毛位新

【摘 要】為了對防城港核電廠外圍輻射環(huán)境進(jìn)行監(jiān)督性監(jiān)測，在核電廠外圍建設(shè)了12個輻射環(huán)境自動監(jiān)測站，進(jìn)行γ輻射劑量率連續(xù)監(jiān)測和樣品采集分析。監(jiān)測系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲、統(tǒng)計等功能，該系統(tǒng)目前運行穩(wěn)定、可靠。

【關(guān)鍵詞】防城港核電廠；監(jiān)督性監(jiān)測；γ輻射

【中圖分類號】X837 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）03-0138-03

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們對能源的需求越來越大。核電作為一種清潔能源，在發(fā)達(dá)國家被廣泛地使用，國內(nèi)近年來在沿海地區(qū)也建設(shè)了不少核電站。發(fā)展核電不僅可以改變能源結(jié)構(gòu)，保證社會能源需求，因其不產(chǎn)生二氧化碳、二氧化硫等氣體，還可以減少溫室氣體的排放。為了監(jiān)測核電站對周圍環(huán)境的影響，需要對周圍環(huán)境進(jìn)行監(jiān)督性監(jiān)測[1-3]。建立輻射環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)有利于對核電站周圍環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測，掌握大量原始數(shù)據(jù)，從而進(jìn)行影響分析。本文主要介紹該系統(tǒng)監(jiān)測點位和監(jiān)測項目及數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)等。

1 概論

防城港核電站位于廣西壯族自治區(qū)防城港市企沙半島東側(cè)，規(guī)劃建設(shè)6臺百萬千瓦級核電機組，一期工程為2臺單機容量為108萬kW的CPR1000壓水堆核電機組。1號機組于2016年1月1日投入商業(yè)運行，2號機組于2016年10月1日投入商業(yè)運行。由于核電站是核燃料可控鏈?zhǔn)椒磻?yīng)釋放熱能進(jìn)行發(fā)電，在該反應(yīng)中會產(chǎn)生裂變產(chǎn)物和活化產(chǎn)物，少量人工放射性核素會隨著氣態(tài)或者液態(tài)流出物排放到外界環(huán)境中，對于人工放射性核素的排放，國家環(huán)境保護主管部門對相應(yīng)放射性核素的排放量進(jìn)行了限制。

為了對防城港核電廠外圍輻射環(huán)境進(jìn)行監(jiān)督性監(jiān)測，根據(jù)《核電廠輻射環(huán)境現(xiàn)場監(jiān)督性監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)具體技術(shù)要求（試行）》的規(guī)定[4]，在核電廠周圍建立了12個輻射環(huán)境自動監(jiān)測站（簡稱監(jiān)測子站），主要實現(xiàn)γ輻射劑量率連續(xù)監(jiān)測，空氣樣品采集和氣象數(shù)據(jù)的監(jiān)測，實時監(jiān)測數(shù)據(jù)經(jīng)過加密，通過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和聯(lián)通專網(wǎng)實時傳輸至前沿站數(shù)據(jù)中心和省數(shù)據(jù)匯總中心進(jìn)行存儲、統(tǒng)計、分析。根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化，可以有效地掌握核電廠外圍輻射環(huán)境的變化情況。

2 監(jiān)測點位和監(jiān)測項目

2.1 監(jiān)測點位

監(jiān)測點位的選址原則上是以核電廠為中心，16個方位均應(yīng)考慮布點，同時根據(jù)核電廠址的氣象條件，在主導(dǎo)下風(fēng)向、次主導(dǎo)風(fēng)向、關(guān)鍵居民組適當(dāng)增加監(jiān)測點位，沿海核電站靠海一側(cè)可以不設(shè)監(jiān)測站點。根據(jù)以上原則，防城港核電廠外圍輻射環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)建立了12個監(jiān)測子站，分別是紅沙村、金桂紙業(yè)、仙人島、沙螺寮、簕山、供水站、東興、進(jìn)場道路、山口村、前沿站、老屋隊、火筒徑，9個監(jiān)測子站位于10 km范圍內(nèi)，由于防城港市與越南交界，所以在兩國交界的東興市設(shè)立了1個監(jiān)測點位。監(jiān)測子站點位分布圖如圖1所示。

前沿站監(jiān)測子站位于前沿站分析實驗室院內(nèi)，前沿站有環(huán)境分析實驗室和流出物分析實驗室，配備了γ能譜儀、總α/β低本底計數(shù)儀、液體閃爍體譜儀等儀器設(shè)備，具備樣品的處理和分析能力。

2.2 監(jiān)測項目

按照《核電廠環(huán)境輻射現(xiàn)場監(jiān)督性監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范（試行）》的要求，監(jiān)測子站連續(xù)實時監(jiān)測核電廠外圍環(huán)境γ劑量率、γ能譜、風(fēng)速風(fēng)向、溫濕度、雨量、氣壓等氣象條件，并根據(jù)制訂的監(jiān)測方案定點定期采集大氣氣溶膠、碘、大氣氚和碳、干濕沉降等樣品。各監(jiān)測子站儀器配置見表1。

3 監(jiān)測系統(tǒng)的組成

3.1 監(jiān)測子站

12個監(jiān)測子站中，有10個采用的是磚混結(jié)構(gòu)的站房，另外2個采用的是密封方艙站房，部分儀器設(shè)備布設(shè)在站房頂，各設(shè)備相互間留有足夠的空間，防止相互干擾。紅沙、沙螺寮、山口村3個站點與防城港核電廠的KRS系統(tǒng)共站，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)比對。每個監(jiān)測子站按照監(jiān)測項目的不同配備相應(yīng)的儀器設(shè)備。

環(huán)境γ輻射水平監(jiān)測是監(jiān)測子站和監(jiān)測系統(tǒng)的核心部分，對監(jiān)測數(shù)據(jù)的有效性、準(zhǔn)確性和獲取率均有很高要求。監(jiān)測儀器要求具有靈敏度高、響應(yīng)快、能量范圍寬、長期穩(wěn)定性高等特點，因此本系統(tǒng)選用了美國GE公司RSS-131ER型高壓電離室[5]。

γ譜儀選用的是德國生產(chǎn)的IGS810-LAN型NaI（Tl）探測儀。該儀器穩(wěn)定性高，操作方便，使用Web進(jìn)入儀器系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置和監(jiān)測，能夠進(jìn)行核素識別，核素置信度和總劑量貢獻(xiàn)值的分析，自動計算峰面積、凈峰面積和半高寬。該儀器可以達(dá)到定性和定量監(jiān)測的目的。

超大流量氣溶膠采樣器主要是用于應(yīng)急監(jiān)測，采樣流量在600～900 m3/h，可以達(dá)到快速采集氣溶膠樣品進(jìn)行放射性核素分析。

大氣氚采樣器采用冷凍法采集樣品，碳-14采樣器通過催化氧化實現(xiàn)樣品采集，采樣流量可以根據(jù)環(huán)境濕度進(jìn)行設(shè)置，也可以設(shè)置采樣時間。

干濕沉降采樣器可以實現(xiàn)干沉降和濕沉降分開采樣，通過感雨器進(jìn)行切換，濕沉降采集下雨狀態(tài)下的沉降物，干沉降采集非下雨狀態(tài)下的沉降物，滿足干沉降和濕沉降的分開測量，也可以滿足總沉降的測量。

每個監(jiān)測子站均配備一套氣象觀測儀，可以實時對溫度、濕度、氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速、雨量和感雨進(jìn)行測量，供水站站點為標(biāo)準(zhǔn)氣象場，增加了太陽總輻射和凈輻射的監(jiān)測。氣象條件的監(jiān)測對輻射環(huán)境監(jiān)測很重要，氣候環(huán)境的改變會引起γ劑量率的變化，有助于分析引起γ劑量率變化的原因。

3.2 數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)

數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)主要分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)統(tǒng)計部分。數(shù)據(jù)的采集由監(jiān)測子站工控機軟件進(jìn)行控制，采集的數(shù)據(jù)通過聯(lián)通專用網(wǎng)絡(luò)傳輸至前沿站數(shù)據(jù)中心進(jìn)行存儲和統(tǒng)計分析，再傳輸至省數(shù)據(jù)匯總中心。輻射環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸圖如圖2所示。

在軟件上可以設(shè)置γ劑量率、γ能譜采樣時間、報警閾值，當(dāng)劑量率超過閾值后可以進(jìn)行標(biāo)識和報警，軟件可以顯示實時數(shù)據(jù)，還可以查詢?nèi)我鈺r段的原始?xì)v史數(shù)據(jù)。監(jiān)測子站與前沿站數(shù)據(jù)中心采用的是聯(lián)通有線和無線雙冗余鏈路，正常情況時，只有有線處于工作狀態(tài)，在有線網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，無線網(wǎng)絡(luò)自動啟動；在有線和無線網(wǎng)絡(luò)均出現(xiàn)故障時，采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)可以在子站存儲3個月以上，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后，數(shù)據(jù)自動傳回前沿站數(shù)據(jù)中心。監(jiān)測子站配備了UPS和蓄電池，蓄電池只給實時監(jiān)測儀器提供電源，可以堅持72 h。

前沿站數(shù)據(jù)中心用于接收、存儲、分析各監(jiān)測子站采集的實時數(shù)據(jù)，通過軟件圖表的形式實時反映監(jiān)測子站的監(jiān)測數(shù)據(jù)和運行情況。為了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，使用的是2臺“戴爾”服務(wù)器，實現(xiàn)雙機熱備功能，監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲進(jìn)數(shù)據(jù)庫后，分析軟件會對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和統(tǒng)計，通過Web進(jìn)入專用的數(shù)據(jù)管理平臺，在平臺可以查詢?nèi)魏螘r間段的歷史數(shù)據(jù)，如5 min數(shù)據(jù)獲取率、小時數(shù)據(jù)獲取率、小時均值、日均值、季報年報等。系統(tǒng)會將超過閾值的數(shù)據(jù)標(biāo)注出來，如果數(shù)據(jù)為異常數(shù)據(jù)，則可以進(jìn)行說明和剔除。同時，前沿站數(shù)據(jù)中心有短信報警功能，數(shù)據(jù)超過閾值和網(wǎng)絡(luò)故障時會發(fā)短信給值班人員。

省級數(shù)據(jù)匯總中心對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、統(tǒng)計、分析，接收的是國控輻射環(huán)境自動監(jiān)測站監(jiān)測數(shù)據(jù)和核電廠外圍輻射環(huán)境自動監(jiān)測站監(jiān)測數(shù)據(jù)，同時將監(jiān)測數(shù)據(jù)實時傳輸至國家數(shù)據(jù)匯總中心。為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，使用2臺“浪潮”服務(wù)器，實現(xiàn)雙機熱備功能。監(jiān)測數(shù)據(jù)存儲進(jìn)數(shù)據(jù)庫后，統(tǒng)計分析軟件會對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，通過Web進(jìn)入專用數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，系統(tǒng)會對γ劑量率的5 min獲取率、小時數(shù)據(jù)均值、最大值、最小值、季報、年報進(jìn)行統(tǒng)計。同時，還能對氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計，還可以形成風(fēng)玫瑰圖，統(tǒng)計出監(jiān)測子站的主導(dǎo)風(fēng)向和風(fēng)頻。可以查詢到任何時間段劑量率與氣象相關(guān)性的曲線圖，從而為劑量率的變化分析提供幫助。

省數(shù)據(jù)匯總中心有專職人員每日對監(jiān)測子站的儀器的運行情況進(jìn)行查看，每日審核監(jiān)測數(shù)據(jù)，每日報送合格的監(jiān)測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)后，查找原因，進(jìn)行標(biāo)注。

當(dāng)省數(shù)據(jù)匯總中心的分析軟件發(fā)現(xiàn)存在監(jiān)測數(shù)據(jù)缺失的情況時，會向前沿站數(shù)據(jù)中心或監(jiān)測子站發(fā)送數(shù)據(jù)上傳請求，從而避免由于網(wǎng)絡(luò)故障或者其他原因引起的數(shù)據(jù)的遺漏和丟失現(xiàn)象。

4 結(jié)論

防城港核電廠外圍輻射環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)在運行的2年中，系統(tǒng)穩(wěn)定性高，安全性好。γ輻射監(jiān)測儀性能穩(wěn)定，所有監(jiān)測子站輻射劑量率5 min數(shù)據(jù)獲取率2016年達(dá)97%以上，2017年達(dá)99%以上。

在運行維護中也發(fā)現(xiàn)存在的不足之處，樣品采集儀器的穩(wěn)定性存在不足，由于濕度大，儀器故障率較高，在建設(shè)時應(yīng)充分考慮環(huán)境對儀器的影響，選取適宜的設(shè)備。監(jiān)測子站無通信鏈路直接與省數(shù)據(jù)匯總中心連接，存在前沿站數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)電源、網(wǎng)絡(luò)等故障時，導(dǎo)致省數(shù)據(jù)匯總中心無法接收到實時監(jiān)測數(shù)據(jù)，從而影響到監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時獲取。

防城港核電廠外圍輻射環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)是監(jiān)督性監(jiān)測核電廠周圍環(huán)境變化的重要工具，該系統(tǒng)的建立有助于加強核電廠周邊地區(qū)核事故應(yīng)急預(yù)警監(jiān)測能力，為核電廠外圍輻射環(huán)境的變化提供寶貴的資料，同時有助于緩解公眾對核電廠建設(shè)的偏見。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]朱曉翔，王鳳英.田灣核電站環(huán)境γ輻射連續(xù)監(jiān)測告警系統(tǒng)設(shè)計探討[J].中國輻射衛(wèi)生，2009，18（3）：334-336.

[2]朱耀明，林明貴.寧德核電廠外圍環(huán)境γ輻射連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)[J].海峽科學(xué)，2015（6）：75-78.

[3]張瑜，楊維耿.淺談核電廠輻射環(huán)境現(xiàn)場監(jiān)督性監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)要求及建議[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2015（4）：51-53.

[4]國核安函〔2014〕49號，關(guān)于印發(fā)《核電廠輻射環(huán)境現(xiàn)場監(jiān)督性監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)具體技術(shù)要求（試行）》的通知[R].2014.

[5]楊維耿.幾種γ輻射探測器用于環(huán)境連續(xù)測量時的比較[J].核電子學(xué)與探測技術(shù)，2003，23（1）：87-90.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]