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        國(guó)產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)在某核電站的應(yīng)用

        2019-08-22 16:00:10王屹錕徐燦王禮坤

        王屹錕 徐燦 王禮坤

        中圖分類(lèi)號(hào):TM623 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí):A 文章編號(hào):1674-1145(2019)6-192-01

        摘 要 本文通過(guò)對(duì)某型國(guó)產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)在國(guó)內(nèi)核電站的應(yīng)用,分析對(duì)比了國(guó)產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)的工作原理,同時(shí)對(duì)比與國(guó)外某型耐輻照攝像機(jī)在圖像成像,防中子等方面的效果;闡述應(yīng)用國(guó)產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)替代進(jìn)口耐輻照攝像機(jī)的可行。為核電行業(yè)耐輻照攝像機(jī)國(guó)產(chǎn)化升級(jí)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)和發(fā)展思路。

        關(guān)鍵詞 耐輻照 攝像機(jī) 國(guó)產(chǎn)化

        一、研究現(xiàn)狀

        某核電廠反應(yīng)堆廠房20米平臺(tái)耐輻照彩色攝像機(jī)日常使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn),其使用的國(guó)外某型耐輻照攝像機(jī)在反應(yīng)堆首次臨界三個(gè)月后,出現(xiàn)攝像機(jī)噪點(diǎn)過(guò)多,成像顯示性能?chē)?yán)重下降,不能完全滿足一個(gè)換料周期使用的需求。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的使用需求,開(kāi)展了國(guó)產(chǎn)化設(shè)備替代的研究。

        工業(yè)電視系統(tǒng)耐輻照攝像機(jī)的應(yīng)用位置大多在黃區(qū)和橙區(qū),在紅區(qū)應(yīng)用數(shù)量較少。結(jié)合輻射控制區(qū)的輻劑量水平不難計(jì)算出,在1至5個(gè)換料周期內(nèi),橙區(qū)位置的累積劑量都不超過(guò)6500Gy,目前國(guó)產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)的耐輻照水平已能達(dá)到或超過(guò)104Gy累積劑量,這樣的指標(biāo)完全能夠滿足并應(yīng)用在控制區(qū)橙區(qū)位置,我們有理由展望本次研究對(duì)國(guó)內(nèi)同類(lèi)型核電站耐輻照攝像機(jī)的國(guó)產(chǎn)化將產(chǎn)生重要影響。

        二、應(yīng)用和研究過(guò)程

        國(guó)產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)試點(diǎn)應(yīng)用選取了位于反應(yīng)堆大廳+20m平臺(tái)的彩色耐輻照變焦攝像機(jī)進(jìn)行替代。選取該位置攝像機(jī)進(jìn)行替代主要有以下方面考慮:該位置耐輻照攝像機(jī)主要用于對(duì)反應(yīng)堆大廳內(nèi)設(shè)備運(yùn)行情況的總體觀察以及對(duì)火災(zāi)報(bào)警的核實(shí)。攝像機(jī)所處位置的劑量率<6.5kGy的風(fēng)險(xiǎn)是可控的,并處于國(guó)產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)的適用范圍內(nèi)。

        根據(jù)項(xiàng)目技術(shù)規(guī)格書(shū)對(duì)劑量率和累積劑量要求,該位置的耐輻照攝像機(jī)應(yīng)達(dá)到劑量率1Gy/h,累積劑量1000Gy。由于電站內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)輻射監(jiān)測(cè)儀表未能提供該位置準(zhǔn)確的輻射成份信息,造成我們無(wú)法針對(duì)性掌握該位置γ射線、熱中子、快中子的占比情況,因此我們?cè)谶x取國(guó)產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)時(shí)只能考慮對(duì)γ射線、熱中子、快中子進(jìn)行嘗試性的綜合防護(hù),而不是通過(guò)精準(zhǔn)的輻射計(jì)算來(lái)設(shè)計(jì)和選型。這樣雖然不能徹底且最優(yōu)的解決該位置國(guó)產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)的選型,但可以在增加替代成功率的情況下,為下一步的優(yōu)化選型提供參考。

        三、攝像機(jī)防護(hù)及結(jié)構(gòu)原理

        為增加試用和替代的成功率,國(guó)產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)選型在射線防護(hù)類(lèi)型、劑量率和累積劑量上考慮了一定的余量,對(duì)快中子、熱中子、伽馬射線、中子慢化吸收過(guò)程中的二次輻射(γ射線)均考慮了多層次的防護(hù)。

        首先,在攝像機(jī)內(nèi)部構(gòu)建γ射線防護(hù)層,使其耐γ射線劑量率可達(dá)100Gy/h,累積劑量2000Gy。再對(duì)于熱中子和快中子的綜合防護(hù),考慮到電站屬于熱中子反應(yīng)堆,且熱中子的防護(hù)難度要遠(yuǎn)低于快中子,因此采用了以對(duì)熱中子多重的慢化吸收為主,對(duì)快中子慢化為輔的方式構(gòu)建中子防護(hù)層。其構(gòu)型選用了如下圖所示的屏蔽結(jié)構(gòu),采用反射鏡+相機(jī)的形式。

        根據(jù)對(duì)現(xiàn)有文獻(xiàn)的調(diào)查,很少有人就除γ射線以外,核電站中對(duì)耐輻照攝像機(jī)的圖像造成損傷的主要因素是熱中子還是快中子進(jìn)行過(guò)研究。因此我們很難憑借主觀認(rèn)識(shí)推測(cè)在熱中子反應(yīng)堆中,對(duì)攝像機(jī)損傷起決定性影響的是熱中子還是快中子。因此本次研究還將指導(dǎo)我們開(kāi)展進(jìn)一步的研究,優(yōu)化對(duì)γ射線、熱中子、快中子防護(hù)的比例,進(jìn)一步優(yōu)化國(guó)產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)。

        四、應(yīng)用成果

        本次替代活動(dòng)在2號(hào)機(jī)組開(kāi)展,1號(hào)機(jī)組仍保留原有選型的進(jìn)口攝像機(jī)。替代的范圍僅限前端耐輻照攝像機(jī)及配套的云臺(tái)、照明燈和接線箱,在沒(méi)有更換和升級(jí)任何后端設(shè)備及廠區(qū)線纜的情況下,實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)與原進(jìn)口耐輻照攝像機(jī)的系統(tǒng)兼容,替代工作完成于201大修完成,順利經(jīng)受了一個(gè)換料周期的考驗(yàn),該位置攝像機(jī)的使用效果較原攝像機(jī)有明顯改善,通過(guò)圖像對(duì)比的方式可以形象的展示兩種攝像機(jī)在同樣工況下,相同運(yùn)行時(shí)間的情況,完成替代后我們對(duì)兩個(gè)機(jī)組的攝像機(jī)進(jìn)行對(duì)比。

        本次替代的結(jié)果基本令人滿意,雖然選型的國(guó)產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)對(duì)中子的防護(hù)效果明顯增強(qiáng),但長(zhǎng)期來(lái)看圖像質(zhì)量緩慢下降的問(wèn)題依然存在,因此我們認(rèn)為該款國(guó)產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)的中子復(fù)合防護(hù)層的成份仍有調(diào)整的余地。由于本次選型的國(guó)產(chǎn)攝像機(jī)中子防護(hù)以熱中子為重心,后續(xù)應(yīng)用的新產(chǎn)品將逐漸向快中子部分傾斜,并在逐步調(diào)整中觀察攝像機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中是否有改善。我們可以通過(guò)前后使用效果的對(duì)比,得出熱中子和快中子對(duì)耐輻照攝像機(jī)圖像質(zhì)量的影響情況,并指導(dǎo)和選擇更適合熱中子反應(yīng)堆的國(guó)產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)在電站中應(yīng)用。

        五、結(jié)語(yǔ)

        通過(guò)國(guó)產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)在某核電站的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),我們認(rèn)為國(guó)產(chǎn)耐輻照攝像機(jī)已經(jīng)基本滿足M310及衍生堆型中白區(qū)至橙區(qū)對(duì)耐輻照攝像機(jī)的使用要求,經(jīng)過(guò)幾年的使用,其可靠性也得到一定程度的驗(yàn)證。

        參考文獻(xiàn):

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