田灣核電站輻射監(jiān)測系統(tǒng)調(diào)試實(shí)踐

傘振雷

（中核檢修有限公司 連云港分公司，江蘇 連云港 222002）

0 引言

田灣核電站輻射監(jiān)測系統(tǒng)（Automated Radiation Monitoring System，簡稱ARMS 系統(tǒng)）是俄羅斯設(shè)計(jì)院為配合實(shí)施田灣核電站全數(shù)字化儀控系統(tǒng)而新開發(fā)的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化輻射監(jiān)測系統(tǒng)[1]。該系統(tǒng)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將整個(gè)電站所有的輻射監(jiān)測儀表按不同功能和不同的電源通道有機(jī)地組合起來，既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系，使整個(gè)電廠的輻射水平處于多層及有效的全方位監(jiān)控之下[2-4]。系統(tǒng)通道遠(yuǎn)多于國內(nèi)其他核電站，且設(shè)計(jì)理念也有所差異，ARMS 系統(tǒng)具有自動(dòng)化測量、數(shù)字控制和顯示，大部分通道在正常運(yùn)行工況連續(xù)監(jiān)測，以聲光信號報(bào)警、響應(yīng)快速等特點(diǎn)，能為核安全監(jiān)督和輻射安全及時(shí)提供信息[5-7]。

根據(jù)ARMS 系統(tǒng)設(shè)備安裝順序及調(diào)試實(shí)踐，本文從供電系統(tǒng)調(diào)試→取樣系統(tǒng)調(diào)試→就地儀表調(diào)試→系統(tǒng)綜合聯(lián)調(diào)的邏輯關(guān)系進(jìn)行論述。同時(shí)，結(jié)合ARMS 設(shè)備系統(tǒng)特點(diǎn)，在調(diào)試過程中還需注意放射源的使用和管理、設(shè)備的成品保護(hù)及調(diào)試期間人員的安排、配合等工作。由于ARMS 設(shè)備也涵蓋了通訊、機(jī)械等多個(gè)專業(yè)，因而對ARMS 系統(tǒng)必須采取科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼{(diào)試策略，才能保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行。

1 ARMS系統(tǒng)供電設(shè)備調(diào)試

輻射監(jiān)測系統(tǒng)（ARMS）設(shè)計(jì)了單獨(dú)的供電網(wǎng)絡(luò)，從上游供電母線接入ARMS 的供電柜后由供電柜再向整個(gè)ARMS 系統(tǒng)就地供電端子箱供電（見圖1）。ARMS 供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)如下功能：給ARMS 設(shè)備提供交流電源；在主電源失電時(shí)自動(dòng)切換至備用供電源；當(dāng)供電線路出現(xiàn)短路時(shí)自動(dòng)斷電。

圖1 ARMS系統(tǒng)供電網(wǎng)絡(luò)示意圖Fig.1 Schematic diagram of ARMS power supply network

整個(gè)供電系統(tǒng)設(shè)備包括6 個(gè)供電柜，61 個(gè)供電GE 端子箱，288 根動(dòng)力電纜（含上游供電母線17 根）。供電柜全部裝配在控制廠房23m 和30m，供電端子箱與設(shè)備安裝位置就位，遍布控制廠房、輔助廠房、安全廠房以及服務(wù)廠房等。根據(jù)設(shè)備的特點(diǎn)，在對供電柜開始調(diào)試前，采取提前介入方法，為后續(xù)儀表的通電測試提供先決條件并優(yōu)化工期。在供電柜未通電前，對供電柜進(jìn)行測試，檢查供電線路接線是否正確，從母線開關(guān)柜到ARMS 供電柜、ARMS 供電柜內(nèi)部接線、ARMS 就地供電端子箱接線、就地各用戶設(shè)備接線等。檢查各供電線路相線之間、相線與零線、相線/零線與接地之間的電阻值滿足＞0.5MΩ。當(dāng)供電柜帶電情況下，調(diào)試從母線開關(guān)柜逐一對每個(gè)供電柜依次送主路和備用路電源，確認(rèn)供電柜主路和備用路輸入已帶電，供電柜對應(yīng)的每個(gè)輸出分路已帶電，供電柜面板上的輸入和輸出指示燈處于對應(yīng)狀態(tài)。當(dāng)從母線供電柜切斷輸往ARMS 供電柜主路輸入電源，重點(diǎn)檢查和測試供電柜自動(dòng)切換功能，此時(shí)備用電源應(yīng)自動(dòng)接入，供電柜輸出正常，不應(yīng)出現(xiàn)電源中斷現(xiàn)象。同時(shí)，當(dāng)母線供電柜恢復(fù)往ARMS 供電柜主路輸入電源，相關(guān)供電柜輸入自動(dòng)切換回主路電源供電，電源柜輸出正常，不應(yīng)出現(xiàn)電源中斷現(xiàn)象。

在整個(gè)供電系統(tǒng)調(diào)試過程中容易出現(xiàn)問題，若設(shè)備安裝完畢之后開始調(diào)試不利于優(yōu)化工期，也不利于較早的發(fā)現(xiàn)一些調(diào)試缺陷。例如：在系統(tǒng)下層就地儀表組裝完成后進(jìn)行調(diào)試，出現(xiàn)系統(tǒng)的正式電無法正常使用，排查發(fā)現(xiàn)施工單位未意識到供電對設(shè)備施工進(jìn)度的重要性，在具體操作過程中落實(shí)不到位，為確保整體工作按進(jìn)度進(jìn)行，常出現(xiàn)申請臨時(shí)電的情況，這將導(dǎo)致觸電風(fēng)險(xiǎn)和工作量增大。所以調(diào)試人員應(yīng)提前介入，讓現(xiàn)場施工為調(diào)試工作創(chuàng)造先決條件，調(diào)試變得有計(jì)劃，也避免調(diào)試出現(xiàn)誤工現(xiàn)象。

2 ARMS系統(tǒng)取樣調(diào)試

輻射監(jiān)測系統(tǒng)取樣系統(tǒng)和供電系統(tǒng)一樣，有著近乎同等重要的位置。系統(tǒng)對氣體和液體工藝介質(zhì)進(jìn)行放射性測量，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了專門的氣體和液體取樣回路。氣體的取樣通過空壓機(jī)產(chǎn)生負(fù)壓來實(shí)現(xiàn)，液體的取樣通過工藝系統(tǒng)取樣端和返回端的壓差來自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。在3 號機(jī)組取樣系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，設(shè)備安裝進(jìn)度相對滯后，安裝單位未梳理好開工的先后順序以及其中的邏輯關(guān)系。例如：氣體取樣調(diào)試出現(xiàn)風(fēng)管保溫已完工，液體取樣工藝管道已經(jīng)有介質(zhì)，但取樣點(diǎn)還未固定好位置的情況。在4 號機(jī)取樣系統(tǒng)調(diào)試時(shí)，當(dāng)工藝系統(tǒng)具備條件，調(diào)試工程師及時(shí)向施工單位提出要求，并且對78 個(gè)取樣點(diǎn)進(jìn)行跟蹤推進(jìn)，避免影響工期。

系統(tǒng)取樣調(diào)試時(shí)，除了取樣點(diǎn)，壓縮機(jī)調(diào)試也是重點(diǎn)關(guān)注對象。通過在3 號機(jī)空壓機(jī)調(diào)試中發(fā)現(xiàn)的問題，在4號機(jī)空壓機(jī)通電調(diào)試前對電氣箱的電氣接地、絕緣特性及接線正確性，空壓機(jī)機(jī)械特性要進(jìn)行全面檢查，機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)是否出現(xiàn)卡澀，啟動(dòng)前添加壓縮機(jī)的潤滑油；在空壓機(jī)短時(shí)帶載測試時(shí)，重點(diǎn)檢查空壓機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向、壓縮機(jī)出入口的壓差，在無冷卻水供應(yīng)情況下壓縮機(jī)腔室表面溫度、振動(dòng)等；當(dāng)開啟空壓機(jī)冷卻水裝置，將空壓機(jī)電氣控制系統(tǒng)切換至自動(dòng)模式，檢查空壓機(jī)的自動(dòng)切換及連續(xù)運(yùn)行的穩(wěn)定性。在取樣系統(tǒng)調(diào)試中，液體取樣回路調(diào)試的前提是工藝系統(tǒng)狀態(tài)，氣體取樣回路的前提就是壓縮機(jī)的投用。

3 ARMS系統(tǒng)就地儀表調(diào)試

ARMS 下層測量設(shè)備均為智能化儀表，主要由探測器、就地處理單元和端子箱組成。監(jiān)測儀通過取樣管路將系統(tǒng)介質(zhì)引入儀表的測量腔室進(jìn)行放射性活度測量并產(chǎn)生實(shí)時(shí)測量數(shù)據(jù)，儀表能連續(xù)監(jiān)測通過測量腔室介質(zhì)的放射性活度，探測器采集輻射和熱工變量（活度、核素成份、劑量率、流量、溫度、壓力等），就地處理單元對來自探測器的信號進(jìn)行綜合計(jì)算和處理后，將儀表的測量信息送入儀表的接線箱，接線箱通過不同方式將信號輸出，確保相關(guān)工藝系統(tǒng)的放射性水平和放射性氣體排放控制在規(guī)定的限值范圍之內(nèi)（見圖2）。

圖2 ARMS儀表示意圖Fig.2 ARMS Instrument diagram

就地儀表作為輻射監(jiān)測系統(tǒng)調(diào)試的核心部分，通過在3#機(jī)組調(diào)試的實(shí)踐，在4#機(jī)組對就地儀表調(diào)試前應(yīng)做好充足的準(zhǔn)備工作，避免在調(diào)試過程中因準(zhǔn)備不足造成延誤工期的現(xiàn)象。調(diào)試前準(zhǔn)備工作主要包括：調(diào)試工具和輻射防護(hù)工作票。調(diào)試工具包括：筆記本電腦、RS485/USB 適配器及電纜、儀表維護(hù)應(yīng)用軟件、標(biāo)定用放射源及對應(yīng)支架、萬用表等；通電后，確認(rèn)儀表通過自檢測試，將筆記本電腦和儀表建立連接，把標(biāo)定放射源及源支架放置于既定位置進(jìn)行儀表標(biāo)定；對于不同型號的儀表，若需要進(jìn)行能譜測量，需要對儀表進(jìn)行能量和效率刻度。若儀表無能譜測量，則只需進(jìn)行效率刻度即可。能量刻度是通過已知核素的射線能量來檢查和確定儀表道址的線性系數(shù)，保證儀表通過能量能準(zhǔn)確識別核素。效率刻度是通過已知核素的活度和儀表探測到的射線計(jì)數(shù)來確定某能量范圍內(nèi)儀表的效率系統(tǒng)，保證儀表能準(zhǔn)確測量放射性活度，即通過能量和效率刻度來分別保證儀表定性和定量分析的準(zhǔn)確性。

4 ARMS系統(tǒng)綜合調(diào)試

輻射監(jiān)測系統(tǒng)綜合調(diào)試是檢驗(yàn)整個(gè)系統(tǒng)可用性的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)，而且上層系統(tǒng)接口眾多，又包括本系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)子系統(tǒng)的接口以及和外系統(tǒng)的接口，若有一個(gè)接口被忽視就會(huì)對整個(gè)系統(tǒng)的投運(yùn)造成影響。系統(tǒng)上層網(wǎng)絡(luò)的打通就是一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)，相關(guān)協(xié)調(diào)工作就顯得尤為重要。系統(tǒng)下層儀表每一個(gè)信號以及系統(tǒng)間傳輸?shù)拿恳粋€(gè)信息都要逐項(xiàng)進(jìn)行驗(yàn)證，不然儀表可靠性無法保證，畫面監(jiān)測就失去了意義。例如：監(jiān)控畫面從就地儀表上采集的信號量程范圍不一致或是應(yīng)該從儀表主信道采集卻錯(cuò)誤地采集了輔信道的信號，造成信號采集失敗，并且?guī)砀淖儽韰?shù)的風(fēng)險(xiǎn)。因監(jiān)控畫面與工藝系統(tǒng)不一致，造成主控監(jiān)盤人員錯(cuò)誤地認(rèn)為儀表的安裝位置。

5 調(diào)試期間放射源管理及人員防護(hù)

輻射監(jiān)測就地儀表調(diào)試最常用的特殊工具就是放射源，系統(tǒng)配備的標(biāo)定放射源多達(dá)50 幾枚，部分放射源活度還較大，如用于事故后儀表檢查的Cs-137 放射源活度為0.6Ci左右（見圖3）。田灣3 機(jī)組一百多臺(tái)儀表，調(diào)試期間需要經(jīng)常使用放射源，因此具有現(xiàn)場輻射風(fēng)險(xiǎn)。在調(diào)試前期，人員需經(jīng)過操作放射源的授權(quán)培訓(xùn)（主要為活度較高的Gamma 和中子源），并取得放射源操作許可證。同時(shí)，根據(jù)放射源管理規(guī)定，建立雙人雙鎖制度。

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

放射源屬于監(jiān)管嚴(yán)格的物項(xiàng)，操作放射源都有專人操作，對于體積較小的放射源，在調(diào)試過程中還需要防止異物和丟失事件的發(fā)生。調(diào)試期間由于個(gè)人劑量監(jiān)測系統(tǒng)沒有投運(yùn)，因而必須配備電子劑量計(jì)和便攜式儀表以監(jiān)測人員劑量數(shù)據(jù)。

6 調(diào)試計(jì)劃安排和人員配合

在調(diào)試期間，調(diào)試工程師必須與各施工接口單位提前討論確定下一步的調(diào)試工作計(jì)劃，工作負(fù)責(zé)人對一周內(nèi)每天的工作內(nèi)容必須明確，例如需要開通調(diào)試設(shè)備，具體的工作內(nèi)容、需要準(zhǔn)備的調(diào)試工具（包括放射源），以便提前做好準(zhǔn)備，保證調(diào)試工作順利有序開展。對于某些調(diào)試工作，需提前與施工單位人員配合進(jìn)行設(shè)備調(diào)試，以便及時(shí)處理調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)的問題（例如：電纜的重新端接、取樣回路泄漏等）。調(diào)試成員要及時(shí)反饋和持續(xù)跟蹤，同時(shí)要提出問題的解決方案和處理思路，對于調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)的問題要及時(shí)記錄，調(diào)試過程是學(xué)習(xí)和掌握系統(tǒng)，積累工作經(jīng)驗(yàn)的很好機(jī)會(huì)，調(diào)試人員應(yīng)珍惜利用這個(gè)難得的機(jī)會(huì)，不斷提升自己的專業(yè)技術(shù)水平，將技術(shù)做成一門藝術(shù)。

7 系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的成品保護(hù)

調(diào)試期間對儀控設(shè)備應(yīng)實(shí)施防塵措施，避免灰塵進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部而造成設(shè)備損壞。氣體或液體設(shè)備在連接到取樣回路之前，應(yīng)先對取樣回路進(jìn)行沖洗，保證調(diào)試期間管路中殘留的介質(zhì)不進(jìn)入測量設(shè)備而使其損壞。承壓回路必須按要求進(jìn)行打壓試驗(yàn)，這些必須作為設(shè)備調(diào)試前的必要條件。調(diào)試期間，因通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)沒有投運(yùn)，設(shè)備所在房間往往環(huán)境條件差，在炎熱的夏季，潮濕的空氣遇到冷的取樣管線，容易在管線外壁上冷凝產(chǎn)生含鹽冷凝水，冷凝水會(huì)沿著垂直的管道流入測量室，從而損壞測量室的探頭（3#機(jī)組的NaI 探頭在調(diào)試期間損壞的故障率較高）。對這類設(shè)備需要給探測器增加防水，對于這類設(shè)備，應(yīng)及時(shí)采取對探測器增加防水措施并定期開展巡檢工作。

8 結(jié)論

核電站輻射監(jiān)測系統(tǒng)作為一個(gè)獨(dú)立儀控體系，調(diào)試區(qū)別于其他系統(tǒng)的獨(dú)特之處。本文對田灣核電站3 號機(jī)組輻射監(jiān)測系統(tǒng)調(diào)試進(jìn)行分析，通過對系統(tǒng)供電、取樣系統(tǒng)、就地儀表等工作過程中的關(guān)鍵點(diǎn)和技術(shù)要求進(jìn)行論述，梳理邏輯順序，并對調(diào)試過程中的重點(diǎn)問題進(jìn)行梳理及關(guān)注，提高設(shè)備調(diào)試的靈活性，確保調(diào)試工作按照相關(guān)時(shí)間節(jié)點(diǎn)有條不紊地進(jìn)行，對后續(xù)相關(guān)系統(tǒng)調(diào)試具有深遠(yuǎn)意義。