同幾率在氣流中被分離之后沉積到管壁上，從而產(chǎn)生沉積損失。這樣的情況也會帶來管壁的損失，所以取樣管道在進行設(shè)計時，要求依照有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)去完成。

目前，很多國家對于輻射安全還有環(huán)境保護給予的關(guān)注程度存在很大的差異。美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會依照相關(guān)的技術(shù)研究對其進行了持續(xù)地研究，最終在1999年制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，針對流出物當(dāng)前取樣監(jiān)測也提出了非常全面，同時也十分系統(tǒng)和嚴(yán)格的要求，國內(nèi)有很多學(xué)者也陸續(xù)地對這一標(biāo)準(zhǔn)進行了切實的研究和介紹[2]。但是在當(dāng)前核電站進行現(xiàn)場施工的過程中，卻出現(xiàn)了很多的問題。這些問題主要表現(xiàn)為：例如在巴基斯坦恰希瑪?shù)暮穗娬局校瑲馊苣z取樣的管路有非很多的彎頭，或者其水平管路相對比較長，經(jīng)常會產(chǎn)生沉積物，會對于儀表產(chǎn)生影響，最終導(dǎo)致誤報警的問題出現(xiàn)。這些情況也使得監(jiān)測數(shù)據(jù)不能夠切實地展現(xiàn)出測量對象具體的情況。也可能產(chǎn)生對放射性污染情況出現(xiàn)估計上的錯誤[3]。因此，在對國內(nèi)和國外提出的最新標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范要求的同時，還需要讓其自身的穩(wěn)定性及可靠性有效地保障。

2.2 高濕度惰性氣體監(jiān)測技術(shù)

高濕度氣體活度監(jiān)測道是被使用在監(jiān)測汽輪機廠房凝汽器排氣放射性活度的通道，在當(dāng)前核電廠發(fā)展過程中，不能忽略其在工藝通道上的有效監(jiān)測。針對這樣的監(jiān)測方案，其中還應(yīng)該有多種不同的監(jiān)測方式。目前，在內(nèi)壓水堆核電廠，通常選擇的監(jiān)測方案大多是離線監(jiān)測，因為取樣系統(tǒng)中需要進行測量的氣體本身具有較高的濕度，并且因汽水分離和管路冷卻安裝過程在設(shè)計上存在的缺陷，所以在最開始運行的過程中還經(jīng)常會產(chǎn)生多種不同的問題。比如取樣系統(tǒng)里經(jīng)常會出現(xiàn)積水的情況，那么進行監(jiān)測的功能就會存在很大的不足。一方面會使得該通道過濾紙潮濕的壓差信號產(chǎn)生異常，還會使取樣泵產(chǎn)生停運的問題。這樣的一種情況也使得主控室經(jīng)常會發(fā)出通道失效的報警，另外還會使得探測器當(dāng)前工作的環(huán)境產(chǎn)生惡化，讓儀器在測量過程中出現(xiàn)誤差，產(chǎn)生監(jiān)測不穩(wěn)定的情況，也會對測量結(jié)果產(chǎn)生影響，最終報警。

最近幾年，多個國家在進行核電站建設(shè)后都配備了在線監(jiān)測的方案。美國一家公司目前就選擇了套筒式的監(jiān)測方案，法國有公司選擇的是在管外直接進行測量的方案。法國公司這種測量方案在進行監(jiān)測的過程中，能夠避免蒸汽與接觸探測器進行接觸，采取這樣的一種形式也可以避免儀器被氣體濕度影響，同時也并不要求對回路組合裝置進行回收，設(shè)備在進行維修時也十分便捷。但是測量對象從最初的測量β以及γ朝著測量γ進行改變，需要對于報警閾值完成二次的分析和調(diào)整。因為被測對象其本身都是氣體中133Xe以及85Kr，它們自身需要的能量相對較低，經(jīng)常會被周邊環(huán)境所影響，測量過程中會產(chǎn)生一定的誤差。并且因為結(jié)構(gòu)上產(chǎn)生的變化，探測裝置所選擇的安裝形式也需要適當(dāng)改變[3]。

2.3 一回路壓力邊界泄漏輻射監(jiān)測技術(shù)

壓水堆動力裝置一回路壓力邊界泄漏監(jiān)測經(jīng)常會選擇的是超聲波法以及濕度法等，但是因為在使用過程中存在一定問題最后被淘汰。在20世紀(jì)末期，人們研發(fā)出了能夠不斷地對于安全殼里空氣氣溶膠以及碘與惰性氣體存在放射性的監(jiān)測新方法，采取對于安全殼里存在空氣不斷進行取樣，以及不斷對于監(jiān)測樣品中存在的氣溶膠和碘以及惰性氣體放射性，判斷一回路壓力邊界有沒有出現(xiàn)泄漏。目前我國在役的壓水堆核電廠已經(jīng)設(shè)置了對其進行監(jiān)測的通道，但是這一設(shè)備在具體使用的時候經(jīng)常會誤發(fā)“高放射性”報警的情況，還會出現(xiàn)監(jiān)測不到泄漏位置和無法精準(zhǔn)地對其進行定位的情況。

20世紀(jì)末期，伴隨著監(jiān)測技術(shù)的持續(xù)積累，人們已經(jīng)意識到了放射性核素具體存在的動態(tài)優(yōu)勢，建立了對其評價的模型，這一技術(shù)獲得了持續(xù)快速地發(fā)展。針對反應(yīng)堆承壓邊界泄漏放射性監(jiān)測涉及到的技術(shù)，在監(jiān)測過程中也得到了非常好地發(fā)展，其中較為典型的是進行了靈敏度更高以及響應(yīng)速度較為理想的對放射性進行測量的方式。

2.4 網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)

輻射監(jiān)測技術(shù)從20世紀(jì)末期單一的模擬率表形式，經(jīng)過了數(shù)年的快速發(fā)展，近些年，核電廠輻射監(jiān)測技術(shù)開始充分展示出了“用戶化”概念。這樣一種數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測系統(tǒng)的快速發(fā)展，是因為網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)本身能夠被分成以下的多個階段:首個階段，使用就地進行探測單元、就地安裝顯示處置單元、和就地完成控制室機柜安裝的方式。這樣的方式能夠快速地完成分析，同時還能夠快速地形成報表，避免存在的缺陷。第二階段，充分地運用了局域網(wǎng)發(fā)展的觀念，其自身具備了單獨出現(xiàn)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和對外的接口，系統(tǒng)能夠被劃分成多個不同的層次：第一層次起是通訊的網(wǎng)絡(luò)層，作用是使用KRT信息管理系統(tǒng)將其當(dāng)作一個核心的局域網(wǎng)，輻射監(jiān)測系統(tǒng)有關(guān)操作人員能夠在自身職權(quán)范圍快速地完成所需要的工作；第二層次起屬于設(shè)備的管理層，作用是使用遠程顯示的單元快速地完成數(shù)據(jù)采集和顯示，能夠快速地傳輸和即時地完成數(shù)據(jù)控制；第三層次起屬于現(xiàn)場的測量層，使用探測單元以及就地處置單元可以快速地完成信號的通訊。

3 結(jié)論

持續(xù)地提升輻射監(jiān)測系統(tǒng)自身的響應(yīng)速度和靈敏度以及運行的可靠性，達成全壽命“健康”狀態(tài)綜合監(jiān)測，是當(dāng)前輻射監(jiān)測技術(shù)發(fā)展的核心目標(biāo)。在國家積極進行核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展和促進核電技術(shù)自主創(chuàng)新的戰(zhàn)略影響下，針對完善以及提升當(dāng)前我國輻射監(jiān)測的制造業(yè)水平，使輻射監(jiān)測設(shè)備向著國產(chǎn)化方向發(fā)展提供了良好的機遇。