简述田湾核电站辐射监测系统的任务和组成

伞振雷　王勇智　芦相运

【摘 要】本文对田湾核电站1、2号机组辐射监测系统进行研究和分析，简要论述电站辐射监测系统设置的任务和组成，重点对各子系统的组成和功能进行分析论述。同时将论述核岛、常规岛及辅助系统的辐射监测特点，确保核电站的安全运行和工作人员及周围居民免受超剂量辐照。

【关键词】辐射监测系统；探测器；γ活度；放射性

0 前言

田湾核电站是中俄两国在加深政治互信、发展经济贸易、加强两国战略协作伙伴关系方针推动下，在核能领域开展的高科技合作，是两国间迄今最大的技术经济合作项目[1]。田湾核电站位于江苏省连云港市连云区田湾，一期工程1、2号机组和二期工程3、4号机组均采用俄罗斯AES-91型核电机组。AES-91型压水堆核电机组是俄罗斯在总结VVER型机组的设计、建造和运行经验基础上做出的改进型设计，采用了一系列重要先进设计和安全措施[2，3]。

田湾核电站ARMS系统是俄罗斯NITI研究院为配合实施田湾核电站全数字化仪控系统而新开发的全数字网络化辐射监测系统。该系统用计算机网络将整个核电站的所有辐射监测仪表按不同的功能和不同的电源通道有机地组合起来，检测仪表既相互独立又相互联系，使整个电厂的辐射水平处于多层及有效的全方位监控之下。目前，这种设计在国内核电站属于首创，在国际上也达到了先进水平[4-6]。核辐射探测器的规格型号诸多，目前田湾核电站机组辐射监测系统常用的辐射探测器有三类：气体探测器、闪烁探测器和半导体探测器。下面就田湾核电站的辐射监测系统进行详细地介绍。

1 田湾核电站辐射监测系统的组成

田湾核电站1、2号机组的辐射监测系统（ARMS）按功能可分成以下几个子系统：

（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（ARCMS）；

（4）个人剂量监测子系统（AIDMS）；

（5）环境辐射监测子系统（AREMS）。

辐射监测系统从结构上分成两个层次：下层和上层。下层由就地仪表测量通道和电动控制单元及其执行机构组成；上层（又称综合层）由数据采集和处理工控机以及终端工作站组成。从结构的先后顺序上来讲，田湾核电站辐射监测子系统主要包括：燃料包壳密封性监测、一回路设备密封性监测、内层安全壳密封性监测、放射性废液、废气和废物在正常运行工况下的监测、事故后通风系统的监测、排放水监测、烟囱排气监测和厂房供暖系统（SBA）的泄漏监测。

2 田湾核电站辐射监测各子系统的组成及功能

2.1 燃料包壳密封性监测

2.1.1 主回路冷却剂活度监测

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，对主回路冷却剂活度的监测包括对主回路冷却剂总γ体积活度（浓度）的连续监测和对主回路冷却剂的定期核素分析。

2.1.2 乏燃料水池（FAK）池水活度监测

在乏燃料元件暂存期间，为了监视燃料元件包壳的破损情况，在燃料水池冷却器下游的取样管道上设置了γ探测器（GLM201-1），来监测池水的总γ体积活度。

2.1.3 安全壳喷淋系统活度监测

分别在安全壳喷淋系统4个通道泵下游取样管线上安装有液体活度监测仪（SAS201）。

2.2 一回路设备密封性监测

2.2.1 主蒸汽管道γ辐射剂量和N-16活度监测

蒸汽发生器的传热管破损时，主回路冷却剂中的N-16以及放射性核素将进入二回路系统，并随之进入主蒸汽管道。为监视一回路放射性物质泄漏到二回路，在主蒸汽管道旁设置4台γ探测器（GIM204）连续监测主蒸汽的γ剂量率；另外还在主蒸汽管道旁设置一台N-16探测器（SGLM201）连续监测主蒸汽中N-16的活度。

2.2.2 蒸汽发生器排污水（LCQ）活度监测

蒸汽发生器排污水活度的变化也能反映蒸汽发生器传热管是否有破损及破损的程度，因此从每台蒸汽发生器的排污管引出取样管线至辐射监测测量间，通过设置在管线上的γ探测器（GLM201-1）连续监测蒸汽发生器排污水的总γ体积活度。

2.2.3 重要厂用水中间冷却回路（KAA）的监测

当热交换器的传热管破损时，被冷却设备的放射性核素将会进入冷却水。从每列中间冷却水回路的泵出口处引出取样管线至辐射监测测量间，通过每个房间设置的一台探测器（GLM201-1）连续监测设备冷却水的体积活度。

2.2.4 安全壳负压排气（KLD10）的活度监测

为了确定主回路系统压力边界（包括设备和管道）的完整性，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。

2.2.5 安全壳一回路重要设备冷却通风空气监测

为了确定一回路各重要设备的密封是否被破坏，从反应堆竖井循环冷却通风（KLA10）、蒸汽发生器隔间循环冷却通风（KLA20）、控制棒驱动机构循环冷却通风（KLA30）和主泵电机间循环冷却通风（KLA50）的管道中引出取样管线至安全壳外的辐射监测测量间，通过设置在每根管线上的一台探测器（NGM204）连续监测排风中惰性气体的体积活度。

2.2.6 安全壳事故γ辐射剂量率

为了监测由于事故引起大量裂变产物通过防护屏障向安全壳空间的泄漏，在安全壳+8.00和+34.00米有关区域分别设置了两个高量程γ辐射探测器（GIM206），连续监测由充满安全壳空间的“放射性气体云”所产生的剂量率。

2.3 内层安全壳密封性监测

为了确定事故后内层安全壳的密封性，从双层安全壳夹层两套排气系统（KLC11和KLC41）的管道上各引出两根取样管线至安全壳外的辐射监测测量间，分别通过设置在管线上的气溶胶-碘探测器（PIM204）和高量程惰性气体探测器（NGM203），连续监测排气中气溶胶、碘和惰性气体的体积活度。

2.4 放射性废液、废气和废物在正常运行工况下的监测

2.4.1 放射性液体和气体处理系统

a.地漏水处理系统（KPF）检测糟和排放水的活度监测；

b.放射性气体处理系统（KPL30）排放气体的活度监测；

c.贮存罐通风处理系统（KPL70）排气的活度监测；

d.凝结水离子交换处理系统（LDF）和机械净化系统γ剂量率监测。

2.4.2 非密封工艺房间的空气取样

通过移动式取样监测设备（ABPM201-M），对主回路辅助系统和其它放射性系统的设备所在房间的空气进行定期取样，就地测量和记录这些工艺房间空气中气溶胶的体积活度。

2.4.3 主通风系统（KLE）放射性活度监测

辅助厂房、安全厂房和安全壳夹层等控制区工艺房间的排风由三条通风管汇总后排入烟囱，每条通风管上引出三根取样管线至辐射监测测量室，通过管线上分别设置的两台β探测器（ABPM201）和一台γ探测器（IM201）连续监测排气中气溶胶和碘的放射性活度。当超过设定值时，由KLE20系统转换到KLE30系统运行。

2.4.4 蒸发器加热蒸汽凝结水（KBC80）的活度监测

当蒸发器发生预计运行事件（传热管破损）时，为了防止放射性核素可能随加热蒸汽凝结水进入二回路，在KBC80系统冷却器下游凝结水返回管上引出取样管线至辐射监测测量室，通过设置在管线上的一台探测器（GLM201-1/3）连续监测凝结水的放射性活度。

2.5 事故后通风系统的监测

2.5.1 安全壳环形空间应急负压系统（KLC）的排气监测

2.5.2 安全壳应急维修强制通风系统（KLD20）的排气监测

2.5.3 主控室（MCR）送风系统（SAC）的放射性监测

2.6 排放水监测

2.6.1 重要厂用水排水监测

在重要厂用水工艺系统（PEB）的排水暗沟（UQP）中，设置了两台浸入式γ闪烁探测器（GLM201-Im），连续监测排水的体积活度。

2.6.2 地面排水监测

在地面收集水系统（GUA）的排水泵房水池中，各安装了一台浸入式γ闪烁探测器（GLM201-Im），连续监测排水的体积活度。

2.7 烟囱排气监测

从水平烟道中引出三条取样管线，通过设置在每条管线上的气溶胶（ABPM201）、碘（IM201）和惰性气体探测器（NGM204），连续监测排气中放射性活度。三条取样管线的测量通道是相互独立的，其中一条正常运行参数，另两条为安全相关参数。

2.8 厂房供暖系统（SBA）的泄漏监测

在厂房供暖系统热交换器下游的管道上取样至冷却水泵房，通过设置在取样管上的一台液体γ活度探测器（GLM201-1/3）连续监测供热水的放射性活度。

3 结论

田湾核电站辐射监测系统是为确保核电站的安全运行和工作人员及周围居民免受超剂量辐照而设置的。电站设置的辐射监测仪表比较齐全，在线辐射监测仪表的数量达到182台套，对反应堆三道屏障的放射性泄漏进行连续监测，了解各道屏障的完整性，能在早期诊断事故的苗子；对工艺设备的介质放射性和周围辐射场进行连续监测，对液态和气态放射性流出物的浓度进行连续监测，控制核电站向环境释放的放射性总量；通过核电厂辐射环境监测系统项目的建设，使核电厂的应急工作环境满足国家核安全局的通用技术要求。同时该监测系统能增强核电厂周边辐射环境监测能力，能够提供及时准确的辐射环境应急决策数据，帮助核电厂及时准确地掌握核电厂周边辐射环境的变化。本文通过对核电站辐射监测系统（ARMS）的介绍，使人们对核电站保护屏障的完整性和有效性有一定的了解，对核电安全性的认识进一步提高。

【参考文献】

[1]赵艳丽.江苏核电有限公司核安全管理体系研究[J].2010.

[2]刘永生.田湾核电基地运行管理研究[J].2009.

[3]刘本生.田湾核电站设备维修管理研究[J].2010.

[4]谷爱梅，王海军，张建国，张玲霞.环境核辐射监测系统专利分布分析与对策[J].核电子与探测技术，2013（6）.

[5]朱晓翔，王凤英，何曼丽，王万平.法国核电规划对江苏核电发展核电的几点启示[J].环境监测管理与技术，2010（10）.

[6]姚沛林，姜羲元，邓治国，裴启林.2005-2014年田湾核电站环境辐射监测与评价[J].铀矿冶，2015（11）.

[责任编辑：汤静]