楊康，謝永驥，王欣

（中國核電工程有限公司，北京100840）

1 引言

核電廠刻度室使用的放射源為60Co，最大活度為10Ci，屬于II類高危險(xiǎn)源，意味著如果在沒有防護(hù)的情況下，接觸這類放射源幾小時(shí)可致人死亡。新一代刻度室的安全設(shè)計(jì)必須考慮人員和放射源的安全。放射源重安全聯(lián)鎖和人員保護(hù)設(shè)施是新一代刻度室設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮的[1~3]。

2 某二代核電廠刻度室設(shè)計(jì)分析

2.1 屏蔽設(shè)計(jì)

刻度室的門為推拉式玻璃門，不能屏蔽γ射線。當(dāng)最大放射源（Co-60）開啟時(shí)，玻璃門處實(shí)測最大劑量率為3.4μGy/h，不滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值[4]。

2.2 安全聯(lián)鎖設(shè)計(jì)

安全聯(lián)鎖系統(tǒng)由安全門桿、聲光報(bào)警器和控制器組成。安全門桿放下時(shí)，才能啟動源裝置并伴有聲光提示；當(dāng)安全門桿抬起時(shí)，放射源立即收回，停止照射。

2.3 控制臺設(shè)計(jì)

控制臺采用MCD2000型控制器，可用于多源照射校準(zhǔn)系統(tǒng)、單源照射校準(zhǔn)系統(tǒng)，具有定時(shí)、計(jì)時(shí)、自動換源等功能?？刂婆_接入了安全聯(lián)鎖裝置、聲光報(bào)警器、攝像頭，以上信息均通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行集中顯示，集中管理。

2.4 暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)

刻度室內(nèi)會有微量放射性氣溶膠和臭氧產(chǎn)生，因此，在工作人員進(jìn)入前進(jìn)行換氣，刻度室內(nèi)設(shè)置排風(fēng)扇進(jìn)行換氣?？潭仁覂?nèi)還設(shè)置壁掛式空調(diào)，保證房間內(nèi)溫濕度保持在一定范圍內(nèi)。

3 華龍一號核電廠刻度室

3.1 屏蔽設(shè)計(jì)

華龍一號刻度室設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1 華龍一號刻度室俯視圖和側(cè)視圖

刻度室各墻體材料均為混凝土，D軸墻厚為800mm，其余墻厚均為400mm。同時(shí)，為了防止射線的散射作用，在多源裝置與安全門之間設(shè)置了迷墻。

與某二代核電廠刻度室相比，華龍一號刻度室增加了四周墻體厚度，優(yōu)化迷墻長度和遮擋范圍，經(jīng)計(jì)算圖中A、B、C、D點(diǎn)處劑量率均滿足白區(qū)劑量率控制值要求（小于2.5μGy/h），符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的公眾年劑量限值。

3.2 安全聯(lián)鎖設(shè)計(jì)

安全聯(lián)鎖系統(tǒng)由安全門、源裝置快門、急停開關(guān)和γ輻射報(bào)警器、聲光報(bào)警器、紅外探測器等設(shè)備組成，并與控制系統(tǒng)連接。

1）γ源裝置之間具有聯(lián)鎖功能：每次有且只能有一個(gè)源照射。

2）安全門與源裝置聯(lián)鎖：安全門關(guān)閉到位后，才能操作源裝置。在源照射時(shí)，安全門不能打開。照射時(shí)如果安全門意外打開，立即關(guān)閉源裝置。

3）急停開關(guān)聯(lián)鎖：在控制臺和刻度室內(nèi)適當(dāng)位置設(shè)置急停開關(guān)，刻度室內(nèi)共有4個(gè)應(yīng)急開關(guān)，供工作人員在誤照射情況下，通過應(yīng)急開關(guān)，可以自動關(guān)閉源裝置，同時(shí)打開安全門，以便工作人員迅速撤離刻度室。

4）解鎖開關(guān)聯(lián)鎖：在刻度室內(nèi)出口附近安裝解鎖按鈕，用于刻度室內(nèi)部最后一個(gè)工作人員離場之前將其按下，確保試驗(yàn)室內(nèi)部沒有工作人員，此時(shí)才允許控制臺進(jìn)行關(guān)閉安全門和開啟源裝置操作。

5）快門到位診斷聯(lián)鎖：能夠診斷源裝置快門是否到位，一旦發(fā)生卡快門事故將在控制臺上給出提示。

6）輻射報(bào)警器聯(lián)鎖：在刻度室和控制室內(nèi)各安裝一套聲光報(bào)警器，刻度室內(nèi)安裝1臺輻射報(bào)警器。源裝置開啟后，劑量超過報(bào)警閾值，觸發(fā)刻度室和控制室中聲光報(bào)警器，并聯(lián)鎖安全門磁力鎖，禁止安全門打開。

7）斷電時(shí)聯(lián)鎖：源裝置在處于照射狀態(tài)中出現(xiàn)斷電情況時(shí)，外置鎢合金推-拉式輔助快門自動關(guān)閉。由于系統(tǒng)配備了UPS電源，內(nèi)置旋轉(zhuǎn)主快門通過控制自動關(guān)閉。

8）紅外探測器聯(lián)鎖：當(dāng)刻度室有人時(shí)，源裝置不能升源。

與某二代核電廠刻度室相比，華龍一號刻度室首先將安全門桿換成磁力鎖安全門，這樣可以防止人員在未經(jīng)允許的情況下翻越安全門桿進(jìn)入刻度室。其次，從輻照裝置設(shè)計(jì)上考慮了斷電、卡源、源裝置快門意外開啟等設(shè)備失效和故障、人員進(jìn)入時(shí)的安全措施。安全聯(lián)鎖設(shè)計(jì)，降低人員誤照射可能性，保證工作人員安全。

3.3 控制臺設(shè)計(jì)

控制臺包括計(jì)算機(jī)主機(jī)、專用控制設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、1臺UPS電源等部分，具有控制源裝置、快門到位診斷、小車定位控制、系統(tǒng)安全聯(lián)鎖、數(shù)據(jù)采集及處理等功能。控制臺前面板安裝2臺20in（50.8mm）LCD監(jiān)視器，1臺用于顯示系統(tǒng)控制畫面，1臺用于顯示刻度室內(nèi)監(jiān)視畫面。

與某二代刻度室相比，華龍一號刻度室控制臺集成化、自動化、軟件人機(jī)界面友好程度更高。配備UPS電源，增加了整套刻度系統(tǒng)斷電保護(hù)能力。多探頭彩色視頻監(jiān)控系統(tǒng)，也能更清晰反映刻度過程?？刂婆_內(nèi)部設(shè)備布局合理、接線方便、可維護(hù)性更強(qiáng)。

3.4 暖通系統(tǒng)設(shè)計(jì)

華龍一號刻度室設(shè)置一臺獨(dú)立風(fēng)機(jī)，保證排風(fēng)量具有5次/h強(qiáng)制換氣能力，降低由于照射產(chǎn)生的氣溶膠和臭氧[5]。

某二代刻度室采用排風(fēng)扇的換氣方式，無法滿足換氣量和換氣次數(shù)的要求。華龍一號刻度室采用混流風(fēng)機(jī)進(jìn)行換氣，排風(fēng)穩(wěn)定排風(fēng)量大，能保證在人員進(jìn)入刻度室前，將放射性氣溶膠和臭氧快速排出。同時(shí)，為保證設(shè)備正常穩(wěn)定長期使用，刻度室內(nèi)需要保證溫度和相對濕度在一定范圍內(nèi)，設(shè)置了空調(diào)系統(tǒng)并加裝了除濕氣裝置。

3.5 其他設(shè)計(jì)

華龍一號刻度室內(nèi)部裝修、吊裝設(shè)備等方面做了優(yōu)化。地面采用淺色聚酯漆面，墻面采用白色瓷漆，相較瓷磚來說更美觀且便于清潔。刻度室內(nèi)部預(yù)留工字鋼梁和手動葫蘆用于吊裝多源裝置和小車軌道等較重物項(xiàng)，便于設(shè)備安裝。

4 結(jié)語

華龍一號刻度室在安全和集成化設(shè)計(jì)上全面超越了某二代核電廠刻度室，既能保證設(shè)備的運(yùn)行安全又能確保環(huán)境、人員的輻射安全，為后續(xù)核電站刻度室的設(shè)計(jì)確立了標(biāo)桿。