防城港核电厂外围辐射环境自动监测系统介绍

毛位新

【摘 要】为了对防城港核电厂外围辐射环境进行监督性监测，在核电厂外围建设了12个辐射环境自动监测站，进行γ辐射剂量率连续监测和样品采集分析。监测系统具有数据采集、传输、存储、统计等功能，该系统目前运行稳定、可靠。

【关键词】防城港核电厂；监督性监测；γ辐射

【中图分类号】X837 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2018）03-0138-03

随着社会经济的快速发展，人们对能源的需求越来越大。核电作为一种清洁能源，在发达国家被广泛地使用，国内近年来在沿海地区也建设了不少核电站。发展核电不仅可以改变能源结构，保证社会能源需求，因其不产生二氧化碳、二氧化硫等气体，还可以减少温室气体的排放。为了监测核电站对周围环境的影响，需要对周围环境进行监督性监测[1-3]。建立辐射环境自动监测系统有利于对核电站周围环境进行监测，掌握大量原始数据，从而进行影响分析。本文主要介绍该系统监测点位和监测项目及数据集成系统等。

1 概论

防城港核电站位于广西壮族自治区防城港市企沙半岛东侧，规划建设6台百万千瓦级核电机组，一期工程为2台单机容量为108万kW的CPR1000压水堆核电机组。1号机组于2016年1月1日投入商业运行，2号机组于2016年10月1日投入商业运行。由于核电站是核燃料可控链式反应释放热能进行发电，在该反应中会产生裂变产物和活化产物，少量人工放射性核素会随着气态或者液态流出物排放到外界环境中，对于人工放射性核素的排放，国家环境保护主管部门对相应放射性核素的排放量进行了限制。

为了对防城港核电厂外围辐射环境进行监督性监测，根据《核电厂辐射环境现场监督性监测系统建设具体技术要求（试行）》的规定[4]，在核电厂周围建立了12个辐射环境自动监测站（簡称监测子站），主要实现γ辐射剂量率连续监测，空气样品采集和气象数据的监测，实时监测数据经过加密，通过网络设备和联通专网实时传输至前沿站数据中心和省数据汇总中心进行存储、统计、分析。根据监测数据的变化，可以有效地掌握核电厂外围辐射环境的变化情况。

2 监测点位和监测项目

2.1 监测点位

监测点位的选址原则上是以核电厂为中心，16个方位均应考虑布点，同时根据核电厂址的气象条件，在主导下风向、次主导风向、关键居民组适当增加监测点位，沿海核电站靠海一侧可以不设监测站点。根据以上原则，防城港核电厂外围辐射环境监测系统建立了12个监测子站，分别是红沙村、金桂纸业、仙人岛、沙螺寮、簕山、供水站、东兴、进场道路、山口村、前沿站、老屋队、火筒径，9个监测子站位于10 km范围内，由于防城港市与越南交界，所以在两国交界的东兴市设立了1个监测点位。监测子站点位分布图如图1所示。

前沿站监测子站位于前沿站分析实验室院内，前沿站有环境分析实验室和流出物分析实验室，配备了γ能谱仪、总α/β低本底计数仪、液体闪烁体谱仪等仪器设备，具备样品的处理和分析能力。

2.2 监测项目

按照《核电厂环境辐射现场监督性监测系统建设规范（试行）》的要求，监测子站连续实时监测核电厂外围环境γ剂量率、γ能谱、风速风向、温湿度、雨量、气压等气象条件，并根据制订的监测方案定点定期采集大气气溶胶、碘、大气氚和碳、干湿沉降等样品。各监测子站仪器配置见表1。

3 监测系统的组成

3.1 监测子站

12个监测子站中，有10个采用的是砖混结构的站房，另外2个采用的是密封方舱站房，部分仪器设备布设在站房顶，各设备相互间留有足够的空间，防止相互干扰。红沙、沙螺寮、山口村3个站点与防城港核电厂的KRS系统共站，可以进行数据比对。每个监测子站按照监测项目的不同配备相应的仪器设备。

环境γ辐射水平监测是监测子站和监测系统的核心部分，对监测数据的有效性、准确性和获取率均有很高要求。监测仪器要求具有灵敏度高、响应快、能量范围宽、长期稳定性高等特点，因此本系统选用了美国GE公司RSS-131ER型高压电离室[5]。

γ谱仪选用的是德国生产的IGS810-LAN型NaI（Tl）探测仪。该仪器稳定性高，操作方便，使用Web进入仪器系统进行设置和监测，能够进行核素识别，核素置信度和总剂量贡献值的分析，自动计算峰面积、净峰面积和半高宽。该仪器可以达到定性和定量监测的目的。

超大流量气溶胶采样器主要是用于应急监测，采样流量在600～900 m3/h，可以达到快速采集气溶胶样品进行放射性核素分析。

大气氚采样器采用冷冻法采集样品，碳-14采样器通过催化氧化实现样品采集，采样流量可以根据环境湿度进行设置，也可以设置采样时间。

干湿沉降采样器可以实现干沉降和湿沉降分开采样，通过感雨器进行切换，湿沉降采集下雨状态下的沉降物，干沉降采集非下雨状态下的沉降物，满足干沉降和湿沉降的分开测量，也可以满足总沉降的测量。

每个监测子站均配备一套气象观测仪，可以实时对温度、湿度、气压、风向、风速、雨量和感雨进行测量，供水站站点为标准气象场，增加了太阳总辐射和净辐射的监测。气象条件的监测对辐射环境监测很重要，气候环境的改变会引起γ剂量率的变化，有助于分析引起γ剂量率变化的原因。

3.2 数据集成系统

数据集成系统主要分为数据采集、数据传输、数据存储、数据统计部分。数据的采集由监测子站工控机软件进行控制，采集的数据通过联通专用网络传输至前沿站数据中心进行存储和统计分析，再传输至省数据汇总中心。辐射环境自动监测系统网络传输图如图2所示。

在软件上可以设置γ剂量率、γ能谱采样时间、报警阈值，当剂量率超过阈值后可以进行标识和报警，软件可以显示实时数据，还可以查询任意时段的原始历史数据。监测子站与前沿站数据中心采用的是联通有线和无线双冗余链路，正常情况时，只有有线处于工作状态，在有线网络出现故障时，无线网络自动启动；在有线和无线网络均出现故障时，采集的监测数据可以在子站存储3个月以上，待网络恢复后，数据自动传回前沿站数据中心。监测子站配备了UPS和蓄电池，蓄电池只给实时监测仪器提供电源，可以坚持72 h。

前沿站数据中心用于接收、存储、分析各监测子站采集的实时数据，通过软件图表的形式实时反映监测子站的监测数据和运行情况。为了系统的稳定性和安全性，使用的是2台“戴尔”服务器，实现双机热备功能，监测数据存储进数据库后，分析软件会对数据进行分析和统计，通过Web进入专用的数据管理平台，在平台可以查询任何时间段的历史数据，如5 min数据获取率、小时数据获取率、小时均值、日均值、季报年报等。系统会将超过阈值的数据标注出来，如果数据为异常数据，则可以进行说明和剔除。同时，前沿站数据中心有短信报警功能，数据超过阈值和网络故障时会发短信给值班人员。

省级数据汇总中心对监测数据进行存储、统计、分析，接收的是国控辐射环境自动监测站监测数据和核电厂外围辐射环境自动监测站监测数据，同时将监测数据实时传输至国家数据汇总中心。为了保证系统的稳定性和安全性，使用2台“浪潮”服务器，实现双机热备功能。监测数据存储进数据库后，统计分析软件会对数据进行统计，通过Web进入专用数据管理系统，系统会对γ剂量率的5 min获取率、小时数据均值、最大值、最小值、季报、年报进行统计。同时，还能对气象数据进行统计，还可以形成风玫瑰图，统计出监测子站的主导风向和风频。可以查询到任何时间段剂量率与气象相关性的曲线图，从而为剂量率的变化分析提供帮助。

省数据汇总中心有专职人员每日对监测子站的仪器的运行情况进行查看，每日审核监测数据，每日报送合格的监测数据，发现异常数据后，查找原因，进行标注。

当省数据汇总中心的分析软件发现存在监测数据缺失的情况时，会向前沿站数据中心或监测子站发送数据上传请求，从而避免由于网络故障或者其他原因引起的数据的遗漏和丢失现象。

4 结论

防城港核电厂外围辐射环境自动监测系统在运行的2年中，系统稳定性高，安全性好。γ辐射监测仪性能稳定，所有监测子站辐射剂量率5 min数据获取率2016年达97%以上，2017年达99%以上。

在运行维护中也发现存在的不足之处，样品采集仪器的稳定性存在不足，由于湿度大，仪器故障率较高，在建设时应充分考虑环境对仪器的影响，选取适宜的设备。监测子站无通信链路直接与省数据汇总中心连接，存在前沿站数据中心出现电源、网络等故障时，导致省数据汇总中心无法接收到實时监测数据，从而影响到监测数据的实时获取。

防城港核电厂外围辐射环境自动监测系统是监督性监测核电厂周围环境变化的重要工具，该系统的建立有助于加强核电厂周边地区核事故应急预警监测能力，为核电厂外围辐射环境的变化提供宝贵的资料，同时有助于缓解公众对核电厂建设的偏见。

参 考 文 献

[1]朱晓翔，王凤英.田湾核电站环境γ辐射连续监测告警系统设计探讨[J].中国辐射卫生，2009，18（3）：334-336.

[2]朱耀明，林明贵.宁德核电厂外围环境γ辐射连续监测系统[J].海峡科学，2015（6）：75-78.

[3]张瑜，杨维耿.浅谈核电厂辐射环境现场监督性监测系统建设要求及建议[J].环境与可持续发展，2015（4）：51-53.

[4]国核安函〔2014〕49号，关于印发《核电厂辐射环境现场监督性监测系统建设具体技术要求（试行）》的通知[R].2014.

[5]杨维耿.几种γ辐射探测器用于环境连续测量时的比较[J].核电子学与探测技术，2003，23（1）：87-90.

[责任编辑：陈泽琦]