初德月

【摘 要】本文主要是以秦山一期30萬機(jī)組01#廠房?jī)?nèi)輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為背景，同時(shí)結(jié)合國內(nèi)其他機(jī)組目前所采用的相關(guān)輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行一個(gè)優(yōu)良性對(duì)比，并對(duì)其運(yùn)行工況進(jìn)行介紹和分析;再通過近幾年來的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和事件報(bào)告作為相關(guān)依據(jù)，分析當(dāng)下輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況的原因，并針對(duì)輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已發(fā)現(xiàn)的問題提出可行性改進(jìn)建議，為秦山一期30萬機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行提供安全保障。

【關(guān)鍵詞】秦山30萬機(jī)組01#廠房;輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng);可行性改進(jìn);監(jiān)測(cè)儀

中圖分類號(hào)： TM623.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)： 2095-2457（2019）18-0086-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.18.042

1 簡(jiǎn)介

隨著國內(nèi)提出積極發(fā)展核電的政策，核能作為一種清潔、安全、經(jīng)濟(jì)的能源得到了廣泛的應(yīng)用，但由于核電的生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的核輻射，進(jìn)而為核能的大力推廣與發(fā)展帶來了一定的阻礙，尤其是在2011年3月福島核事故后，核安全監(jiān)管部門對(duì)核電廠放射性水平監(jiān)測(cè)的可靠性和功能性提出了更高要求。為此，在2012年5月，國務(wù)還正式發(fā)布《核安全與放射性污染防治“十二五”規(guī)劃及2020 年遠(yuǎn)景目標(biāo)》的相關(guān)文件，其中這樣描述：“保證在所有運(yùn)行狀態(tài)下核動(dòng)力廠內(nèi)的輻射照射或由于該核動(dòng)力廠任何計(jì)劃排放放射性物質(zhì)引起的輻射照射保持低于規(guī)定限值并且合理可行盡量低，保證減輕任何事故的放射性后果?！盵1]

那么，核電廠輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就是達(dá)到輻射防護(hù)目標(biāo)的重要系統(tǒng)和技術(shù)保障。根據(jù)“10CFR20、NUREG-0800、RG1.97、HAF002、HAF003等相關(guān)規(guī)定，為了保障核電廠周圍環(huán)境的輻射安全， 將放射性污染降到最低水平， 核電廠必須設(shè)置固定式輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)， 并且必須使輻射監(jiān)測(cè)儀表量程始終包含被測(cè)樣品的活度濃度值， 以向操作人員提供放射性物質(zhì)防護(hù)屏障是否出現(xiàn)問題的信息。[2-6]所以，輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的安全可靠性對(duì)于確保核電站廠的安全運(yùn)行是相當(dāng)重要的。

2 輻射監(jiān)測(cè)儀表比較

核電廠輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)儀表有很多種類，監(jiān)測(cè)儀的安全可靠性對(duì)于確保核電廠的安全穩(wěn)定運(yùn)行是非常重要的，本文主要以下述兩類型輻射監(jiān)測(cè)的運(yùn)行情況為例進(jìn)行分析和比較。

（1）氣載放射性監(jiān)測(cè)。

（2）區(qū)域γ劑量率監(jiān)測(cè)。

2.1 氣載放射性監(jiān)測(cè)

氣載放射性指由空氣或其他氣體介質(zhì)所載帶的放射性物質(zhì)， 通常是放射性氣溶膠、碘和放射性氣體的總稱。這里僅以惰性氣體監(jiān)測(cè)儀和PING監(jiān)測(cè)儀為例，對(duì)國內(nèi)外輻射監(jiān)測(cè)設(shè)備供貨商提供的典型設(shè)備的主要性能進(jìn)行了比較， 見下表1和表2。

2.2 區(qū)域γ劑量率監(jiān)測(cè)

區(qū)域γ監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是核電廠輻射監(jiān)測(cè)的重要組成部分之一，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)監(jiān)測(cè)廠房?jī)?nèi)可能存在高γ放射性區(qū)域的γ放射性水平，并在γ放射性水平超標(biāo)時(shí)產(chǎn)生報(bào)警。

近兩年的測(cè)量數(shù)據(jù)表明， 這些儀表工作基本正常， 顯示的多是本底數(shù)據(jù)。這里僅以電離室監(jiān)測(cè)儀和G-M計(jì)數(shù)管監(jiān)測(cè)儀為例，國內(nèi)外輻射監(jiān)測(cè)設(shè)備供貨商的典型區(qū)域γ監(jiān)測(cè)儀的性能比較見表3。

通過表1-表3的比較可以得出以下結(jié)論：

（1）對(duì)于不同的測(cè)量對(duì)象， 國外供貨商提供的設(shè)備類別遠(yuǎn)多于國內(nèi)供貨商，尤其是一些關(guān)鍵的輻射監(jiān)測(cè)儀表（如PING 監(jiān)測(cè)儀、用于LOCA工況的區(qū)域γ監(jiān)測(cè)儀等），由于國內(nèi)的設(shè)備技術(shù)還尚未成熟，我國已運(yùn)行的核電廠大多數(shù)都還依賴于國外供貨商提供的設(shè)備。

（2）對(duì)于相同的測(cè)量對(duì)象，國外供貨商能夠提供多種類型探測(cè)器構(gòu)成的監(jiān)測(cè)儀， 而國內(nèi)供貨商提供的設(shè)備類型相對(duì)單一。

（3）國外供貨商提供的設(shè)備大多是標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品，其安全級(jí)儀表的設(shè)備鑒定條件能夠符合絕大多數(shù)核電廠的運(yùn)行條件，而國內(nèi)供貨商提供的設(shè)備，其性能適應(yīng)性具有局限性。

（4）各供貨商設(shè)備的測(cè)量范圍和能量響應(yīng)也都不盡相同，同時(shí)設(shè)備的測(cè)量誤差也有差別，國內(nèi)產(chǎn)品的測(cè)量誤差相對(duì)高于國外產(chǎn)品。

3 異常數(shù)據(jù)描述與分析[8]

本文僅以秦山30萬機(jī)組01#廠房輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為相關(guān)依據(jù)，進(jìn)行分析如下：

秦山30萬機(jī)組R02系統(tǒng)I通道測(cè)量數(shù)據(jù)異常變化。

（1）事件描述：2013年7月21日、8月15日、8月24號(hào)，R02系統(tǒng)I通道出現(xiàn)數(shù)據(jù)異常。根據(jù)輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工控機(jī)記錄的歷史數(shù)據(jù)，剔除因更換P通道過濾紙/I通道過濾盒造成通道測(cè)量結(jié)果平衡前的短時(shí)數(shù)據(jù)升高外，R02系統(tǒng)/R27系統(tǒng)在是7-8月出現(xiàn)堆頂A通道B通道、PIG的P通道和I通道共五次數(shù)據(jù)異常，情況如下。

7月12日，17：21～17：39 I通道數(shù)據(jù)上升，之后17：39～17：50，P通道數(shù)據(jù)上升，到達(dá)高報(bào)狀態(tài)。7月21日9：08～10：37，I通道數(shù)據(jù)上升;8月2號(hào)00：53～01：03，R27堆頂A通道數(shù)據(jù)上升;10：00～10：40，P通道和I通道數(shù)據(jù)上升，且P通道數(shù)據(jù)到達(dá)高報(bào)狀態(tài)。

2013年8月15號(hào)6：11分開始，I通道數(shù)據(jù)異常升高，之后曾波動(dòng)狀態(tài);10：37～10：42，P通道亦出現(xiàn)短時(shí)的異常升高。8月24日6：43～8：15，I通道數(shù)據(jù)異常升高，之后數(shù)據(jù)曾現(xiàn)波動(dòng)狀態(tài)。

（2）事件分析。

1）R02/R27系統(tǒng)測(cè)量數(shù)據(jù)與物理分析（多道譜儀的核素分析）結(jié)果的比較。

根據(jù)運(yùn)行堆積的要求，運(yùn)行人員在發(fā)現(xiàn)R02/R27系統(tǒng)測(cè)量數(shù)據(jù)異常時(shí)均安排了保健物理處的物理分析人員對(duì)氣溶膠取樣濾紙/或I過濾盒進(jìn)行了多道譜儀的核素分析，結(jié)果均為主要放射性核素低于探測(cè)限。

由于堆頂A通道B通道、PIG的P通道和I通道這四個(gè)通道測(cè)量原理接近，采取的是邊采樣邊測(cè)量，在測(cè)量周期ΔT（2S）內(nèi)測(cè)得的計(jì)數(shù)增量為ΔN換算成測(cè)量濃度，響應(yīng)速度快且靈敏度極高，對(duì)樣品中是否存在放射性物質(zhì)給出定性的判斷。而離線采用多道譜儀對(duì)氣溶膠取樣濾紙/或I過濾盒進(jìn)行核素分析對(duì)樣品中的放射性物質(zhì)給出定量的分析，但受樣品本底計(jì)數(shù)、取樣后的積分效應(yīng)的影響，對(duì)取樣氣體中出現(xiàn)的少量放射性物質(zhì)無法給出正確的結(jié)論。這一點(diǎn)從電廠歷次的壓力邊界泄漏事件中均得到了驗(yàn)證。

2）R02/R27系統(tǒng)測(cè)量數(shù)據(jù)異常的分析。

I、首先對(duì)于單個(gè)P通道數(shù)或者單個(gè)堆頂通道（A或者B）數(shù)據(jù)升高來說，不排除是管道沉積物的可能。

II、對(duì)于I通道來說，結(jié)合以往測(cè)量數(shù)據(jù)，出現(xiàn)儀器本身原因?qū)е聰?shù)據(jù)異常升高的可能性較小。

III、根據(jù)以往歷史PIG系統(tǒng)對(duì)放射性物質(zhì)的測(cè)量圖形上來看對(duì)于7月12號(hào)，8月2號(hào)，P通道和I通道數(shù)據(jù)幾乎同步升高，且有達(dá)到高報(bào)狀態(tài)。這說明PIG系統(tǒng)從取樣口抽到了放射性物質(zhì)。在8月2號(hào)不同時(shí)R27A通道、P通道、I通道有數(shù)據(jù)異常應(yīng)引起關(guān)注。

IV、經(jīng)查閱CEAS 7月8月歷史工單，堆頂兩個(gè)通道數(shù)據(jù)同時(shí)上升都是發(fā)生在堆頂管路沖洗完成之后的時(shí)間點(diǎn)。所以7月11號(hào)，7月25號(hào)，8月22號(hào)，堆頂?shù)腁通道和B通道數(shù)據(jù)曲線同時(shí)上升是因?yàn)楣苈窙_洗完成重新抽取01#廠房氣體的原因，這屬于正常的現(xiàn)象。

（3）分析結(jié)論：通過這段時(shí)間內(nèi)這四個(gè)通道測(cè)量數(shù)據(jù)的分析，可以得出如下結(jié)論：R02系統(tǒng) P通道和I通道的測(cè)量數(shù)據(jù)異常表明在取樣點(diǎn)曾經(jīng)出現(xiàn)過與反應(yīng)堆廠房空氣正常本底有差異的放射性異常。

4 秦山一期30萬機(jī)組01#廠房輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在的問題及改進(jìn)建議

4.1 存在的問題

秦山一期30萬機(jī)組輻射監(jiān)測(cè)儀絕大多數(shù)由國內(nèi)供貨商提供，其中國產(chǎn)儀表當(dāng)下存在的問題有：A、國內(nèi)制造廠家缺乏總體設(shè)計(jì)、成套設(shè)計(jì)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)的能力;B、國內(nèi)設(shè)備制造與國外成熟技術(shù)存在差異;C、國內(nèi)輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)缺乏標(biāo)準(zhǔn)化。

（1）通過與其他機(jī)組的輻射監(jiān)測(cè)儀相比較，PIG監(jiān)測(cè)儀的性能略低于13N和氚監(jiān)測(cè)儀。

（2）氣溶膠取樣管路的設(shè)計(jì)，如若有過多的彎頭和較長(zhǎng)的水平管路，將會(huì)容易產(chǎn)生沉積物進(jìn)而導(dǎo)致儀表誤報(bào)警。

（3）測(cè)量數(shù)據(jù)傳送到輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)專用計(jì)算機(jī)時(shí)，國外某公司的PIG監(jiān)測(cè)儀的數(shù)據(jù)是通過模擬信號(hào)進(jìn)行傳輸?shù)?，而其他監(jiān)測(cè)儀則是通過數(shù)據(jù)通訊進(jìn)行傳輸。如果上述異常測(cè)量數(shù)據(jù)來自輻射監(jiān)測(cè)專用計(jì)算機(jī)，那么這些異常數(shù)據(jù)的產(chǎn)生也很可能是由于在通訊過程中或是專用計(jì)算機(jī)的應(yīng)用軟件出現(xiàn)偶發(fā)故障引起的。

4.2 改進(jìn)建議

（1）對(duì)于國產(chǎn)設(shè)備存在的一系列問題，雖然目前技術(shù)還處于研究開發(fā)階段，但與此同時(shí)，在2006 年年初， 國務(wù)院發(fā)布了《國務(wù)院關(guān)于加快振興裝備制造業(yè)的若干意見》[9-10]，通過這一點(diǎn)可以看出，政府要堅(jiān)持市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和政策引導(dǎo)相結(jié)合， 加大對(duì)核電國產(chǎn)化政策的扶持力度。所以今后的核電廠在推行國產(chǎn)化設(shè)備的建設(shè)上是未來發(fā)展的一條必由之路，但對(duì)于我們30萬機(jī)組的老電廠而言，由于技術(shù)上的狹隘性，從各方面不得不考慮是否還是需要依靠國外設(shè)備來維持一定的穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）在系統(tǒng)管路布置的設(shè)計(jì)中， 凡是涉及微塵取樣的管道， 應(yīng)盡可能縮短水平管道段的長(zhǎng)度，彎頭的數(shù)量在滿足使用條件下做得盡可能少，以減少微塵在水平管道段和彎頭的內(nèi)管壁上的沉積損失，提高微塵（氣溶膠）的貫穿率。

（3）在集控設(shè)備的選用過程中，應(yīng)根據(jù)《核電廠安全有關(guān)計(jì)算機(jī)軟質(zhì)量保證細(xì)則》、《核電廠安全系統(tǒng)計(jì)算機(jī)軟件》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)儀表的應(yīng)用軟件研制提出檢驗(yàn)和確認(rèn)的要求，特別是1E級(jí)儀表應(yīng)用軟件的要求，以確保儀表在運(yùn)行過程中的安全可靠性。

5 結(jié)語

輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在確保核電廠的安全運(yùn)行和電廠工作人員及周圍居民免受超劑量輻照等方面發(fā)揮著重要作用，同時(shí)作為數(shù)字化儀控系統(tǒng)中的一個(gè)專設(shè)系統(tǒng)，其重要性不言而喻。通過上述分析，可以看出，目前秦山30萬機(jī)組各類儀表還存在諸多缺陷和問題，很有必要從提高靈敏度、儀表數(shù)字化等方面進(jìn)行改進(jìn)，以整體提升儀表的測(cè)量技術(shù)水平、有效地提高儀表的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性。

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