AP1000輻射監測系統的研究

周曉寧，高寶寧

（中電投電力工程有限公司，上海200233）

0 概 述

AP1000儀控系統具有數字化控制和保護系統，集成在核電廠各個獨立的工藝流程系統中，為電廠的保護系統提供了統一的操作界面。AP1000儀控系統包含10個子系統，其中包括輻射監測系統（Radiation Monitoring System）。

1 輻射監測系統

輻射監測系統（RMS）的主要功能是對電廠的排出流進行監測，監測工藝過程中流質的輻射強度，同時，監測電站區域內的輻射強度，并不間斷地用數字進行顯示。

RMS系統包括的主要組件：單獨的工藝流、排出流、氣載放射性和場所輻射監測儀表，主要包括輻射探測器和專用就地輻射處理器；中央輻射處理器軟件，輻射監測系統的布置，如圖1所示。

輻射監測儀表主要用于監測反應堆3道安全屏障的完整性，監測工藝設備中介質的放射性及其場地周圍的輻射強度，連續監測液態和氣態排出物的放射性濃度，保證主控室的可居留性，對控制區人員出入口進行監測。

RMS系統采用中央輻射處理器進行集中控制。中央輻射處理器的主要功能是提供控制功能，與就地輻射處理器、系統控制臺和電站其它系統進行信號聯絡。處理系統中大容量存儲器可長期存儲采集到的數據，同時，數據通信鏈將信息傳輸到電站計算機網絡。通過控制臺，中央輻射處理器也可為電站其他人員提供訪問輻射監測儀表信息的途徑。

圖1 輻射監測系統圖

2 輻射監測系統的組成

AP1000輻射監測系統可用4種類型的監測方式，分別對工藝流、排出流、氣載放射性及區域內的輻射強度進行監測。

工藝輻射監測儀表可提供工藝流中放射性濃度上升的早期警告，并采取校正措施（自動或手動對高放信號響應后采取應對措施）。

排出流輻射監測儀表可提供電站排出流中放射性濃度上升的早期警告，并采取自動校正措施（或手動操作）。

氣載放射性監測儀表可警告電站工作人員存在有異常的氣載放射性濃度（如10CFR20中規定的高于10DAC－hour）。

場所輻射監測儀表用來提供電站特定區域有關γ輻射水平的信息，當這些區域的輻照率超過預定值時，立即發出聲光報警，警告現場的操作人員。

2.1 工藝輻射監測系統

2.1.1 蒸汽發生器排污水和非除鹽水活度監測

輻射監測器可連續測量蒸汽發生器排污水和非除鹽水的放射性物質濃度。測量污水凈化后的放射性，在非除鹽水排放到污水系統前，測量非除鹽水的放射性。若蒸汽發生器排污水中存在放射性物質，就表明蒸汽發生器傳熱管的一次側和二次側之間有破損。

2.1.2 設備冷卻水系統

檢測設備冷卻水的放射性物質濃度。如果設備冷卻水系統中出現放射性物質，表明從一回路到設備冷卻水系統熱交換器的二次側出現了泄漏。

2.1.3 廠用水系統

對核電廠內的排污水進行輻射監測，連續測量和記錄廠用水系統中排污水的放射性物質濃度。在該輻射監測儀表的上游，可就地簡單取樣。若核電廠內排污水中出現有放射性物質，則表明從一回路到設備冷卻水系統熱交換器的二次側出現了泄漏。

2.1.4 安全殼大氣

監測器對安全殼內空氣輻射濃度進行監測，能連續測量安全殼大氣中惰性氣體的濃度和13N／18F的濃度。通過單管嘴對安全殼內的大氣取樣，取樣時，應使所取樣品具有代表性，所以，取樣管所處的位置相當重要。應盡量減少樣品傳輸管線的管道彎頭，在取樣回路中，樣品需經過濾（去除影響測量效果的污染物），才能導入樣品室。檢測后，再釋放到安全殼大氣中，整個行程的驅動力來自取樣泵。監測儀表也可以測量溫度和壓力，這些參數用于計算標準條件下的放射性濃度。如果放射性物質濃度超過預定值，安全殼內的空氣輻射監測器將啟動主控室報警器。

2.1.5 主蒸汽管線

放置在主蒸汽管道上的輻射監測器，可連續測量主蒸汽管道中的放射性物質濃度。如果主蒸汽管道中有放射性物質存在，則蒸汽發生器一次側與二次側可能存在泄漏。若放射性物質濃度超過預定值，主蒸汽管道輻射監測器將啟動主控室報警器。在蒸汽發生器安全卸壓閥或電動卸壓閥打開的情況下，主蒸汽管道輻射監測器所測量到的放射性濃度的數據，用于計算釋放到環境中放射性物質的量值。

2.1.6 主控室送風管道

主控室送風管道輻射監測器（微粒探測器、碘探測器和惰性氣體探測器）是一種離線監測儀表，連續測量由核島非放射性通風處理單元供給主控室的空氣中含有的放射性物質濃度。技術支持中心的通風也由該供氣系統提供，部分氣源來自室外空氣。

2.1.7 安全殼空氣過濾排氣輻射監測器

安全殼內排氣經凈化后，由空氣過濾排氣輻射監測器監測排氣中的放射性物質濃度，該探測器放置于通風管道內部，位于空氣過濾單元的下游。同樣，當排氣中放射性氣體濃度超過預定值時，將啟動主控室報警器。

2.1.8 氣態放射性廢物排放輻射監測器

對于氣態放射性廢物排放的輻射監測，主要在系統到電廠煙囪這段流程中，測量需在排放物未到煙囪之前或被其它氣流稀釋之前完成，該探測器也是管內探測器，放置于排放管線內部。氣態放射性廢物系統常為間歇運行，大部分時間是不運行的。該系統投運時，運行方式為非能動形式，當廢氣通過滯留床，氪和氙就被滯留下來，然后再將廢氣排放至煙囪。當探測到的放射性氣體濃度超過預定值時，輻射監測器將啟動主控室報警器，并關閉排氣隔離閥，終止放射性氣體被排入煙囪。

2.1.9 一回路取樣系統液體樣品輻射監測器

對一回路取樣系統的液體樣品進行輻射監測，樣品在反應堆冷卻劑系統中采集。輻射監測器主要功能是顯示在設計基準事故或嚴重事故下樣品的輻射級別。如果樣品呈高輻射狀態，表明需要對樣品進行稀釋，以降低取樣或輸送樣品時對分析人員的輻射。當樣品中放射性物質濃度超過預定值時，一回路取樣系統液體樣品輻射監測器將關閉安全殼外隔離閥，隔離取樣流，啟動主控室報警器并就地報警，警示現場的運行人員。

2.1.10 一回路取樣系統氣體樣品輻射監測器

需對安全殼內的氣體進行監測，氣體輻射監測器將測量取自一回路系統中的樣品。該儀表用來指示氣體樣品中的放射性。當樣品中放射性物質濃度超過預定值時，一回路取樣系統液體樣品輻射監測器將啟動主控室報警器。

2.2 排出流輻射監測儀表

2.2.1 煙囪

煙囪是放射性物質排放到環境中的途徑之一。煙囪中設置了常規量程的輻射監測器 （包括微塵探測器和碘探測器及惰性氣體探測器），設置了擴展量程（事故量程）的輻射監測器，還設置了中間量程氣體探測器和高量程氣體探測器，可連續測量煙囪中的放射性物質濃度，煙囪監測系統的布置，如圖2所示。

圖2 煙囪取樣系統圖

在正常工況下，探測器在量程范圍內對煙囪進行取樣監測，煙囪輻射監測器是一個事故后監測器。若放射性濃度超過預定值，在主控室會有報警提示。煙囪輻射監測器采集的數據，是為排出流放射性釋放報告提供數據。

2.2.2 汽機島通風排氣

汽機島通風排氣輻射監測器是對凝汽器排氣及通風排氣進行監測，如管線中放射性物質的濃度超標，則系統中蒸汽發生器傳熱管可能發生破損，引起了一回路向二回路泄漏。對汽機島通風排氣輻射監測中，使用了2臺管道內探測器，以滿足量程要求，當探測有高放射性濃度時，該儀表啟動主控室報警，以便采取相應行動。

2.2.3 廢水排放

在廢水排放管線中，設置了廢水排放監測器。廢水排放監測器是一種離線監測儀表，當探測到的放射性濃度超過預定值時，該儀表將啟動主控室報警，并關閉汽輪機排水槽泵和水池輸送泵，運行人員也可手動將廢水排放切換至液態廢物系統中進行處理。對于汽輪機廠房外水池內的廢水，用水泵定期進行排放。按照廢水排放導則要求，輻射監測器將監測排放廢水的放射性濃度，為排放報告提供數據。

2.3 氣載放射性監測儀表

當氣載放射性濃度超過10DAC－hour（導出空氣濃度）時，氣載放射性輻射監測儀表會發出警告。某些氣載放射性輻射監測儀表能觸發通風系統的過濾器動作，具有執行工藝輻射監測儀表的功能。

2.3.1 燃料裝卸區排氣

對燃料裝卸區的排氣進行輻射監測，監測器位于排氣隔離擋板的上游，放置于排氣管道內部。當探測到的放射性濃度超過預定值時，啟動主控室報警，并關閉燃料裝卸區的供氣和排氣隔離擋板，打開燃料裝卸區到安全殼空氣過濾排氣單元的隔離擋板，同時，啟動安全殼空氣過濾排氣單元，讓燃料裝卸區到煙囪之間的排氣通過空氣過濾器。

2.3.2 輔助廠房排氣

輔助廠房排氣輻射監測器位于排氣隔離擋板的上游，探測器放置于管道內，當探測到的放射性濃度超過預定值時，啟動主控室報警器，并關閉輔助廠房供氣和排氣的隔離擋板，打開輔助廠房到安全殼空氣過濾排氣單元的隔離擋板，啟動安全殼空氣過濾排氣單元，讓輔助廠房到煙囪之間的排氣通過空氣過濾器。

2.3.3 附屬廠房排氣

附屬廠房排氣輻射監測器也是管內探測器，位于排氣隔離擋板的上游，當探測到的放射性濃度超過預定值時，啟動主控室報警器，關閉附屬廠房供氣和排氣隔離擋板，打開附屬廠房到安全殼空氣過濾排氣單元的隔離擋板，并啟動安全殼空氣過濾排氣單元。

2.3.4 保健物理室和熱機檢修車間排氣

設置于保健物理室和熱機檢修車間的排氣輻射監測器是一個離線監測儀表，位于排氣風扇的下游，其探測器為微粒探測器。當探測到的放射性濃度超過預定值時，將啟動主控室報警器。

2.3.5 放射性廢物廠房排氣

設置于放射性廢物廠房的排氣輻射監測器也是一個離線監測儀表，位于排氣風扇的下游，其探測器為微粒探測器。當放射性濃度超過預定值時，啟動主控室報警器。

2.4 場所輻射監測儀表

場所輻射監測儀表提供的數據，可作為保健物理規程中人員和場所輻射調查條款的補充。場所輻射監測儀表具有報警、顯示和數據存儲能力。這些儀表位于探測器附近，或布置于易見燈光報警的位置。主控室中也有數值顯示和報警器。

3 結 語

AP1000輻射監測系統在儀控系統中具有重要的作用，RMS監測系統保證了核電站反應堆的安全運行。RMS系統通過對工藝過程中排出流的輻射監測及場所輻射強度的監測，當發生異常工況時，能迅速觸發報警器，同時對輻射物質進行安全隔離，有效地保障了核電系統的安全運行。