田湾核电站辐射监测系统调试实践

伞振雷

（中核检修有限公司 连云港分公司，江苏 连云港 222002）

0 引言

田湾核电站辐射监测系统（Automated Radiation Monitoring System，简称ARMS 系统）是俄罗斯设计院为配合实施田湾核电站全数字化仪控系统而新开发的数字网络化辐射监测系统[1]。该系统用计算机网络将整个电站所有的辐射监测仪表按不同功能和不同的电源通道有机地组合起来，既相互独立又相互联系，使整个电厂的辐射水平处于多层及有效的全方位监控之下[2-4]。系统通道远多于国内其他核电站，且设计理念也有所差异，ARMS 系统具有自动化测量、数字控制和显示，大部分通道在正常运行工况连续监测，以声光信号报警、响应快速等特点，能为核安全监督和辐射安全及时提供信息[5-7]。

根据ARMS 系统设备安装顺序及调试实践，本文从供电系统调试→取样系统调试→就地仪表调试→系统综合联调的逻辑关系进行论述。同时，结合ARMS 设备系统特点，在调试过程中还需注意放射源的使用和管理、设备的成品保护及调试期间人员的安排、配合等工作。由于ARMS 设备也涵盖了通讯、机械等多个专业，因而对ARMS 系统必须采取科学严谨的调试策略，才能保证系统安全可靠运行。

1 ARMS系统供电设备调试

辐射监测系统（ARMS）设计了单独的供电网络，从上游供电母线接入ARMS 的供电柜后由供电柜再向整个ARMS 系统就地供电端子箱供电（见图1）。ARMS 供电系统实现如下功能：给ARMS 设备提供交流电源；在主电源失电时自动切换至备用供电源；当供电线路出现短路时自动断电。

图1 ARMS系统供电网络示意图Fig.1 Schematic diagram of ARMS power supply network

整个供电系统设备包括6 个供电柜，61 个供电GE 端子箱，288 根动力电缆（含上游供电母线17 根）。供电柜全部装配在控制厂房23m 和30m，供电端子箱与设备安装位置就位，遍布控制厂房、辅助厂房、安全厂房以及服务厂房等。根据设备的特点，在对供电柜开始调试前，采取提前介入方法，为后续仪表的通电测试提供先决条件并优化工期。在供电柜未通电前，对供电柜进行测试，检查供电线路接线是否正确，从母线开关柜到ARMS 供电柜、ARMS 供电柜内部接线、ARMS 就地供电端子箱接线、就地各用户设备接线等。检查各供电线路相线之间、相线与零线、相线/零线与接地之间的电阻值满足＞0.5MΩ。当供电柜带电情况下，调试从母线开关柜逐一对每个供电柜依次送主路和备用路电源，确认供电柜主路和备用路输入已带电，供电柜对应的每个输出分路已带电，供电柜面板上的输入和输出指示灯处于对应状态。当从母线供电柜切断输往ARMS 供电柜主路输入电源，重点检查和测试供电柜自动切换功能，此时备用电源应自动接入，供电柜输出正常，不应出现电源中断现象。同时，当母线供电柜恢复往ARMS 供电柜主路输入电源，相关供电柜输入自动切换回主路电源供电，电源柜输出正常，不应出现电源中断现象。

在整个供电系统调试过程中容易出现问题，若设备安装完毕之后开始调试不利于优化工期，也不利于较早的发现一些调试缺陷。例如：在系统下层就地仪表组装完成后进行调试，出现系统的正式电无法正常使用，排查发现施工单位未意识到供电对设备施工进度的重要性，在具体操作过程中落实不到位，为确保整体工作按进度进行，常出现申请临时电的情况，这将导致触电风险和工作量增大。所以调试人员应提前介入，让现场施工为调试工作创造先决条件，调试变得有计划，也避免调试出现误工现象。

2 ARMS系统取样调试

辐射监测系统取样系统和供电系统一样，有着近乎同等重要的位置。系统对气体和液体工艺介质进行放射性测量，系统设计了专门的气体和液体取样回路。气体的取样通过空压机产生负压来实现，液体的取样通过工艺系统取样端和返回端的压差来自动实现。在3 号机组取样系统调试时，设备安装进度相对滞后，安装单位未梳理好开工的先后顺序以及其中的逻辑关系。例如：气体取样调试出现风管保温已完工，液体取样工艺管道已经有介质，但取样点还未固定好位置的情况。在4 号机取样系统调试时，当工艺系统具备条件，调试工程师及时向施工单位提出要求，并且对78 个取样点进行跟踪推进，避免影响工期。

系统取样调试时，除了取样点，压缩机调试也是重点关注对象。通过在3 号机空压机调试中发现的问题，在4号机空压机通电调试前对电气箱的电气接地、绝缘特性及接线正确性，空压机机械特性要进行全面检查，机械转动是否出现卡涩，启动前添加压缩机的润滑油；在空压机短时带载测试时，重点检查空压机转动的方向、压缩机出入口的压差，在无冷却水供应情况下压缩机腔室表面温度、振动等；当开启空压机冷却水装置，将空压机电气控制系统切换至自动模式，检查空压机的自动切换及连续运行的稳定性。在取样系统调试中，液体取样回路调试的前提是工艺系统状态，气体取样回路的前提就是压缩机的投用。

3 ARMS系统就地仪表调试

ARMS 下层测量设备均为智能化仪表，主要由探测器、就地处理单元和端子箱组成。监测仪通过取样管路将系统介质引入仪表的测量腔室进行放射性活度测量并产生实时测量数据，仪表能连续监测通过测量腔室介质的放射性活度，探测器采集辐射和热工变量（活度、核素成份、剂量率、流量、温度、压力等），就地处理单元对来自探测器的信号进行综合计算和处理后，将仪表的测量信息送入仪表的接线箱，接线箱通过不同方式将信号输出，确保相关工艺系统的放射性水平和放射性气体排放控制在规定的限值范围之内（见图2）。

图2 ARMS仪表示意图Fig.2 ARMS Instrument diagram

就地仪表作为辐射监测系统调试的核心部分，通过在3#机组调试的实践，在4#机组对就地仪表调试前应做好充足的准备工作，避免在调试过程中因准备不足造成延误工期的现象。调试前准备工作主要包括：调试工具和辐射防护工作票。调试工具包括：笔记本电脑、RS485/USB 适配器及电缆、仪表维护应用软件、标定用放射源及对应支架、万用表等；通电后，确认仪表通过自检测试，将笔记本电脑和仪表建立连接，把标定放射源及源支架放置于既定位置进行仪表标定；对于不同型号的仪表，若需要进行能谱测量，需要对仪表进行能量和效率刻度。若仪表无能谱测量，则只需进行效率刻度即可。能量刻度是通过已知核素的射线能量来检查和确定仪表道址的线性系数，保证仪表通过能量能准确识别核素。效率刻度是通过已知核素的活度和仪表探测到的射线计数来确定某能量范围内仪表的效率系统，保证仪表能准确测量放射性活度，即通过能量和效率刻度来分别保证仪表定性和定量分析的准确性。

4 ARMS系统综合调试

辐射监测系统综合调试是检验整个系统可用性的一个重要节点，而且上层系统接口众多，又包括本系统内各个子系统的接口以及和外系统的接口，若有一个接口被忽视就会对整个系统的投运造成影响。系统上层网络的打通就是一个重要节点，相关协调工作就显得尤为重要。系统下层仪表每一个信号以及系统间传输的每一个信息都要逐项进行验证，不然仪表可靠性无法保证，画面监测就失去了意义。例如：监控画面从就地仪表上采集的信号量程范围不一致或是应该从仪表主信道采集却错误地采集了辅信道的信号，造成信号采集失败，并且带来改变表参数的风险。因监控画面与工艺系统不一致，造成主控监盘人员错误地认为仪表的安装位置。

5 调试期间放射源管理及人员防护

辐射监测就地仪表调试最常用的特殊工具就是放射源，系统配备的标定放射源多达50 几枚，部分放射源活度还较大，如用于事故后仪表检查的Cs-137 放射源活度为0.6Ci左右（见图3）。田湾3 机组一百多台仪表，调试期间需要经常使用放射源，因此具有现场辐射风险。在调试前期，人员需经过操作放射源的授权培训（主要为活度较高的Gamma 和中子源），并取得放射源操作许可证。同时，根据放射源管理规定，建立双人双锁制度。

图3 Cs-137 放射源Fig.3 Cs-137 Radioactive source

放射源属于监管严格的物项，操作放射源都有专人操作，对于体积较小的放射源，在调试过程中还需要防止异物和丢失事件的发生。调试期间由于个人剂量监测系统没有投运，因而必须配备电子剂量计和便携式仪表以监测人员剂量数据。

6 调试计划安排和人员配合

在调试期间，调试工程师必须与各施工接口单位提前讨论确定下一步的调试工作计划，工作负责人对一周内每天的工作内容必须明确，例如需要开通调试设备，具体的工作内容、需要准备的调试工具（包括放射源），以便提前做好准备，保证调试工作顺利有序开展。对于某些调试工作，需提前与施工单位人员配合进行设备调试，以便及时处理调试过程中发现的问题（例如：电缆的重新端接、取样回路泄漏等）。调试成员要及时反馈和持续跟踪，同时要提出问题的解决方案和处理思路，对于调试过程中发现的问题要及时记录，调试过程是学习和掌握系统，积累工作经验的很好机会，调试人员应珍惜利用这个难得的机会，不断提升自己的专业技术水平，将技术做成一门艺术。

7 系统内设备的成品保护

调试期间对仪控设备应实施防尘措施，避免灰尘进入设备内部而造成设备损坏。气体或液体设备在连接到取样回路之前，应先对取样回路进行冲洗，保证调试期间管路中残留的介质不进入测量设备而使其损坏。承压回路必须按要求进行打压试验，这些必须作为设备调试前的必要条件。调试期间，因通风空调系统没有投运，设备所在房间往往环境条件差，在炎热的夏季，潮湿的空气遇到冷的取样管线，容易在管线外壁上冷凝产生含盐冷凝水，冷凝水会沿着垂直的管道流入测量室，从而损坏测量室的探头（3#机组的NaI 探头在调试期间损坏的故障率较高）。对这类设备需要给探测器增加防水，对于这类设备，应及时采取对探测器增加防水措施并定期开展巡检工作。

8 结论

核电站辐射监测系统作为一个独立仪控体系，调试区别于其他系统的独特之处。本文对田湾核电站3 号机组辐射监测系统调试进行分析，通过对系统供电、取样系统、就地仪表等工作过程中的关键点和技术要求进行论述，梳理逻辑顺序，并对调试过程中的重点问题进行梳理及关注，提高设备调试的灵活性，确保调试工作按照相关时间节点有条不紊地进行，对后续相关系统调试具有深远意义。