人员车辆辐射监测仪故障分析

夏秀城，魏绍帅

（中国核电工程有限公司 华东分公司 调试部，浙江 嘉兴 314000）

0 引言

人员车辆辐射监测仪主要用于探测厂区出入口进出人员和车辆的放射性物质，部分放射性物质会放出γ 射线或中子，或者二者同时放出[1]。γ 射线入射到γ 探测器会损失能量，这部分能量被变换为电脉冲信号输出，该电脉冲信号经过数据采集与处理系统被记录下来。单位时间内记录的脉冲数就叫做计数率。

能够引起这种计数的射线粒子除放射性物质的泄漏射线外，还有由于宇宙射线连续不断地轰击大气和环境中的天然放射性的存在引起的计数。将除放射性物质发出的射线以外的其他粒子引起的计数率叫做本底计数率，而由放射性物质的泄漏射线引起的计数率叫做源计数率，两者之和为总计数率。

中子入射到中子探测器后，会与3He 发生反应，通过收集反应的产物从而形成电脉冲信号，监测系统同样可根据中子的本底计数率和本底计数率定量变化，采用特别的运算方法得到报警计数率阈值，若超过阈值则触发报警。

1 系统组成

1.1 监测系统结构

1.2 监测系统的技术特点

◇ 可独立对通过监测通道的被检行人进行放射性物质检查。

◇ 监测系统根据实际的工作环境采用不同的工作模式，从而降低了监测系统的误报率。

◇ 采用特别的运算方法，根据γ 射线及中子的本底计数率及本底计数率定量变化，得到动态的报警计数率阈值，从而满足不同灵敏度、监测速度和误报警率的要求。

◇ 提供嵌入式数据采集及控制，简化了监测系统的线缆布置。

◇ 提供良好的用户界面，简单的参数设置和集成的模块化设计，方便用户的使用。

◇ 提供强大的数据库存储与查询功能。

2 典型故障分析

2.1 监测系统直流电气短路

这种情况下会造成使用直流电源的探测器模块、前置模块、高压模块、DAM 模块或者DPM 模块的损坏。若发现此情况，需排查故障并更换备件[2]。

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◇ 立即切断空开QF1。

◇ 用万用表“通断档”检查主辅柜U1-U5 的5 个电源的直流输出端是否有短路现象。

◇ 找出使用短路电源的各个模块。

◇ 依次拔下模块电源插座，一个个测量是否短路，直到找到短路的原因为止。

◇ 若已经造成模块损坏，则更换备件后重新测试。

2.2 监测系统漏电

◇ 监测系统交流电路的零线与地线之间有电压会造成监测系统漏电。

◇ 检查电源输入设备零线与地线之间电压。

◇ 检查监测系统的机柜接地是否良好。

2.3 电源模块损坏

电源发现异常时，可测量器输入与输出是否正确，若确定电源模块损坏则直接更换。

2.4 报警设备异常

若发现有某路输出信号有异常，重点检查其电气接线是否正确，对应的继电器是否工作正常，或者报警灯是否损坏，则可解决报警设备异常问题。

图1 正常工作波形图Fig.1 Normal working waveform

2.5 占用传感器信号故障

若发现遮挡或不遮挡某个占用传感器时，监测系统不能正确地切换探测模式与本底模式，则说明此通道占用传感器有问题。监测系统共2 组占用传感器，采用直对射方式，且接收端均在辅柜一侧。若发现异常，先检查电气接线是否正确，若接线无问题，则依次切断各个传感器的光路，然后测量对应端子上的工作电压，来确定故障传感器的位置。

2.6 γ探测器信号故障

若γ 本底数据有异常，例如4 个探测器之和的实测本底为12000 左右，某天数据发生剧烈变化，偏离正常值在4000 以上，则认为γ 本底数据有异常。此时，可通过以下方式进行排查：

◇ 确定有问题的γ 探测通道

运行维修软件，找出有问题的探测通道，确认了探测器通道后，再有针对地按以下步骤进行故障排查。γ探测器的信号流向如下：γ 探测器GMDl( 输出)>> 到γ 前 放GFECl(IN)>> 到γ 前 放GFECl(OUT)>>DAM 模 块(CH01)>>RS485 数据线CCS-40>>DPM 模块(COM1) 。

◇ 确认各线缆连接正确，确认以上所有模块的供电正常。

◇ 用一根双端BNC 同轴线缆将γ 探测器GMDl 的输出端U 连接至示波器，正确的信号应如图1 所示的F 波形。

图1 与图2 均是利用示波器的single SEQ 模式抓拍的信号，下冲的脉冲即为实际的信号，一般信号的幅度在lus左右，信号为随机信号，其数量大致可通过本底进行估计，比如正常Detctor 01 的本底数据为3000cpS，则1ms 内应有2 ～4 个信号出现。若发现1ms 内经常出现很多的信号，比如10 个以上，则说明探测器模块损坏。

2.7 DAM模块故障

DAM 模块采用整体模块设计，内部结构较为复杂，若确定DAM 模块出现问题，则直接更换备件再测试。

图2 脉冲信号图Fig.2 Pulse signal diagram

2.8 DPM模块故障

DPM 模块采用整体模块设计，内部结构较为复杂，若确定DAM 模块出现问题，则直接更换备件再测试。

2.9 监测系统误报警

由于系统工作在探测模式下的报警阈值是在统计学原理的基础上，采用特别的算法得到的[3]，因此存在误报警的可能性，具体的表现形式为无放射性物质通过时系统亦可能产生报警，若误报警率<0.1%，则属于正常现象。

3 总结

人员/车辆监测道在安装与调试期间发现的缺陷与故障较多，对后续的机组需要加强安装期间的设备管理，在调试期间应加强调试质量控制。对于调试期间发现的设备故障和缺陷做好经验反馈和优化，为后续机组的调试与建设提供参考。