华龙一号辐射监测仪表刻度室先进性分析

杨康，谢永骥，王欣

（中国核电工程有限公司，北京100840）

1 引言

核电厂刻度室使用的放射源为60Co，最大活度为10Ci，属于II类高危险源，意味着如果在没有防护的情况下，接触这类放射源几小时可致人死亡。新一代刻度室的安全设计必须考虑人员和放射源的安全。放射源重安全联锁和人员保护设施是新一代刻度室设计时必须考虑的[1~3]。

2 某二代核电厂刻度室设计分析

2.1 屏蔽设计

刻度室的门为推拉式玻璃门，不能屏蔽γ射线。当最大放射源（Co-60）开启时，玻璃门处实测最大剂量率为3.4μGy/h，不满足标准规定的限值[4]。

2.2 安全联锁设计

安全联锁系统由安全门杆、声光报警器和控制器组成。安全门杆放下时，才能启动源装置并伴有声光提示；当安全门杆抬起时，放射源立即收回，停止照射。

2.3 控制台设计

控制台采用MCD2000型控制器，可用于多源照射校准系统、单源照射校准系统，具有定时、计时、自动换源等功能。控制台接入了安全联锁装置、声光报警器、摄像头，以上信息均通过计算机进行集中显示，集中管理。

2.4 暖通系统设计

刻度室内会有微量放射性气溶胶和臭氧产生，因此，在工作人员进入前进行换气，刻度室内设置排风扇进行换气。刻度室内还设置壁挂式空调，保证房间内温湿度保持在一定范围内。

3 华龙一号核电厂刻度室

3.1 屏蔽设计

华龙一号刻度室设计如图1所示。

图1 华龙一号刻度室俯视图和侧视图

刻度室各墙体材料均为混凝土，D轴墙厚为800mm，其余墙厚均为400mm。同时，为了防止射线的散射作用，在多源装置与安全门之间设置了迷墙。

与某二代核电厂刻度室相比，华龙一号刻度室增加了四周墙体厚度，优化迷墙长度和遮挡范围，经计算图中A、B、C、D点处剂量率均满足白区剂量率控制值要求（小于2.5μGy/h），符合相关标准规定的公众年剂量限值。

3.2 安全联锁设计

安全联锁系统由安全门、源装置快门、急停开关和γ辐射报警器、声光报警器、红外探测器等设备组成，并与控制系统连接。

1）γ源装置之间具有联锁功能：每次有且只能有一个源照射。

2）安全门与源装置联锁：安全门关闭到位后，才能操作源装置。在源照射时，安全门不能打开。照射时如果安全门意外打开，立即关闭源装置。

3）急停开关联锁：在控制台和刻度室内适当位置设置急停开关，刻度室内共有4个应急开关，供工作人员在误照射情况下，通过应急开关，可以自动关闭源装置，同时打开安全门，以便工作人员迅速撤离刻度室。

4）解锁开关联锁：在刻度室内出口附近安装解锁按钮，用于刻度室内部最后一个工作人员离场之前将其按下，确保试验室内部没有工作人员，此时才允许控制台进行关闭安全门和开启源装置操作。

5）快门到位诊断联锁：能够诊断源装置快门是否到位，一旦发生卡快门事故将在控制台上给出提示。

6）辐射报警器联锁：在刻度室和控制室内各安装一套声光报警器，刻度室内安装1台辐射报警器。源装置开启后，剂量超过报警阈值，触发刻度室和控制室中声光报警器，并联锁安全门磁力锁，禁止安全门打开。

7）断电时联锁：源装置在处于照射状态中出现断电情况时，外置钨合金推-拉式辅助快门自动关闭。由于系统配备了UPS电源，内置旋转主快门通过控制自动关闭。

8）红外探测器联锁：当刻度室有人时，源装置不能升源。

与某二代核电厂刻度室相比，华龙一号刻度室首先将安全门杆换成磁力锁安全门，这样可以防止人员在未经允许的情况下翻越安全门杆进入刻度室。其次，从辐照装置设计上考虑了断电、卡源、源装置快门意外开启等设备失效和故障、人员进入时的安全措施。安全联锁设计，降低人员误照射可能性，保证工作人员安全。

3.3 控制台设计

控制台包括计算机主机、专用控制设备、监控设备、1台UPS电源等部分，具有控制源装置、快门到位诊断、小车定位控制、系统安全联锁、数据采集及处理等功能。控制台前面板安装2台20in（50.8mm）LCD监视器，1台用于显示系统控制画面，1台用于显示刻度室内监视画面。

与某二代刻度室相比，华龙一号刻度室控制台集成化、自动化、软件人机界面友好程度更高。配备UPS电源，增加了整套刻度系统断电保护能力。多探头彩色视频监控系统，也能更清晰反映刻度过程。控制台内部设备布局合理、接线方便、可维护性更强。

3.4 暖通系统设计

华龙一号刻度室设置一台独立风机，保证排风量具有5次/h强制换气能力，降低由于照射产生的气溶胶和臭氧[5]。

某二代刻度室采用排风扇的换气方式，无法满足换气量和换气次数的要求。华龙一号刻度室采用混流风机进行换气，排风稳定排风量大，能保证在人员进入刻度室前，将放射性气溶胶和臭氧快速排出。同时，为保证设备正常稳定长期使用，刻度室内需要保证温度和相对湿度在一定范围内，设置了空调系统并加装了除湿气装置。

3.5 其他设计

华龙一号刻度室内部装修、吊装设备等方面做了优化。地面采用浅色聚酯漆面，墙面采用白色瓷漆，相较瓷砖来说更美观且便于清洁。刻度室内部预留工字钢梁和手动葫芦用于吊装多源装置和小车轨道等较重物项，便于设备安装。

4 结语

华龙一号刻度室在安全和集成化设计上全面超越了某二代核电厂刻度室，既能保证设备的运行安全又能确保环境、人员的辐射安全，为后续核电站刻度室的设计确立了标杆。