核电站辐射监测系统的维护经验总结

杨丕龙

【摘 要】辐射监测系统是核电站仪控系统的重要组成部分，是核电站安全可靠运行的重要监测手段。田湾核电站的自动辐射监测系统具有其自己的特点。本文描述了自动辐射监测系统的组成和功能，对其维护经验进行了总结。

【关键词】自动辐射监测系统;特点;总结

0 前言

田湾核电站的自动辐射监测系统，简称ARMS，是为确保核电站的安全可靠运行和工作人员及周围居民免受超剂量辐照而设计的。通过局域网实现对所有就地仪表自动辐射测量信息的收集、管理、监控和查询，为核电站的运行安全和控制人员的受照剂量提供了实时监测手段。

1 自动辐射监测系统（ARMS）各子系统的组成和功能

1.1 工艺辐射监测子系统

通过工艺辐射监测子系统连续监测一回路介质、其他工艺流、厂房空气的放射性浓度水平或辐射剂量水平，以判断燃料元件包壳、系统压力边界、安全壳等屏障的完整性，及时发现放射性物质通过各道屏障的泄漏或释放。监测和控制核电站的液态、气态排出流，将排出流中的放射性水平控制在国家标准规定的限值以内，以保护环境、保护工作人员及公众的安全。

1.2 场所辐射监测子系统

用于监测核电站工作场所的辐射场变化，使之计量率保持在辐射安全管理文件的规定限值以内，如果仪表测出的辐射剂量率超过设定阈值，就地探测装置可发出音响和灯光报警信号，从而减少工作人员接受的辐照剂量，避免放射性核素向外扩散;提供辐射计量率上升的信息，及时发现事故状态;并提供事故期间及之后的辐射场水平;还通过对工作场所空气放射性的监测，控制工作人员由于吸入放射性物质所受到的内照射剂量。

1.3 放射性污染监测子系统

用于监测离开控制区人员穿戴物、体表和携带物的表面污染以及离开电站边界（双围墙）人员和车辆的表面污染或非法携带放射性物质，以防污染扩散，危害个人安全;另外用于评价电站辐射防护技术和管理工作的效果，以便采取必要的措施。

1.4 个人剂量监测子系统

用于监测、记录和预设进入控制区人员接受的剂量率，避免在电站所有运行模式下工作人员接受的剂量超标。

1.5 环境监测系统

主要用于对核电站周围的y辐射等信息进行连续监测，通过此监测数据并结合气象参数监测数据，可为评价核电站排出物对环境的影响以及应急事故期间制定应急方案提供依据。

2 自动辐射监测系统的上层组成

2.1 数据采集站和数据库服务器

数据采集站和服务器布置在控制厂房内，共有8个数据采集柜，其分别为：4个安全重要参数采集工作站、2个正常运行参数采集工作站、1个在线谱仪数据采集工作站和1个数据库服务器。

2.2 运行和监督工作站

2.2.1 机组辐射安全工程师值班工作站

为装有2台计算机和3个显示屏的监控台，互为备用，实时监测、控制所有在线辐射监测仪表和相关设备的运行状态，通过监控画面可实现对就地执行机构的控制。

2.2.2 机组剂量技术员值班工作站

提供人员出入控制区的个人剂量计和辐射工作许可证的管理;提供自动辐射监测系统历史数据的在线查询。

2.2.3 谱仪测量实验室工作站

提供气体样品测量数据的录入与查询;提供场所、表面污染人工测量数据的录入与查询。

2.2.4 辐射监测系统仪表刻度与维护实验室

提供自动辐射监测系统在线仪表运行参数的设置、运行状态的查询、离线仪表的标定与维修;作为其它各数据采集站和终端工作站数据恢复的原点。

2.2.5 热释光剂量计（TLD）及全身计数器（WBC）工作站

分别用来测读TLD热释光剂量计的数據和测量人体的内照射剂量，并将测读的信息自动录入ARMS数据库服务器中，同时提供录入数据的调用查询功能。

2.2.6 电站辐射安全工程师工作站

提供两个机组辐射监测仪表运行数据的在线查询;提供其它辐射监测子系统相关数据的查询。

3 自动辐射监测系统的特点

田湾核电站自动辐射监测系统的仪表监测通道和数据采集系统，设计了相互独立的供电系统，对于安全重要相关的辐射监测仪表和对应的数据采集系统采用安全、可靠、独立的供电序列，即使在事故情况下也能保证仪表和数据采集系统的正常工作，确保对电厂辐射状况的监测。

田湾核电站自动辐射监测系统将所有探测器的信号处理单元布置在就地，通过RS-485接口用通讯电缆准确的将信号长距离输送到布置在控制厂房的数据采集站，与以前的模拟仪表相比，节约了电缆及其敷设费用。

田湾核电站自动辐射监测系统通过数字化网络，有效全面的采集全厂各类辐射相关的测量参数，并将采集到的辐射监测参数送入辐射安全监督工作站的工艺系统流程画面，使辐射防护运行人员在辐射监控室就能有效直观的监测工艺系统运行的辐射状态。通过XU装置，与电厂其它系统进行各类监测参数的通讯与共享，为运行人员判断电厂工艺系统的运行状态提供详细的辅助信息。

4 辐射监测系统调试、运行和维护经验

4.1 核服务厂房特下水活度监测的技术改进

4.1.1 原设计存在问题

在核服务厂房特下水的排放管道上引出取样管线至一台液体活度监测仪连续监测排放水的放射性活度，用于估算进入排放渠道的放射性总量。当被测活度超过允许值时，仪表给出报警信号，连锁关闭排放阀，同时开启返回阀，使排放水返回原水箱。由于核服务厂房特下水主要来源于特种洗衣房，在清洗辐射工作人员使用过的个人防护用品过程中，产生的放射性粉尘、毛絮等随排放水进入液体活度监测仪表，而仪表取样介质由下而上进入测量腔室，停止排水后，这些放射性粉尘会沉积在测量腔室中，而原设计冲洗水由下往上进行冲洗腔室，冲洗效果差，导致在下次排放监测时存在测量偏差，引起仪表报警而连锁关闭阀门，致使符合排放要求的特下水无法正常排放。

4.1.2 改进方案

在仪表冲洗管线上增加管线与相应的阀门，通过阀门控制，使冲洗水可以由上而下进入测量腔室，从腔室底部排向地漏。这样在特种下水排放完成后，通过控制阀门开度，对仪表测量腔室进行冲洗的效果良好，腔室底部不会形成沉积而影响仪表的测量结果，确保符合排放要求的特下水正常排放。

4.2 一回路冷却剂活度监测的技术改进

4.2.1原设计存在问题

一回路冷却剂中裂变产物的活度是反映堆芯燃料元件包壳是否破损的重要参数。对一回路冷却剂总γ体积活度连续监测的方法是：将三台γ探测器紧贴在从一回路冷却剂引出的取样管道上，通过测量总γ辐射，算出主回路冷却剂的总γ体积活度。另外利用该探测器可监测冷却剂中几个特定核素（如Kr-88，Na-24）的活度。但在原设计中，取样管线的布置为从高楼层引出后，水平布置为测量点，后又返回高楼层系统管线，整体呈“U”型布置。这样在取样管线的拐角及水平段存在沉积且不均匀，导致三台仪表的测量值比化学取样测量值偏高，且相互间测量值也会存在一定的差异，给运行人员的判断带来麻烦。

4.2.2 改进方案

对一回路取样管线进行重新设计布置，从高楼层引出后，水平布置为取样点，而后将取样管线引向较低楼层，通过其他管线返回系统。这样水平段测量管线中的沉积物自动被一回路系统水冲洗，三台仪表的测量值基本一致且与化学取样分析结果相当，彻底解决了该问题。

4.3 安全壳负压排气系统活度监测的技术改进

4.3.1 原设计存在问题

为了确定主回路系统压力边界（包括设备和管道）的完整性，探测安全壳排气中的放射性活度是非常灵敏的方法。为此从安全壳排气管上引出取样管线至人员闸门外通道，通过设置在管线上的两台探测器（ABPM201和IM201）连续监测排气中气溶胶和碘的体积活度。但在原设计中，没有考虑到环境温度的影响。由于反应堆正常运行时，安全壳内温度稳定且较高，而人员闸门外通道受厂房外天气变化温度变化比较大。当取样气体由较高温度的安全壳到达气温很低的取样仪表时，气体中的水蒸气冷凝水通过取样管线进入仪表测量管道，导致仪表电子流量计损坏，进而导致仪表无法正常测量，出现功能故障报警。

4.3.2 改进方案

在仪表取样管线上增加温度控制系统。将安全壳到仪表端的取样管线上安装保温棉和伴热电缆，并设置若干个温度传感器。当温度传感器测得某一段取样管线温度较低时，发送指令启动伴热电缆加热，温度达标时，切断加热信号，保证取样气体从安全壳到达仪表的过程中不会形成冷凝水，从而保证安全壳负压排气系统活度监测仪表的正常运行。

4.4 在线液体谱仪取样回路的技术改进

4.4.1 原设计存在问题

在线液体谱仪根据既定的程序自动遥控操作电动阀和电磁阀，定期对主回路下泄流取样，样品经冷却后，引入高纯锗在线γ能谱仪的液体介质测量室，对冷却剂进行核素分析。但在原设计中，没有考虑到一回路中放射性气体对在线谱仪所在房间的影响。在线液体谱仪在正常运行中对一回路进行取样，而由于设备气密性的问题，一回路介质中的气体会从设备的狭小缝隙中逃逸出来，造成谱仪房间存在空气污染，给维护人员带来内照射的风险。

4.4.2 改进方案

（1）在液体谱仪取样介质准备室顶端引出一条气体管道排向通风口;

（2）将液体谱仪所在房间保持关闭，通过工艺通风，使该房间保持负压状态;

（3）在一回路介质经过测量完返回系统的管道上改造成“U”型管，增加水封，使下游的气体不至于倒流回该房间。通过以上三种措施，该在线液体谱仪房间空气质量明显改善，杜绝了空气污染。

4.5 供电柜主备供电状态指示的技术改进

4.5.1 原设计存在问题

辐射监测系统的供电采用了冗余设计，一路主要供电，一路备用，两条供电线路引入同一供电柜。当主供电失去时，系统能够自动切换到备用供电。正常情况下上游母线开关柜中的两路供电都应处于投用状态，而实际上由于人为失误或设备故障的因素却出现过失去一路供电时值班人员无法及时知晓，导致供电冗余性丧失，这种隐性故障难以被及时发现，会给设备运行带来安全隐患。

4.5.2 改进方案

通过对供电柜内电气开关和电路接线的重新布置，在供电柜柜门上增加主备供电状态指示功能，通过指示灯的状态显示主备供电是否投运，使日常巡检人员能够及时发现隐患并及时排除，从而保证下游设备的可靠供电。

4.6 个人剂量监测系统的技术改进

4.6.1 原设计存在问题

（1）在不佩戴电子剂量计或不启动电子剂量计的情况下，如果辐射防护人员监管不到位，工作人员可以随意进入辐射控制区。

（2）在启动个人电子剂量计时，由于采用手动输入员工控制区通行证号和辐射工作许可证号的方式，启动电子剂量计速度较慢。在大修时，由于进出辐射控制区人员剧增，排队现象严重，容易造成卫生出入口堵塞，影响工作效率。

（3）在工作完成员工退出辐射控制区时，由于个人电子剂量计和人员污染监测门未实现联动，因此在人员污染监测门出现超阈值报警后无法直接确定被污染人员的信息，而需要辐射防护人员进行人工调查。

（4）原设计中，两台机组个人剂量监测系统共用1号机组数据库服务器，而1号机组服务器还需要为本机组其他数据采集站提供存储备份服务。因此，当1号机组服务器出现故障时，除导致1号机组工艺监测系统数据库不可用之外，还会影响个人剂量数据库的正常运行，进而影响两台机组工作人员正常进出辐射控制区，类似情况已出现多次。

4.6.2 改进方案

（1）在辐射控制区工作人员热更衣间入口处增加三角闸和新型触摸屏带扫描功能的个人电子剂量计启动终端，并实现联动，工作人员在辐射防护人员的监管下，需要启动个人电子剂量计才能推动三角闸进入热更衣间。

（2）在工作完成人员退出控制区时实现C2门与个人剂量监测系统联动。在人员污染监测门出现超阈值报警时，辐射防护人员能直接读取被污染人员的信息。

（3）工作人员C2门测量合格，退出污染监测门后，才能消除个人电子剂量计信息，将个人剂量信息自动录入系统。

（4）在两台机组个人剂量值班室安装新型个人剂量工作站，将个人剂量监测系统数据库从1号机组数据库服务器中独立出来，两台机组个人剂量工作站分别接入新型的配置主、备工作模式的冗余型个人剂量服务器系统。

（5）通过软件系统升级改造，两台机组个人剂量工作站实现在线和离线模式的自由切换。当服务器故障时，工作站切换至离线模式运行，在服务器抢修完毕转为在线模式后，再将临时存储的相关剂量数据存入服务器进行备份。

5 结束语

自动辐射监测系统是田湾核电站全数字化仪控系统的重要组成部分。通过针对日常运行和维修过程中发现的相关问题，进行不断的技术改进，使田湾核电站自动辐射监测系统运行更加可靠，使整个电厂的辐射水平处于多层和有效的全方位监控之下。

[責任编辑：许丽]