某核电厂厂区辐射监测系统监测数据异常波动原因分析

李静，陈利刚

(福建宁德核电有限公司，福建 福鼎，355200)

核电厂的厂区辐射监测系统(KRS系统) 主要用于实时监测核电厂厂区内及周边环境γ剂量率的变化情况。根据各核电厂址的特点及国家核安全局的要求，该系统由分布在厂区内及其周边的子站点(AS子站点)组成，监测数据实时上传核电厂和当地的环境保护部门。因此，这些系统和子站点运行的稳定性、可靠性都非常重要，异常情况可能会引起不必要的舆情危机。

2015年，某核电厂在开展KRS系统监测结果回顾评价时，发现4号子站点(AS4子站)监测的γ剂量率水平不定期出现异常波动。虽然此波动没有触发报警，按照核安全文化中质疑的态度要求，多部门联合开展了分析及验证工作。

1 异常情景

根据由国家核安全局批准的设计文件的要求，某核电厂KRS系统共13个站点。其中，6个子站点分布在电厂征地范围外，7个子站点分布在征地范围内，监测环境剂量率的主要设备是GM计数管环境剂量率连续监测仪。

该电厂厂区内AS站点分布见图1。出现监测结果异常的子站点位于北防波提，编号为AS4。

自2012年9月完成系统移交投运后，AS4子站点的γ剂量率平均值0.11 μGy/h，最大值0.15 μGy/h，与环境本底调查期间的数据相当。2014年1月14日起，AS4子站首次出现γ剂量率监测数据异常波动，最大值0.85 μGy/h，其后类似情况时有发生，γ剂量率监测数据异常的统计结果见图2。其他站点均未出现过类似情况。

2 异常原因分析

经检查确认，KRS系统AS子站所有监测设备在检定有效期内，γ剂量率监测数据记录频率为1 次/min。观察AS4站点γ剂量率波动数据，发现每次波动时间持续约数分钟，重复波动数次后，恢复到正常水平(见图3)。

2.1 测量设备比对验证

为验证监测结果的准确性，使用高压电离室与KRS系统探头(RD-02L)进行了比对验证，实验结果列于表1。

由表1可见，AS4子站的RD-02L探头与RSS-131高压电离室测量结果的在统计涨落范围内一致，表明AS4子站点的探测系统工作正常，其监测结果有效[1,2]。

表1 AS4子站系统探头与高压电离室比对测量结果 (nGy/h)

2.2 异常波动原因分析

观察图3中剂量率异常波动可发现，每次异常波形的上升缘、下降缘都比较陡，同时所有γ剂量率数据异常情况均出现在晚上22:00至凌晨6:00之间，初步判定此异常情景与核电厂内的探伤活动有关。

考虑射线探伤对AS4子站点的影响，该子站点位于4MX厂房西南侧不足200 m处，距3MX厂房稍远，且4MX厂房、3MX厂房与AS4子站间只有不规则摆放的一层或两层的办公用集装箱。MX厂房探伤过程为：①探伤用放射源位于探伤机中(由于探伤机具有较厚的铅屏蔽层，此阶段对环境辐射场的影响很小)；②利用远距离操作工具，通过源管将放射源摇入准直器内(此阶段对环境辐射场影响较大但时间较短)；③放射源位于准直器内对探伤胶片进行曝光(此阶段对准直器开口方向的环境辐射场影响较大而对其他方向的影响较小，持续时间由曝光时间决定，长短不一)；④通过源管将放射源摇回探伤机中(此阶段对环境辐射场影响较大但时间较短)，一个探伤点的探伤工作完成。整个探伤过程对环境辐射场的影响与AS4子站记录的γ剂量率变化规律基本相符。

经查询、比较探伤记录：2014年前，3MX、4MX厂房内基本没有开展射线探伤工作；2014年起，3MX、4MX厂房内的探伤工作逐渐增加。在AS4子站γ剂量率数据异常时段内，3号、4号机组均有探伤工作进行。但并不是所有的在3MX、4MX厂房内的探伤工作都会引起AS4子站γ剂量率监测数据异常，形成这种情形的原因应是由于每次探伤的具体焊缝位置及准直器方向不同，且探伤放射源移动路径和探伤点与AS4子站之间还存在管道、设备、集装箱等多种不规则的屏蔽体，减弱了探伤放射源对AS4子站的影响形成的。

若不考虑探伤放射源与AS4子站之间所有物项的屏蔽、吸收作用，一枚常用的28 Ci的192Ir放射源在150 m处产生的γ剂量率约为5.8 μGy/h (计算值)。考虑到源与探测器之间的屏蔽，在AS4子站点记录到0.85 μGy/h的剂量率是可能的[3]。

综合分析认为，该站点监测数据波动是由3MX、4MX厂房内射线探伤工作造成的。

3 实验验证

为验证上述分析结论，射线探伤期间在AS4子站点现场获取γ能谱，并进行核素识别，以确认环境剂量率异常升高为3MX、4MX厂房内射线探伤工作造成。

据此，进行了多次现场测量。2015年5月13日00：30—00:40，4MX厂房标高26m探伤工作开展时，在AS4子站使用γ谱仪成功获取了探伤源γ谱。使用仪器分别为便携式高纯锗γ谱仪(型号DETDX-100T-PAC-PKG2)及LaBr3γ谱仪。

3.1 高纯锗γ谱仪能谱分析

高纯锗γ谱仪获取的γ能谱见图4、图5。

从获取的γ谱中识别出全能峰列于表2。

由表2可见，探伤谱γ射线全能峰与192Ir (探伤用源)的特征全能峰相符，未发现其他核素的特征能量峰。

表2 高纯锗γ谱仪能谱分析

3.2 LaBr3 γ谱仪能谱分析

便携式LaBr3γ谱仪能量分辨率低，经分析获取的本底谱、探伤谱，在能谱中约300、460、600 keV附近有3个(3组)全能峰，仪器自带的谱分析软件分析结果为192Ir。

3.3 探伤时AS4子站γ剂量率

探伤同时KRS中央站显示AS4子站环境γ剂量率见图6。由图6可见，剂量率曲线波动的上升缘、下降缘都比较陡，与图3一致。

4 结论

从理论计算及实地实验测量的情况分析，3MX、4MX厂房探伤可能引起AS4子站点的γ剂量率监测结果波动。

从高纯锗γ谱仪获取的能谱分析，全能峰及净峰面积与此次探伤使用的192Ir源的特征γ射线及产额一致且未发现其他核素贡献；便携式LaBr3γ谱仪的能谱分析解析结果与高纯锗γ谱仪的分析结果一致。

从AS4子站记录到的γ剂量率波动图形与其他异常波动的图形比较，波动方式相同。

综上所述，KRS系统AS4子站点γ剂量率数据波动确认为3MX、4MX厂房探伤工作导致。