核电厂辐射监测系统结构比较分析

张开洋　吴平韬

摘 要：文章从分析核电厂辐射监测系统结构入手，简要讨论了在不同核电厂的辐射监测系统的区别和优缺点。希望通过文中的论述，可以为相关的工作者提供帮助。

关键词：核电厂；结构；辐射监测系统

引言

核电厂辐射监测系统作为核电厂屏障监测、辐射安全监测、排出流监测的重要手段，从秦山二期投产到目前正在建设中的第三代压水堆电厂，期间历经几次变化，下面通过选取典型核电厂的辐射监测系统结构进行简要说明和对比。

1 核电厂辐射监测系统结构

1.1 秦山二期辐射监测系统

以秦山二期1号机组为例，其结构如图1所示。

秦山二期辐射监测系统由安装在就地的探测单元、就地显示处理单元和安装在控制室机柜中的远程显示单元（简称RDU）组成。就地设备将测量数据和报警信息通过485总线传送到远程显示单元。远程显示单元将就地设备的数据转化为模拟量（测量数据）和开关量（报警信号），传送至继电器机架，进行下一步的处理。

数据采集系统能够连续的、及时的对系统内各通道的数据进行采集和存储，人员可以根据需要查询历史数据、报警信息等，该系统还具有修改就地设备参数和报警阈值等功能，方便工作人员的使用。但是由于辐射监测系统各监测道设备的多样性，数据采集系统接口多，导致系统可靠性难以保证，并且一旦数据采集系统出现故障，会导致RDU这一层设备故障，影响辐射监测系统的数据传输，存在部分通道甚至整个辐射监测系统无法送出数据的可能。这类问题在秦山二期1，2号机组辐射监测系统中频繁出现：数据采集系统由于工作状态不稳定，影响RDU的正常运行，出现了I型、Ⅱ型区域γ监测仪和扫描式风管通道的集中处理组件状态自动变换、禁止被冲、按键不起作用、测量值一直显示零等问题，严重时出现了辐射监测系统无数据送出的情况。最终只能对数据采集系统功能进行了修改，使其只能从RDU读取数据，不能对就地设备的参数进行设置，消除了由于数据采集系统造成的故障。

1.2 田湾核电辐射监测系统

田湾核电厂（VVER机组）的辐射监测系统（ARMS）共分为5个子系统：（1）工艺辐射监测子系统（APRMS）；（2）场所辐射监测子系统（ARSMS）；（3）放射性污染监测子系统（APCMS）；（4）个人剂量监测子系统（AIDMS）；（5）环境辐射监测子系统（AREMS）。其辐射监测系统结构如图2所示。

从图2中可以看出，根据电厂设计文件的定义，将所有的辐射监测系统的就地设备分为安全级和非安全级两类：安全级设备送出两路信号，一路通过硬接线将模拟量（4-20mA）和开关量将信号送至MCR、SCR，另一路通过485总线送至数据采集机柜中；非安全级设备的测量信号直接通过485总线传送至数据采集机柜。数据采集机柜上层配有工作站和服务器，使得辐射监测系统成为一个小型局域网，人员通过工作站可以对就地设备进行远程操作，实现就地通道的参数和阈值调整、源检装置的动作、泵的启停等功能。

田湾核电的数据采集机柜直接和就地设备相连，秦山二期的数据采集系统和RDU设备相连。田湾核电的辐射监测系统剔除了RDU意味着减少了故障点。

1.3 福清核电厂辐射监测系统

福清核电厂1、2号机组辐射监测系统如图3所示，由于采用了集散控制系统（DCS），在辐射监测系统结构中取消了远程显示单元、集中控制机柜、继电器机架以及数据采集系统，将KRT系统的设备分为安全级和非安全级两类：安全级设备的信号通过硬接线送入DCS系统的1E级机柜中，非安全级设备的信号通过485总线将信号送入DCS系统的NC/NC+级机柜中，增加了KRT信息管理系统。其特点如下：

（1）辐射监测系统不再作为一个专有的系统，而是和其它热工仪表仪器一样，统一归入了DCS的管理。

（2）取消了远程显示单元、集中控制机柜、继电器机架以及数据采集系统，消除了由这些设备、系统造成的引起的故障。

（3）在DCS上层开发的KRT的信息管理系统，可以实时监控就地设备的状态，读取并存储就地设备的测量数据。

从图3中可以看到与秦山二期和田湾核电相比较，福清核电1、2号机组的辐射监测系统进行了极大的简化，将就地设备的数据信息直接送入DCS当中，避免了由于集中机柜这一个结构层引发的设备故障。人员对进行预防性维修和纠正性维修时仅需要关注就地设备。但对设备进行部分操作均需要到设备安装点完成，但该系统设备遍布全厂，因此增加了人员的工作时间。KRT信息管理系统的存在，使得工作人员即便在保护区外也能查看设备的工作状态和测量数据。

1.4 三代核电厂辐射监测系统

在AP1000堆型中，辐射监测系统的结构又进行了部分改变，AP1000辐射监测系统从结构上分为上层和下层两个层面，下层是由就地仪表测量通道和就地辐射监测处理器（LRP）构成；上层是有数据采集和工控机、数据库服务器（CRP）组成，辐射监测系统与电厂控制系统（PLS）、保护和安全监测系统（PMS）、数据显示和处理系统（DDS）均有通讯接口[1]，AP1000的辐射监测系统的结构如图4所示。

在结构上看，AP1000的辐射监测系统和VVER的辐射监测系统相似，通道分安全相关和非安全相关级，安全级通道两路输出：一路硬接线送入PMS，一路通过网络送入非安全相关的CRP；非安全级通道一路输出，送入CRP，再送入电厂控制系统（PLS）中，但是与田湾核电辐射监测系统的区别在与，田湾核电中安全级和非安全级的设备均可以通过集中机柜等设备进行控制，即数据的传输是双向的，AP1000中，不能够通过CPR来控制就地的安全级设备，即安全级设备向CPR的数据传输是单向的，这里使得安全级设备避免了来自于上层设备的干扰。但对于非安全级的设备，来自上层设备的不稳定因素是始终存在着的。

2 结束语

辐射监测系统在压水堆电厂建设过程中不断的进行优化和改进，AP1000的辐射监测系统中已经十分成熟，但随着技术的进步，我们仍需要不断的改进和完善辐射监测系统，为核电厂的安全运行提供保障。

参考文献

[1]倪佳磊，陈鹏，李树成，等.AP1000辐射监测系统设计及工程解决方案[J].核电子学与探测技术，2012，11：1405-1407.

作者简介：张开洋（1986-），男，四川德阳人，助理工程师，从事核电厂维修工作。

吴平韬（1987-），男，安徽黄山人，助理工程师，从事核电厂维修工作。