核电站便携式辐射仪表维修管理浅析

谢卫平

(江苏核电有限公司，江苏 连云港 222000)

引 言

随着核能的广泛应用，特别是我国的核电事业的大力发展，接触电离辐射的人数也越来越多，工作人员的辐射防护和安全备受关注。便携式辐射仪表是放射性工作人员监测作业现场辐射水平和个人剂量的重要工具，也是确保人员辐射安全的主要手段，仪表的性能关系到能否提供可靠、准确、及时的辐射剂量信息，以便工作人员采取及时有效的防护措施，免受伤害[1]。在核电站中，常用的便携式辐射仪表主要包括γ剂量率仪、表面污染监测仪、中子周围剂量当量率仪、直读式个人电子剂量计、空气污染监测仪和空气取样器等。仪表在使用过程中经常会因为工作人员操作不准确、仪表防护不当或者由于仪表元器件老化等原因导致仪表发生故障。故障的辐射仪表可能导致不准确的辐射测量数据，给工作人员的辐射安全带来严重的安全隐患，因此需要及时对发生故障的辐射仪表进行修复。

核电站使用的便携式辐射仪表种类较多，各类型仪表的结构复杂程度存在很大差异。仪表发生

故障位置的不同，导致仪表维修难度和维修所需时间也不一样，仪表修复后的性能验证方式也存在差异。制定合理的仪表维修管理策略方法，可以实现对故障辐射仪表维修工作的有效管控，同时可以提高故障仪表维修效率和仪表可用率。本文介绍的辐射仪表维修分级管理方式、典型故障仪表的维修方法，可以为同行电站和放射性相关单位在进行仪表维修工作管理和仪表维修时提供一定的参考。

1 核电站便携式辐射仪表维修管理简介

良好的仪表维修管理，可以提高仪表的可用率，减少仪表的配置数量，有效降低电站生产成本。仪表维修的效率，与仪表维修优先级、仪表修复验收方式等密切相关，仪表维修管理流程见图1。

图1 仪表维修管理流程Fig.1 Instrument maintenance management process

1.1 维修优先级介绍

维修优先级的制定需要结合工作现场对各类型仪表的需求、电站的仪表库存、维修的难度、维修后的验证等方面进行确定，好的维修优先级策略可以提高仪表的可用率，保障工作现场仪表使用需求。仪表维修优先分级见表1。

表1 仪表维修优先分级Tab.1 Instrument maintenance priority classification

从表1可以看出，优先1级的故障仪表维修级别最高，在维修时需要最先考虑和进行维修。除了表1中维修优先级的判断标准，还需要考虑电站备件、维修工具以及仪表修复后的测试验证能力等因素。

1.2 维修分级介绍

根据便携式辐射仪表的维修难度和对仪表计量特性的影响，将维修工作进行分级管理。维修分级见表2。

表2 维修分级Tab.2 Maintenance level

从表2可以看出，一级维修需要拆卸仪表外壳进行的维修，维修难度是最大的，需要投入的维修资源较多，对维修人员的技能要求也较高。二级维修和三级维修相对简单，维修时间短，能够较快的重新投入使用。

1.3 维修质量分级控制介绍

仪表维修使用的文件应实行受控分发，确保维修工作使用的程序、技术手册、原理图和接线图等相关文件是最新有效版本，维修工具和备件按照维修程序进行准备，维修的每一个步骤按照维修程序执行，确保维修工作规范、高效实施。针对不同的维修等级，需要制定与之相对应的验收手段及测试方法，以确保仪表经过维修后的性能满足使用需求。仪表维修验收分级见表3。

表3 仪表维修验收分级Tab.3 Instrument maintenance acceptance classification

从表3可以看出，仪表修复后的验收分级是与仪表维修分级一一对应的，验收分级是针对不同的维修部位和对仪表测量结果影响的大小进行制定的。

2 便携式辐射仪表典型故障维修方法

2.1 仪表设计防护能力不足导致仪表故障的维修方法

2.1.1 方法简介

按照核电站现场污染防护的要求，工作人员在辐射控制区内需要穿戴细纱手套，因此核电站配置的γ剂量率仪的功能键常常使用的是机械按钮。由于按钮设计缺陷和使用频度高，导致按钮破损的故障率一直处于较高的水平，通过更换按钮备件可以对仪表进行修复，但是严重影响仪表的可用率。为了提高仪表防护能力设计上的不足，选择使用弹性好、透明度高的硅胶材料设计制作专用仪表保护套(如图2所示)，以提高机械按钮的防护能力。

图2 某型号γ剂量率仪加装的专用保护套Fig.2 Special protective sleeve of a γ dose rate meter installed

高量程γ剂量率仪的线缆通过密封环与探头密封连接，在现场使用时由于探头的重量和剐蹭导致线缆从探头内拉出，造成仪表探头密封性失效并故障。该类型故障仪表通过更换密封圈和将线缆重新放入探头内仪表可以正常使用，但该维修方法无法彻底解决线缆从探头内拉出的故障，且严重影响仪表的可用率。为了解决仪表防护功能上设计的不足，选择使用与线缆和探头尺寸相匹配的热缩套管(如图3所示)，以提升仪表线缆和探头连接处的防护能力。

图3 某高量程γ剂量率仪在线缆和 探头连接处加装热缩套管Fig.3 Heat shrinkable sleeve at the connection between cable and probe of a high range γ dose-rate instrument

2.1.2 讨论

针对仪表防护能力不足的部位通过设计并增加辅助防护部件，可以大大的提高仪表的防护能力，减少仪表故障的发生。例如某型号γ剂量率仪通过加装专用保护套，仪表的按键故障下降了86%；某高量程γ剂量率仪通过在线缆和探头连接处加装热缩套管，从根本上解决了仪表线缆从探头内拉出的故障。但是该方法也存在使用的局限性，它主要适用于仪表外部结构防护能力设计的不足，不能针对仪表内部结构等其它故障。

2.2 软件运行方式导致仪表故障的维修方法

2.2.1 方法简介

移动式放射性碘监测仪的算法考虑了动态补偿[3]，如I-131定义能量窗为Window1，Window2(能量小于I-131)和Window3(能量大于I-131)为两个补偿能量窗，I-131体积活度的计数率计算公式为：

Ct=Window1-a1*Window2 -a2*window3

(1)

式(1)中，a1为Window2能量窗计数的修正系数，a2为Window3能量窗计数的修正系数。

I-131体积活度计算公式为：

Av=(Ct2-Ct1)/(Eff*ΔV)

(2)

式(2)中，Ct1为时间T1时刻Ct计数率，Ct2为时间T2时Ct计数率，ΔV为T2-T1时间段内的流量体积，Eff为探测效率。

在碘盒使用一段时间后，由于碘盒上可能已经累积有一定的放射性水平，重新开机后，监测仪表需要重新对测量值进行评估，可能会出现Ct2小于Ct1的情况，从而出现负值。为了消除负值的影响，可以选择先在清洁区域开机约半个小时，待设备稳定后再进行使用；或者通过软件激活并设置体积活度的最小值为0，以避免监测仪表启动时负值的出现。

2.2.2 讨论

通过对仪表软件运行方式进行优化，可以有效解决仪表由于运行方式导致的故障。但是该类方法适用范围较小，主要针对于测量方式、运行模式等可以通过运行软件进行设置的仪表，对于算法和运行模式固定的仪表不适用。除此之外，在使用该方法进行维修时，需要熟悉仪表软件各项参数设置的功能，对于影响测量结果的设置需要重新对仪表进行刻度。

2.3 仪表设计缺陷维修方法

2.3.1 方法简介

用于作业场所人员体表污染监测的表面污染监测仪，探头通过信号数据线与主机相连，由于仪表自身设计缺陷，数据线插头卡口太薄，数据线较粗且又是螺纹状，工作人员在使用时数据线存在伸缩和摆动，极易造成插头处数据线脱落。为了解决信号数据线插头设计缺陷，国内某核电厂选择了一款与接头尺寸一致的喉箍将插头部位进行紧固，以减少接头处数据线的受力(如图4所示)。

图4 数据线与插头连接处加装喉箍Fig.4 The connection between the data line and the plug is equipped with a throat hoop

2.3.2 讨论

针对仪表设计缺陷的部位通过增加辅助部件，可以有效减少仪表故障的发生，该方法适用范围较广。例如某型号表面污染监测仪通过在数据线与插头连接处加装喉箍，使插头处数据线脱落故障下降了95%。通过仪表维修人员对故障仪表维修部位、故障原因等进行统计分析，再针对容易导致仪表故障部件的设计进行分析，采取合理、有效的弥补设计缺陷措施，可以有效的减少仪表共性故障的发生。

2.4 仪表易老化元器件维修方法

2.4.1 方法简介

直读式个人电子剂量计是核电站配置数量最多的便携式辐射仪表，它主要用于监测放射性工作人员的受照剂量。该仪表尺寸较小，内部元器件紧凑，尤其是在仪表使用5年之后，内部部分元器件存在老化或者性能下降的情况开始增加，造成仪表无显示的故障率较高，而引起仪表无显示的主要原因是与显示有关的晶振和电容老化导致性能下降。在备件采购时，厂家往往不提供通用的电子元器件备件，只提供主板备件，如果从厂家采购备件将造成维修费用较高。为了对无显示故障仪表的维修，选择通过国内采购通用元器件备件进行更换，不仅对仪表进行了修复，还降低了维修成本。

2.4.2 讨论

针对元器件老化导致仪表故障的维修方式较简单，通过更换备件后仪表即可恢复正常工作。如果采用的是精细化维修，只需要针对性的更换老化的元器件，而不是更换整体备件，这样可以有效的降低维修成本。但是进行精细化维修，需要建立仪表故障排查指导文件体系，还需要仪表维修人员具有较高的维修技能，相应维修时间也会增加。为了节省维修时间，可以建立常见仪表故障对应元器件排查次序指导文件。

3 结 论

3.1 通过建立仪表维修优先级、故障仪表维修后验收分级制度，可以实现对故障仪表的分级管理，确保工作现场急用的辐射仪表得到优先维修，同时规范了仪表维修后验收标准，有效确保仪表维修后的计量性能满足使用需求。

3.2 开展针对仪表防护设计不足、仪表软件运行方式优化、仪表设计缺陷、仪表老化元器件更换的维修，不仅可以快速的修复故障仪表，还可以降低仪表共性故障发生率，以及降低维修成本。

3.3 针对使用频率不高、价格昂贵的仪表，考虑到仪表使用寿命，后续同行可以考虑建立资源共享机制，以提高仪表使用率，降低电站的生产成本。