簡述田灣核電站輻射監(jiān)測系統(tǒng)的任務(wù)和組成

傘振雷　王勇智　蘆相運(yùn)

【摘 要】本文對田灣核電站1、2號機(jī)組輻射監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行研究和分析，簡要論述電站輻射監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)置的任務(wù)和組成，重點對各子系統(tǒng)的組成和功能進(jìn)行分析論述。同時將論述核島、常規(guī)島及輔助系統(tǒng)的輻射監(jiān)測特點，確保核電站的安全運(yùn)行和工作人員及周圍居民免受超劑量輻照。

【關(guān)鍵詞】輻射監(jiān)測系統(tǒng)；探測器；γ活度；放射性

0 前言

田灣核電站是中俄兩國在加深政治互信、發(fā)展經(jīng)濟(jì)貿(mào)易、加強(qiáng)兩國戰(zhàn)略協(xié)作伙伴關(guān)系方針推動下，在核能領(lǐng)域開展的高科技合作，是兩國間迄今最大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)合作項目[1]。田灣核電站位于江蘇省連云港市連云區(qū)田灣，一期工程1、2號機(jī)組和二期工程3、4號機(jī)組均采用俄羅斯AES-91型核電機(jī)組。AES-91型壓水堆核電機(jī)組是俄羅斯在總結(jié)VVER型機(jī)組的設(shè)計、建造和運(yùn)行經(jīng)驗基礎(chǔ)上做出的改進(jìn)型設(shè)計，采用了一系列重要先進(jìn)設(shè)計和安全措施[2，3]。

田灣核電站ARMS系統(tǒng)是俄羅斯NITI研究院為配合實施田灣核電站全數(shù)字化儀控系統(tǒng)而新開發(fā)的全數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化輻射監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)用計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將整個核電站的所有輻射監(jiān)測儀表按不同的功能和不同的電源通道有機(jī)地組合起來，檢測儀表既相互獨立又相互聯(lián)系，使整個電廠的輻射水平處于多層及有效的全方位監(jiān)控之下。目前，這種設(shè)計在國內(nèi)核電站屬于首創(chuàng)，在國際上也達(dá)到了先進(jìn)水平[4-6]。核輻射探測器的規(guī)格型號諸多，目前田灣核電站機(jī)組輻射監(jiān)測系統(tǒng)常用的輻射探測器有三類：氣體探測器、閃爍探測器和半導(dǎo)體探測器。下面就田灣核電站的輻射監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)地介紹。

1 田灣核電站輻射監(jiān)測系統(tǒng)的組成

田灣核電站1、2號機(jī)組的輻射監(jiān)測系統(tǒng)（ARMS）按功能可分成以下幾個子系統(tǒng)：

（1）工藝輻射監(jiān)測子系統(tǒng)（APRMS）；

（2）場所輻射監(jiān)測子系統(tǒng)（ARSMS）；

（3）放射性污染監(jiān)測子系統(tǒng)（ARCMS）；

（4）個人劑量監(jiān)測子系統(tǒng)（AIDMS）；

（5）環(huán)境輻射監(jiān)測子系統(tǒng)（AREMS）。

輻射監(jiān)測系統(tǒng)從結(jié)構(gòu)上分成兩個層次：下層和上層。下層由就地儀表測量通道和電動控制單元及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成；上層（又稱綜合層）由數(shù)據(jù)采集和處理工控機(jī)以及終端工作站組成。從結(jié)構(gòu)的先后順序上來講，田灣核電站輻射監(jiān)測子系統(tǒng)主要包括：燃料包殼密封性監(jiān)測、一回路設(shè)備密封性監(jiān)測、內(nèi)層安全殼密封性監(jiān)測、放射性廢液、廢氣和廢物在正常運(yùn)行工況下的監(jiān)測、事故后通風(fēng)系統(tǒng)的監(jiān)測、排放水監(jiān)測、煙囪排氣監(jiān)測和廠房供暖系統(tǒng)（SBA）的泄漏監(jiān)測。

2 田灣核電站輻射監(jiān)測各子系統(tǒng)的組成及功能

2.1 燃料包殼密封性監(jiān)測

2.1.1 主回路冷卻劑活度監(jiān)測

一回路冷卻劑中裂變產(chǎn)物的活度是反映堆芯燃料元件包殼是否破損的重要參數(shù)，對主回路冷卻劑活度的監(jiān)測包括對主回路冷卻劑總γ體積活度（濃度）的連續(xù)監(jiān)測和對主回路冷卻劑的定期核素分析。

2.1.2 乏燃料水池（FAK）池水活度監(jiān)測

在乏燃料元件暫存期間，為了監(jiān)視燃料元件包殼的破損情況，在燃料水池冷卻器下游的取樣管道上設(shè)置了γ探測器（GLM201-1），來監(jiān)測池水的總γ體積活度。

2.1.3 安全殼噴淋系統(tǒng)活度監(jiān)測

分別在安全殼噴淋系統(tǒng)4個通道泵下游取樣管線上安裝有液體活度監(jiān)測儀（SAS201）。

2.2 一回路設(shè)備密封性監(jiān)測

2.2.1 主蒸汽管道γ輻射劑量和N-16活度監(jiān)測

蒸汽發(fā)生器的傳熱管破損時，主回路冷卻劑中的N-16以及放射性核素將進(jìn)入二回路系統(tǒng)，并隨之進(jìn)入主蒸汽管道。為監(jiān)視一回路放射性物質(zhì)泄漏到二回路，在主蒸汽管道旁設(shè)置4臺γ探測器（GIM204）連續(xù)監(jiān)測主蒸汽的γ劑量率；另外還在主蒸汽管道旁設(shè)置一臺N-16探測器（SGLM201）連續(xù)監(jiān)測主蒸汽中N-16的活度。

2.2.2 蒸汽發(fā)生器排污水（LCQ）活度監(jiān)測

蒸汽發(fā)生器排污水活度的變化也能反映蒸汽發(fā)生器傳熱管是否有破損及破損的程度，因此從每臺蒸汽發(fā)生器的排污管引出取樣管線至輻射監(jiān)測測量間，通過設(shè)置在管線上的γ探測器（GLM201-1）連續(xù)監(jiān)測蒸汽發(fā)生器排污水的總γ體積活度。

2.2.3 重要廠用水中間冷卻回路（KAA）的監(jiān)測

當(dāng)熱交換器的傳熱管破損時，被冷卻設(shè)備的放射性核素將會進(jìn)入冷卻水。從每列中間冷卻水回路的泵出口處引出取樣管線至輻射監(jiān)測測量間，通過每個房間設(shè)置的一臺探測器（GLM201-1）連續(xù)監(jiān)測設(shè)備冷卻水的體積活度。

2.2.4 安全殼負(fù)壓排氣（KLD10）的活度監(jiān)測

為了確定主回路系統(tǒng)壓力邊界（包括設(shè)備和管道）的完整性，從安全殼排氣管上引出取樣管線至人員閘門外通道，通過設(shè)置在管線上的兩臺探測器（ABPM201和IM201）連續(xù)監(jiān)測排氣中氣溶膠和碘的體積活度。

2.2.5 安全殼一回路重要設(shè)備冷卻通風(fēng)空氣監(jiān)測

為了確定一回路各重要設(shè)備的密封是否被破壞，從反應(yīng)堆豎井循環(huán)冷卻通風(fēng)（KLA10）、蒸汽發(fā)生器隔間循環(huán)冷卻通風(fēng)（KLA20）、控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)循環(huán)冷卻通風(fēng)（KLA30）和主泵電機(jī)間循環(huán)冷卻通風(fēng)（KLA50）的管道中引出取樣管線至安全殼外的輻射監(jiān)測測量間，通過設(shè)置在每根管線上的一臺探測器（NGM204）連續(xù)監(jiān)測排風(fēng)中惰性氣體的體積活度。

2.2.6 安全殼事故γ輻射劑量率

為了監(jiān)測由于事故引起大量裂變產(chǎn)物通過防護(hù)屏障向安全殼空間的泄漏，在安全殼+8.00和+34.00米有關(guān)區(qū)域分別設(shè)置了兩個高量程γ輻射探測器（GIM206），連續(xù)監(jiān)測由充滿安全殼空間的“放射性氣體云”所產(chǎn)生的劑量率。

2.3 內(nèi)層安全殼密封性監(jiān)測

為了確定事故后內(nèi)層安全殼的密封性，從雙層安全殼夾層兩套排氣系統(tǒng)（KLC11和KLC41）的管道上各引出兩根取樣管線至安全殼外的輻射監(jiān)測測量間，分別通過設(shè)置在管線上的氣溶膠-碘探測器（PIM204）和高量程惰性氣體探測器（NGM203），連續(xù)監(jiān)測排氣中氣溶膠、碘和惰性氣體的體積活度。

2.4 放射性廢液、廢氣和廢物在正常運(yùn)行工況下的監(jiān)測

2.4.1 放射性液體和氣體處理系統(tǒng)

a.地漏水處理系統(tǒng)（KPF）檢測糟和排放水的活度監(jiān)測；

b.放射性氣體處理系統(tǒng)（KPL30）排放氣體的活度監(jiān)測；

c.貯存罐通風(fēng)處理系統(tǒng)（KPL70）排氣的活度監(jiān)測；

d.凝結(jié)水離子交換處理系統(tǒng)（LDF）和機(jī)械凈化系統(tǒng)γ劑量率監(jiān)測。

2.4.2 非密封工藝房間的空氣取樣

通過移動式取樣監(jiān)測設(shè)備（ABPM201-M），對主回路輔助系統(tǒng)和其它放射性系統(tǒng)的設(shè)備所在房間的空氣進(jìn)行定期取樣，就地測量和記錄這些工藝房間空氣中氣溶膠的體積活度。

2.4.3 主通風(fēng)系統(tǒng)（KLE）放射性活度監(jiān)測

輔助廠房、安全廠房和安全殼夾層等控制區(qū)工藝房間的排風(fēng)由三條通風(fēng)管匯總后排入煙囪，每條通風(fēng)管上引出三根取樣管線至輻射監(jiān)測測量室，通過管線上分別設(shè)置的兩臺β探測器（ABPM201）和一臺γ探測器（IM201）連續(xù)監(jiān)測排氣中氣溶膠和碘的放射性活度。當(dāng)超過設(shè)定值時，由KLE20系統(tǒng)轉(zhuǎn)換到KLE30系統(tǒng)運(yùn)行。

2.4.4 蒸發(fā)器加熱蒸汽凝結(jié)水（KBC80）的活度監(jiān)測

當(dāng)蒸發(fā)器發(fā)生預(yù)計運(yùn)行事件（傳熱管破損）時，為了防止放射性核素可能隨加熱蒸汽凝結(jié)水進(jìn)入二回路，在KBC80系統(tǒng)冷卻器下游凝結(jié)水返回管上引出取樣管線至輻射監(jiān)測測量室，通過設(shè)置在管線上的一臺探測器（GLM201-1/3）連續(xù)監(jiān)測凝結(jié)水的放射性活度。

2.5 事故后通風(fēng)系統(tǒng)的監(jiān)測

2.5.1 安全殼環(huán)形空間應(yīng)急負(fù)壓系統(tǒng)（KLC）的排氣監(jiān)測

2.5.2 安全殼應(yīng)急維修強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)（KLD20）的排氣監(jiān)測

2.5.3 主控室（MCR）送風(fēng)系統(tǒng)（SAC）的放射性監(jiān)測

2.6 排放水監(jiān)測

2.6.1 重要廠用水排水監(jiān)測

在重要廠用水工藝系統(tǒng)（PEB）的排水暗溝（UQP）中，設(shè)置了兩臺浸入式γ閃爍探測器（GLM201-Im），連續(xù)監(jiān)測排水的體積活度。

2.6.2 地面排水監(jiān)測

在地面收集水系統(tǒng)（GUA）的排水泵房水池中，各安裝了一臺浸入式γ閃爍探測器（GLM201-Im），連續(xù)監(jiān)測排水的體積活度。

2.7 煙囪排氣監(jiān)測

從水平煙道中引出三條取樣管線，通過設(shè)置在每條管線上的氣溶膠（ABPM201）、碘（IM201）和惰性氣體探測器（NGM204），連續(xù)監(jiān)測排氣中放射性活度。三條取樣管線的測量通道是相互獨立的，其中一條正常運(yùn)行參數(shù)，另兩條為安全相關(guān)參數(shù)。

2.8 廠房供暖系統(tǒng)（SBA）的泄漏監(jiān)測

在廠房供暖系統(tǒng)熱交換器下游的管道上取樣至冷卻水泵房，通過設(shè)置在取樣管上的一臺液體γ活度探測器（GLM201-1/3）連續(xù)監(jiān)測供熱水的放射性活度。

3 結(jié)論

田灣核電站輻射監(jiān)測系統(tǒng)是為確保核電站的安全運(yùn)行和工作人員及周圍居民免受超劑量輻照而設(shè)置的。電站設(shè)置的輻射監(jiān)測儀表比較齊全，在線輻射監(jiān)測儀表的數(shù)量達(dá)到182臺套，對反應(yīng)堆三道屏障的放射性泄漏進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，了解各道屏障的完整性，能在早期診斷事故的苗子；對工藝設(shè)備的介質(zhì)放射性和周圍輻射場進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，對液態(tài)和氣態(tài)放射性流出物的濃度進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測，控制核電站向環(huán)境釋放的放射性總量；通過核電廠輻射環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)項目的建設(shè)，使核電廠的應(yīng)急工作環(huán)境滿足國家核安全局的通用技術(shù)要求。同時該監(jiān)測系統(tǒng)能增強(qiáng)核電廠周邊輻射環(huán)境監(jiān)測能力，能夠提供及時準(zhǔn)確的輻射環(huán)境應(yīng)急決策數(shù)據(jù)，幫助核電廠及時準(zhǔn)確地掌握核電廠周邊輻射環(huán)境的變化。本文通過對核電站輻射監(jiān)測系統(tǒng)（ARMS）的介紹，使人們對核電站保護(hù)屏障的完整性和有效性有一定的了解，對核電安全性的認(rèn)識進(jìn)一步提高。

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[責(zé)任編輯：湯靜]