秦山30万机组01#厂房辐射监测系统应用及可行性改进

初德月

【摘 要】本文主要是以秦山一期30万机组01#厂房内辐射监测系统作为背景，同时结合国内其他机组目前所采用的相关辐射监测系统进行一个优良性对比，并对其运行工况进行介绍和分析;再通过近几年来的监测数据和事件报告作为相关依据，分析当下辐射监测系统出现异常情况的原因，并针对辐射监测系统已发现的问题提出可行性改进建议，为秦山一期30万机组的稳定运行提供安全保障。

【关键词】秦山30万机组01#厂房;辐射监测系统;可行性改进;监测仪

中图分类号： TM623.8文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）18-0086-003

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.18.042

1 简介

随着国内提出积极发展核电的政策，核能作为一种清洁、安全、经济的能源得到了广泛的应用，但由于核电的生产过程中会产生大量的核辐射，进而为核能的大力推广与发展带来了一定的阻碍，尤其是在2011年3月福岛核事故后，核安全监管部门对核电厂放射性水平监测的可靠性和功能性提出了更高要求。为此，在2012年5月，国务还正式发布《核安全与放射性污染防治“十二五”规划及2020 年远景目标》的相关文件，其中这样描述：“保证在所有运行状态下核动力厂内的辐射照射或由于该核动力厂任何计划排放放射性物质引起的辐射照射保持低于规定限值并且合理可行尽量低，保证减轻任何事故的放射性后果。”[1]

那么，核电厂辐射监测系统就是达到辐射防护目标的重要系统和技术保障。根据“10CFR20、NUREG-0800、RG1.97、HAF002、HAF003等相关规定，为了保障核电厂周围环境的辐射安全， 将放射性污染降到最低水平， 核电厂必须设置固定式辐射监测系统， 并且必须使辐射监测仪表量程始终包含被测样品的活度浓度值， 以向操作人员提供放射性物质防护屏障是否出现问题的信息。[2-6]所以，辐射监测系统的安全可靠性对于确保核电站厂的安全运行是相当重要的。

2 辐射监测仪表比较

核电厂辐射监测系统的监测仪表有很多种类，监测仪的安全可靠性对于确保核电厂的安全稳定运行是非常重要的，本文主要以下述两类型辐射监测的运行情况为例进行分析和比较。

（1）气载放射性监测。

（2）区域γ剂量率监测。

2.1 气载放射性监测

气载放射性指由空气或其他气体介质所载带的放射性物质， 通常是放射性气溶胶、碘和放射性气体的总称。这里仅以惰性气体监测仪和PING监测仪为例，对国内外辐射监测设备供货商提供的典型设备的主要性能进行了比较， 见下表1和表2。

2.2 区域γ剂量率监测

区域γ监测系统是核电厂辐射监测的重要组成部分之一，系统正常运行时监测厂房内可能存在高γ放射性区域的γ放射性水平，并在γ放射性水平超标时产生报警。

近两年的测量数据表明， 这些仪表工作基本正常， 显示的多是本底数据。这里仅以电离室监测仪和G-M计数管监测仪为例，国内外辐射监测设备供货商的典型区域γ监测仪的性能比较见表3。

通过表1-表3的比较可以得出以下结论：

（1）对于不同的测量对象， 国外供货商提供的设备类别远多于国内供货商，尤其是一些关键的辐射监测仪表（如PING 监测仪、用于LOCA工况的区域γ监测仪等），由于国内的设备技术还尚未成熟，我国已运行的核电厂大多数都还依赖于国外供货商提供的设备。

（2）对于相同的测量对象，国外供货商能够提供多种类型探测器构成的监测仪， 而国内供货商提供的设备类型相对单一。

（3）国外供货商提供的设备大多是标准化产品，其安全级仪表的设备鉴定条件能够符合绝大多数核电厂的运行条件，而国内供货商提供的设备，其性能适应性具有局限性。

（4）各供货商设备的测量范围和能量响应也都不尽相同，同时设备的测量误差也有差别，国内产品的测量误差相对高于国外产品。

3 异常数据描述与分析[8]

本文仅以秦山30万机组01#厂房辐射监测系统作为相关依据，进行分析如下：

秦山30万机组R02系统I通道测量数据异常变化。

（1）事件描述：2013年7月21日、8月15日、8月24號，R02系统I通道出现数据异常。根据辐射监测系统工控机记录的历史数据，剔除因更换P通道过滤纸/I通道过滤盒造成通道测量结果平衡前的短时数据升高外，R02系统/R27系统在是7-8月出现堆顶A通道B通道、PIG的P通道和I通道共五次数据异常，情况如下。

7月12日，17：21～17：39 I通道数据上升，之后17：39～17：50，P通道数据上升，到达高报状态。7月21日9：08～10：37，I通道数据上升;8月2号00：53～01：03，R27堆顶A通道数据上升;10：00～10：40，P通道和I通道数据上升，且P通道数据到达高报状态。

2013年8月15号6：11分开始，I通道数据异常升高，之后曾波动状态;10：37～10：42，P通道亦出现短时的异常升高。8月24日6：43～8：15，I通道数据异常升高，之后数据曾现波动状态。

（2）事件分析。

1）R02/R27系统测量数据与物理分析（多道谱仪的核素分析）结果的比较。

根据运行堆积的要求，运行人员在发现R02/R27系统测量数据异常时均安排了保健物理处的物理分析人员对气溶胶取样滤纸/或I过滤盒进行了多道谱仪的核素分析，结果均为主要放射性核素低于探测限。

由于堆顶A通道B通道、PIG的P通道和I通道这四个通道测量原理接近，采取的是边采样边测量，在测量周期ΔT（2S）内测得的计数增量为ΔN换算成测量浓度，响应速度快且灵敏度极高，对样品中是否存在放射性物质给出定性的判断。而离线采用多道谱仪对气溶胶取样滤纸/或I过滤盒进行核素分析对样品中的放射性物质给出定量的分析，但受样品本底计数、取样后的积分效应的影响，对取样气体中出现的少量放射性物质无法给出正确的结论。这一点从电厂历次的压力边界泄漏事件中均得到了验证。

2）R02/R27系统测量数据异常的分析。

I、首先对于单个P通道数或者单个堆顶通道（A或者B）数据升高来说，不排除是管道沉积物的可能。

II、对于I通道来说，结合以往测量数据，出现仪器本身原因导致数据异常升高的可能性较小。

III、根据以往历史PIG系统对放射性物质的测量图形上来看对于7月12号，8月2号，P通道和I通道数据几乎同步升高，且有达到高报状态。这说明PIG系统从取样口抽到了放射性物质。在8月2号不同时R27A通道、P通道、I通道有数据异常应引起关注。

IV、经查阅CEAS 7月8月历史工单，堆顶两个通道数据同时上升都是发生在堆顶管路冲洗完成之后的时间点。所以7月11号，7月25号，8月22号，堆顶的A通道和B通道数据曲线同时上升是因为管路冲洗完成重新抽取01#厂房气体的原因，这属于正常的现象。

（3）分析结论：通过这段时间内这四个通道测量数据的分析，可以得出如下结论：R02系统 P通道和I通道的测量数据异常表明在取样点曾经出现过与反应堆厂房空气正常本底有差异的放射性异常。

4 秦山一期30万机组01#厂房辐射监测系统存在的问题及改进建议

4.1 存在的问题

秦山一期30万机组辐射监测仪绝大多数由国内供货商提供，其中国产仪表当下存在的问题有：A、国内制造厂家缺乏总体设计、成套设计和系统设计的能力;B、国内设备制造与国外成熟技术存在差异;C、国内辐射监测系统缺乏标准化。

（1）通过与其他机组的辐射监测仪相比较，PIG监测仪的性能略低于13N和氚监测仪。

（2）气溶胶取样管路的设计，如若有过多的弯头和较长的水平管路，将会容易产生沉积物进而导致仪表误报警。

（3）测量数据传送到辐射监测系统专用计算机时，国外某公司的PIG监测仪的数据是通过模拟信号进行传输的，而其他监测仪则是通过数据通讯进行传输。如果上述异常测量数据来自辐射监测专用计算机，那么这些异常数据的产生也很可能是由于在通讯过程中或是专用计算机的应用软件出现偶发故障引起的。

4.2 改进建议

（1）对于国产设备存在的一系列问题，虽然目前技术还处于研究开发阶段，但与此同时，在2006 年年初， 国务院发布了《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》[9-10]，通过这一点可以看出，政府要坚持市场竞争和政策引导相结合， 加大对核电国产化政策的扶持力度。所以今后的核电厂在推行国产化设备的建设上是未来发展的一条必由之路，但对于我们30万机组的老电厂而言，由于技术上的狭隘性，从各方面不得不考虑是否还是需要依靠国外设备来维持一定的稳定运行。

（2）在系统管路布置的设计中， 凡是涉及微尘取样的管道， 应尽可能缩短水平管道段的长度，弯头的数量在满足使用条件下做得尽可能少，以减少微尘在水平管道段和弯头的内管壁上的沉积损失，提高微尘（气溶胶）的贯穿率。

（3）在集控设备的选用过程中，应根据《核电厂安全有关计算机软质量保证细则》、《核电厂安全系统计算机软件》等相关标准，对仪表的应用软件研制提出检验和确认的要求，特别是1E级仪表应用软件的要求，以确保仪表在运行过程中的安全可靠性。

5 结语

辐射监测系统在确保核电厂的安全运行和电厂工作人员及周围居民免受超剂量辐照等方面发挥着重要作用，同时作为数字化仪控系统中的一个专设系统，其重要性不言而喻。通过上述分析，可以看出，目前秦山30万机组各类仪表还存在诸多缺陷和问题，很有必要从提高灵敏度、仪表数字化等方面进行改进，以整体提升仪表的测量技术水平、有效地提高仪表的运行稳定性和可靠性。

【参考文献】

[1]安洪振，吴岳雷，李斌.核电厂辐射监测系统的监管要求和技术趋势.环境保护部核与辐射安全中心，北京，2013.

An Hongzhen， Wu Yuelei， Li Bin. Regulatory requirements of the nuclear power plant radiation monitoring systems and technology trends. Environmental Protection Department of Nuclear and Radiation Safety Center， Beijing， 2013.

[2]NRC Regulations Title 10，Code of Federal Regulations，Part 20.

[3]RG1.97 Instrumentation for light-water-cooled power plants to assess plant and environs conditions during and following an accident，2006.

[4]NUREG-0800，Standard Review Plan for the Review of Safety Analysis Reports for Nuclear Power Plants.

[5]HAF002 核电厂核事故应急管理条例，1993.

HAF002 Nuclear Power Plant Emergency Management Regulations，1993.

[6]HAF003 核電厂质量保证安全规定，1991.

HAF003 quality requirements to ensure the safety of nuclear power plants，1991.

[7]徐进财，张迪.从系统设计分析核电站辐射监测仪表的特点和发展趋势.国家核电上海核工程研究设计院，上海，2009.

Xu Jincai， Zhang Di， from system design and analysis of the characteristics and trends of nuclear power plant radiation monitoring instrumentation National Nuclear Shanghai Nuclear Engineering Research and Design Institute， Shanghai， 2009.

[8]秦山一期事件报告/经验反馈

Qinshan an incident report / experience feedback

[9]国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见[J]. 机械工业标准化与质量， 2006，12：5-7.

Several Opinions of the State Council on Accelerating the revitalization of the equipment manufacturing industry [J]. Machinery Industry Standardization and Quality， 2006，12：5-7.

[10]吴庆庆，王章豹. 基于自主创新的我国装备制造业振兴策略研究[J]. 科技管理研究，2006，9：12-15.

Wu Qingqing， Wang Zhangbao. Based independent innovation of China's equipment manufacturing industry policy research [J] revitalization of Science and Technology Management Research，2006，9：12-15.