紅沿河核電站環境輻射監測系統的應用與改進

唐毅

摘 要：文章介紹了紅沿河核電站環境輻射監測系統功能與組成，結合應急演習實踐簡析該系統在應急輻射環境監測中的應用。在日本福島事故后，紅沿河核電站參考國際上先進的監測技術，將環境輻射監測系統進行改進，增配了基于無線自組網絡進行數據傳輸的可移動式輻射連續監測等設備，進一步加強了應急環境監測的能力建設和技術實力。

關鍵詞：環境輻射監測；應用；改進

中圖分類號：TL75+1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）08-0057-02

根據國標6249-2011中的要求，在核電站運行期間的常規環境輻射監測需要監測周圍20 km范圍內的環境輻射劑量水平。紅沿河核電站建成了環境輻射連續監測系統，以便于評價核電站控制放射性物質向環境釋放的設施的效能，檢驗核電站周圍的環境介質是否符合環境標準和有關限值；估算環境中輻射與放射性物質對公眾產生的照射劑量和潛在的照射劑量；并為應急事故期間制定應急方案提供決策的依據等。

1 系統的組成與主要功能

環境輻射系統由外圍監測設施（環境γ輻射監測站、氣象站、環境監測車）、通訊網絡和中央站組成。

①環境γ輻射監測站連續記錄廠區周圍環境γ輻射數據，獲取氣溶膠、碘和雨水的樣品，測量環境γ輻射監測站降雨量，當γ輻射劑量率超過閾值時產生報警。

②氣象站測量、采集、記錄和發送現場風向、風速、溫度和濕度等氣象數據用于計算、評價核電廠氣態放射性物質排放對該地區環境的影響；事故情況下，提供實時氣象參數以便制定和執行應急措施。

③環境監測車在核電廠正常運行期間，環境監測車作為移動式的環境輻射監測站，定期地對核電廠周圍環境γ輻射進行巡測。

④通訊網絡為有線和無線兩種方式互為備用。有線通訊廠內子站采用光纖，廠外采用ADSL專線；無線通訊廠內外都采用GPRS傳輸。

⑤中央站連續采集、處理和記錄環境γ輻射、氣象及環境監測車的數據；發送處理后的數據到主控室和應急指揮中心；接收并處理監測站故障報警、電源故障報警及超閾值報警信號。

2 當前配置及運行情況

2.1 環境輻射監測系統配置情況

中央站主要由服務器及若干工業計算機組成，承擔著數據接收發送處理存儲等任務。

環境γ輻射監測子站共有12個， 廠內站7個（分別為AS1 檔案樓；AS2廠區東門；AS3培訓中心；AS4武警平臺；AS5UA門；AS6 排水口；AS7 220開關站），廠外站5個（分別為BS1老漁窩；BS2程家溝；BS3前大地；BS4大衣屯；BS5 紅沿河鎮）。

環境監測子站設備配置，見表1。

2.2 環境輻射監測系統運行

環境輻射監測系統是電廠正常運行和事故期間環境輻射監測的重要組成部分，由中央站和12個γ輻射監測子站組成。每個子站配備了GM計數管型γ輻射探測器進行連續監測，監測數據通過有線和無線傳輸方式傳至中央站，從而實現對廠區10 km范圍環境γ輻射水平的在線監測。

為保證系統運行和探測器性能的可靠性，制定了一系列的質量保證措施，見表2。

環境輻射監測系統的所有周期測試工作都按時完成，結果符合要求。

經過3年的調試和運行，環境輻射監測系統總體運行情況良好，數據獲取率達99.7%。監測的環境輻射數據處于本底漲落范圍內。但設備開始老化，測量儀表等設備及系統軟件的故障率都有所增加，同時，備件的采購相對滯后，從而導致有些故障不能及時解決。

障率都有所增加，同時，備件的采購相對滯后，從而導致有些故障不能及時解決。

針對系統在運行和維護方面存在的問題，經協商制定了增加預防性維修和完善備件管理兩項措施，同時，積極在國內市場尋找可以替代的設備，以克服目前系統設備采購來源單一，不但昂貴而且采購時間長的缺點。

3 應急環境監測中的應用

結合紅沿河核電站1號機首次應急演習，環境輻射監測系統在應急監測中的的應用主要體現在以下幾個方面。

3.1 可作早期預警監測

環境輻射監測系統能自動、實時、在線連續的監測廠區周圍環境γ輻射數據，在事故早期能夠快速響應，通過γ輻射及氣象連續在線監測可及時發現環境輻射的異常變化，并快速 將報警信息實時傳送至應急指揮中心及主控室。

3.2 承擔應急監測任務

在事故早期的主要任務是對煙羽的追蹤和監測，環境輻射監測站和氣象站能夠連續提供固定方位的監測數據；環境監測車能夠快速前往指定地點，沿指定的路線進行劑量率測量。同時系統還能通過包含事故區域地理信息的數字地圖將核電廠區及周邊的情況實時標繪在應急指揮中心的計算機上。車上配置了多種便攜式儀器（包括環境γ輻射監測儀、便攜式γ譜儀，表面污染儀等），可快速、及時在就地測量α、β表面沾污的測量及γ核素的測量。

應急環境監測承擔大量的采樣任務，環境γ輻射監測站設有在線取樣系統，可以采集氣溶膠及氣碘樣品。環境監測車也配置氣溶膠取樣裝置，可以及時前往指定位置承擔氣溶膠及碘樣品采集、TLD的布放及土壤等的采樣任務。

3.3 為恢復措施及后果評價提供技術依據

通過環境輻射監測系統可以獲得有關事故產生的輻射后果的數據，包括氣象數據中的風速風向，環境γ劑量率等，監測車便攜式儀表可以獲得地面沉積γ劑量率及γ核素分析結果，判斷受污染的區域和程度。

為判定事故性質和等級、查明事故源項、評價事故影響后果、基于操作干預水平決定應急防護行動和干預、協助阻止輻射污染擴散、制定處置方案和采取恢復措施等工作提供技術依據和評價基礎。

4 PF后系統的改進措施

4.1 增加基于無線電自組網絡的可移動式輻射連續監測 設備

事故狀態下，放射性污染的擴散是隨氣象和地形條件不斷變化的，應急監測應該是一種動態的實時監測，固定γ輻射劑量率連續監測站和監測車的巡檢往往不能滿足獲取環境敏感點實時的放射性污染數據要求；極端的外部環境條件也可能使通訊、電力中斷。

因此，紅沿河核電站開展了基于無線電自組網絡進行數據傳輸的可移動式輻射連續監測設備作為環境輻射監測系統的備用。該套設備共有三個部分：移動式集成探測器、數據處理中心和無線接收裝置。

移動式集成探測器上集成了GM計數管、風速風向傳感器、電源和無線電發送裝置，探頭采用了SAPHYMO公司的XL2-2型GM計數管量程范圍為10 nSv/h-10 Sv/h，同時探頭將數據由自帶無線電發送裝置發出。

無線電接收裝置shortlink receiver主要包括天線塔和接收器，在應急情況下可迅速將天線搭建在應急指揮中心樓頂，接收器布置在樓內，通過電纜連接數據處理中心服務器PDC。無線電接收裝置配置有抗震外殼保護，具有較高的抗震等級。信號接收范圍為20 km，場外部分地區處于山區信號較弱，后配置了信號增強設備。

數據處理中心可以處理接收裝置接收到的數據并可以查看當前移動式集成探測器的狀態，并將數據傳輸至應急指揮中心。

4.2 增加一輛環境監測車

考慮環境監測車可能因設備故障而無法及時執行環境監測功能的風險，至少應設置兩輛環境監測車互為備用，符合設備冗余的原則。另根據紅沿河核電廠應急巡測路線的設計，在核事故早期，兩輛環境監測車分別負責廠址附近和事故實際風向下風向進行應急監測和采樣，從而盡早監測處放射性煙羽的擴散方向和范圍。

在核事故中期乃至晚期，在應急監測數據獲取不那么迫切的條件下，一輛環境監測車可負責5 km范圍內的應急監測和采樣，另一輛環境監測車可負責5～10 km范圍內的應急監測和采樣。新環境監測越野車配置了一臺碘化鈉γ譜儀，以便在事故發生后前往下風向污染區中分辨煙羽中的核素。

5 結 語

紅沿河核電站環境輻射監測系統經過使用積累了大量工作經驗，并通過應急演習印證了其在應急監測中的重要作用。福島事故后參考國際上先進的監測技術，增加了基于無線電自組網絡的可移動式輻射連續監測設備和新環境監測越野車。這樣就降低了系統在極端環境條件下的失效的風險，符合冗余配置的原則，進一步加強了紅沿河核電站應急環境監測能力建設和技術實力。

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