AP1000辐射监测系统的研究

2014-12-11周晓宁高宝宁

电站辅机 2014年4期

周晓宁，高宝宁

（中电投电力工程有限公司，上海200233）

0 概述

AP1000仪控系统具有数字化控制和保护系统，集成在核电厂各个独立的工艺流程系统中，为电厂的保护系统提供了统一的操作界面。AP1000仪控系统包含10个子系统，其中包括辐射监测系统（Radiation Monitoring System）。

1 辐射监测系统

辐射监测系统（RMS）的主要功能是对电厂的排出流进行监测，监测工艺过程中流质的辐射强度，同时，监测电站区域内的辐射强度，并不间断地用数字进行显示。

RMS系统包括的主要组件：单独的工艺流、排出流、气载放射性和场所辐射监测仪表，主要包括辐射探测器和专用就地辐射处理器；中央辐射处理器软件，辐射监测系统的布置，如图1所示。

辐射监测仪表主要用于监测反应堆3道安全屏障的完整性，监测工艺设备中介质的放射性及其场地周围的辐射强度，连续监测液态和气态排出物的放射性浓度，保证主控室的可居留性，对控制区人员出入口进行监测。

RMS系统采用中央辐射处理器进行集中控制。中央辐射处理器的主要功能是提供控制功能，与就地辐射处理器、系统控制台和电站其它系统进行信号联络。处理系统中大容量存储器可长期存储采集到的数据，同时，数据通信链将信息传输到电站计算机网络。通过控制台，中央辐射处理器也可为电站其他人员提供访问辐射监测仪表信息的途径。

图1 辐射监测系统图

2 辐射监测系统的组成

AP1000辐射监测系统可用4种类型的监测方式，分别对工艺流、排出流、气载放射性及区域内的辐射强度进行监测。

工艺辐射监测仪表可提供工艺流中放射性浓度上升的早期警告，并采取校正措施（自动或手动对高放信号响应后采取应对措施）。

排出流辐射监测仪表可提供电站排出流中放射性浓度上升的早期警告，并采取自动校正措施（或手动操作）。

气载放射性监测仪表可警告电站工作人员存在有异常的气载放射性浓度（如10CFR20中规定的高于10DAC－hour）。

场所辐射监测仪表用来提供电站特定区域有关γ辐射水平的信息，当这些区域的辐照率超过预定值时，立即发出声光报警，警告现场的操作人员。

2.1 工艺辐射监测系统

2.1.1 蒸汽发生器排污水和非除盐水活度监测

辐射监测器可连续测量蒸汽发生器排污水和非除盐水的放射性物质浓度。测量污水净化后的放射性，在非除盐水排放到污水系统前，测量非除盐水的放射性。若蒸汽发生器排污水中存在放射性物质，就表明蒸汽发生器传热管的一次侧和二次侧之间有破损。

2.1.2 设备冷却水系统

检测设备冷却水的放射性物质浓度。如果设备冷却水系统中出现放射性物质，表明从一回路到设备冷却水系统热交换器的二次侧出现了泄漏。

2.1.3 厂用水系统

对核电厂内的排污水进行辐射监测，连续测量和记录厂用水系统中排污水的放射性物质浓度。在该辐射监测仪表的上游，可就地简单取样。若核电厂内排污水中出现有放射性物质，则表明从一回路到设备冷却水系统热交换器的二次侧出现了泄漏。

2.1.4 安全壳大气

监测器对安全壳内空气辐射浓度进行监测，能连续测量安全壳大气中惰性气体的浓度和13N／18F的浓度。通过单管嘴对安全壳内的大气取样，取样时，应使所取样品具有代表性，所以，取样管所处的位置相当重要。应尽量减少样品传输管线的管道弯头，在取样回路中，样品需经过滤（去除影响测量效果的污染物），才能导入样品室。检测后，再释放到安全壳大气中，整个行程的驱动力来自取样泵。监测仪表也可以测量温度和压力，这些参数用于计算标准条件下的放射性浓度。如果放射性物质浓度超过预定值，安全壳内的空气辐射监测器将启动主控室报警器。

2.1.5 主蒸汽管线

放置在主蒸汽管道上的辐射监测器，可连续测量主蒸汽管道中的放射性物质浓度。如果主蒸汽管道中有放射性物质存在，则蒸汽发生器一次侧与二次侧可能存在泄漏。若放射性物质浓度超过预定值，主蒸汽管道辐射监测器将启动主控室报警器。在蒸汽发生器安全卸压阀或电动卸压阀打开的情况下，主蒸汽管道辐射监测器所测量到的放射性浓度的数据，用于计算释放到环境中放射性物质的量值。

2.1.6 主控室送风管道

主控室送风管道辐射监测器（微粒探测器、碘探测器和惰性气体探测器）是一种离线监测仪表，连续测量由核岛非放射性通风处理单元供给主控室的空气中含有的放射性物质浓度。技术支持中心的通风也由该供气系统提供，部分气源来自室外空气。

2.1.7 安全壳空气过滤排气辐射监测器

安全壳内排气经净化后，由空气过滤排气辐射监测器监测排气中的放射性物质浓度，该探测器放置于通风管道内部，位于空气过滤单元的下游。同样，当排气中放射性气体浓度超过预定值时，将启动主控室报警器。

2.1.8 气态放射性废物排放辐射监测器

对于气态放射性废物排放的辐射监测，主要在系统到电厂烟囱这段流程中，测量需在排放物未到烟囱之前或被其它气流稀释之前完成，该探测器也是管内探测器，放置于排放管线内部。气态放射性废物系统常为间歇运行，大部分时间是不运行的。该系统投运时，运行方式为非能动形式，当废气通过滞留床，氪和氙就被滞留下来，然后再将废气排放至烟囱。当探测到的放射性气体浓度超过预定值时，辐射监测器将启动主控室报警器，并关闭排气隔离阀，终止放射性气体被排入烟囱。

2.1.9 一回路取样系统液体样品辐射监测器

对一回路取样系统的液体样品进行辐射监测，样品在反应堆冷却剂系统中采集。辐射监测器主要功能是显示在设计基准事故或严重事故下样品的辐射级别。如果样品呈高辐射状态，表明需要对样品进行稀释，以降低取样或输送样品时对分析人员的辐射。当样品中放射性物质浓度超过预定值时，一回路取样系统液体样品辐射监测器将关闭安全壳外隔离阀，隔离取样流，启动主控室报警器并就地报警，警示现场的运行人员。

2.1.10 一回路取样系统气体样品辐射监测器

需对安全壳内的气体进行监测，气体辐射监测器将测量取自一回路系统中的样品。该仪表用来指示气体样品中的放射性。当样品中放射性物质浓度超过预定值时，一回路取样系统液体样品辐射监测器将启动主控室报警器。

2.2 排出流辐射监测仪表

2.2.1 烟囱

烟囱是放射性物质排放到环境中的途径之一。烟囱中设置了常规量程的辐射监测器（包括微尘探测器和碘探测器及惰性气体探测器），设置了扩展量程（事故量程）的辐射监测器，还设置了中间量程气体探测器和高量程气体探测器，可连续测量烟囱中的放射性物质浓度，烟囱监测系统的布置，如图2所示。

图2 烟囱取样系统图

在正常工况下，探测器在量程范围内对烟囱进行取样监测，烟囱辐射监测器是一个事故后监测器。若放射性浓度超过预定值，在主控室会有报警提示。烟囱辐射监测器采集的数据，是为排出流放射性释放报告提供数据。

2.2.2 汽机岛通风排气

汽机岛通风排气辐射监测器是对凝汽器排气及通风排气进行监测，如管线中放射性物质的浓度超标，则系统中蒸汽发生器传热管可能发生破损，引起了一回路向二回路泄漏。对汽机岛通风排气辐射监测中，使用了2台管道内探测器，以满足量程要求，当探测有高放射性浓度时，该仪表启动主控室报警，以便采取相应行动。

2.2.3 废水排放

在废水排放管线中，设置了废水排放监测器。废水排放监测器是一种离线监测仪表，当探测到的放射性浓度超过预定值时，该仪表将启动主控室报警，并关闭汽轮机排水槽泵和水池输送泵，运行人员也可手动将废水排放切换至液态废物系统中进行处理。对于汽轮机厂房外水池内的废水，用水泵定期进行排放。按照废水排放导则要求，辐射监测器将监测排放废水的放射性浓度，为排放报告提供数据。