防城港核電廠外圍輻射環境自動監測系統介紹

毛位新

【摘 要】為了對防城港核電廠外圍輻射環境進行監督性監測，在核電廠外圍建設了12個輻射環境自動監測站，進行γ輻射劑量率連續監測和樣品采集分析。監測系統具有數據采集、傳輸、存儲、統計等功能，該系統目前運行穩定、可靠。

【關鍵詞】防城港核電廠；監督性監測；γ輻射

【中圖分類號】X837 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2018）03-0138-03

隨著社會經濟的快速發展，人們對能源的需求越來越大。核電作為一種清潔能源，在發達國家被廣泛地使用，國內近年來在沿海地區也建設了不少核電站。發展核電不僅可以改變能源結構，保證社會能源需求，因其不產生二氧化碳、二氧化硫等氣體，還可以減少溫室氣體的排放。為了監測核電站對周圍環境的影響，需要對周圍環境進行監督性監測[1-3]。建立輻射環境自動監測系統有利于對核電站周圍環境進行監測，掌握大量原始數據，從而進行影響分析。本文主要介紹該系統監測點位和監測項目及數據集成系統等。

1 概論

防城港核電站位于廣西壯族自治區防城港市企沙半島東側，規劃建設6臺百萬千瓦級核電機組，一期工程為2臺單機容量為108萬kW的CPR1000壓水堆核電機組。1號機組于2016年1月1日投入商業運行，2號機組于2016年10月1日投入商業運行。由于核電站是核燃料可控鏈式反應釋放熱能進行發電，在該反應中會產生裂變產物和活化產物，少量人工放射性核素會隨著氣態或者液態流出物排放到外界環境中，對于人工放射性核素的排放，國家環境保護主管部門對相應放射性核素的排放量進行了限制。

為了對防城港核電廠外圍輻射環境進行監督性監測，根據《核電廠輻射環境現場監督性監測系統建設具體技術要求（試行）》的規定[4]，在核電廠周圍建立了12個輻射環境自動監測站（簡稱監測子站），主要實現γ輻射劑量率連續監測，空氣樣品采集和氣象數據的監測，實時監測數據經過加密，通過網絡設備和聯通專網實時傳輸至前沿站數據中心和省數據匯總中心進行存儲、統計、分析。根據監測數據的變化，可以有效地掌握核電廠外圍輻射環境的變化情況。

2 監測點位和監測項目

2.1 監測點位

監測點位的選址原則上是以核電廠為中心，16個方位均應考慮布點，同時根據核電廠址的氣象條件，在主導下風向、次主導風向、關鍵居民組適當增加監測點位，沿海核電站靠海一側可以不設監測站點。根據以上原則，防城港核電廠外圍輻射環境監測系統建立了12個監測子站，分別是紅沙村、金桂紙業、仙人島、沙螺寮、簕山、供水站、東興、進場道路、山口村、前沿站、老屋隊、火筒徑，9個監測子站位于10 km范圍內，由于防城港市與越南交界，所以在兩國交界的東興市設立了1個監測點位。監測子站點位分布圖如圖1所示。

前沿站監測子站位于前沿站分析實驗室院內，前沿站有環境分析實驗室和流出物分析實驗室，配備了γ能譜儀、總α/β低本底計數儀、液體閃爍體譜儀等儀器設備，具備樣品的處理和分析能力。

2.2 監測項目

按照《核電廠環境輻射現場監督性監測系統建設規范（試行）》的要求，監測子站連續實時監測核電廠外圍環境γ劑量率、γ能譜、風速風向、溫濕度、雨量、氣壓等氣象條件，并根據制訂的監測方案定點定期采集大氣氣溶膠、碘、大氣氚和碳、干濕沉降等樣品。各監測子站儀器配置見表1。

3 監測系統的組成

3.1 監測子站

12個監測子站中，有10個采用的是磚混結構的站房，另外2個采用的是密封方艙站房，部分儀器設備布設在站房頂，各設備相互間留有足夠的空間，防止相互干擾。紅沙、沙螺寮、山口村3個站點與防城港核電廠的KRS系統共站，可以進行數據比對。每個監測子站按照監測項目的不同配備相應的儀器設備。

環境γ輻射水平監測是監測子站和監測系統的核心部分，對監測數據的有效性、準確性和獲取率均有很高要求。監測儀器要求具有靈敏度高、響應快、能量范圍寬、長期穩定性高等特點，因此本系統選用了美國GE公司RSS-131ER型高壓電離室[5]。

γ譜儀選用的是德國生產的IGS810-LAN型NaI（Tl）探測儀。該儀器穩定性高，操作方便，使用Web進入儀器系統進行設置和監測，能夠進行核素識別，核素置信度和總劑量貢獻值的分析，自動計算峰面積、凈峰面積和半高寬。該儀器可以達到定性和定量監測的目的。

超大流量氣溶膠采樣器主要是用于應急監測，采樣流量在600～900 m3/h，可以達到快速采集氣溶膠樣品進行放射性核素分析。

大氣氚采樣器采用冷凍法采集樣品，碳-14采樣器通過催化氧化實現樣品采集，采樣流量可以根據環境濕度進行設置，也可以設置采樣時間。

干濕沉降采樣器可以實現干沉降和濕沉降分開采樣，通過感雨器進行切換，濕沉降采集下雨狀態下的沉降物，干沉降采集非下雨狀態下的沉降物，滿足干沉降和濕沉降的分開測量，也可以滿足總沉降的測量。

每個監測子站均配備一套氣象觀測儀，可以實時對溫度、濕度、氣壓、風向、風速、雨量和感雨進行測量，供水站站點為標準氣象場，增加了太陽總輻射和凈輻射的監測。氣象條件的監測對輻射環境監測很重要，氣候環境的改變會引起γ劑量率的變化，有助于分析引起γ劑量率變化的原因。

3.2 數據集成系統

數據集成系統主要分為數據采集、數據傳輸、數據存儲、數據統計部分。數據的采集由監測子站工控機軟件進行控制，采集的數據通過聯通專用網絡傳輸至前沿站數據中心進行存儲和統計分析，再傳輸至省數據匯總中心。輻射環境自動監測系統網絡傳輸圖如圖2所示。

在軟件上可以設置γ劑量率、γ能譜采樣時間、報警閾值，當劑量率超過閾值后可以進行標識和報警，軟件可以顯示實時數據，還可以查詢任意時段的原始歷史數據。監測子站與前沿站數據中心采用的是聯通有線和無線雙冗余鏈路，正常情況時，只有有線處于工作狀態，在有線網絡出現故障時，無線網絡自動啟動；在有線和無線網絡均出現故障時，采集的監測數據可以在子站存儲3個月以上，待網絡恢復后，數據自動傳回前沿站數據中心。監測子站配備了UPS和蓄電池，蓄電池只給實時監測儀器提供電源，可以堅持72 h。

前沿站數據中心用于接收、存儲、分析各監測子站采集的實時數據，通過軟件圖表的形式實時反映監測子站的監測數據和運行情況。為了系統的穩定性和安全性，使用的是2臺“戴爾”服務器，實現雙機熱備功能，監測數據存儲進數據庫后，分析軟件會對數據進行分析和統計，通過Web進入專用的數據管理平臺，在平臺可以查詢任何時間段的歷史數據，如5 min數據獲取率、小時數據獲取率、小時均值、日均值、季報年報等。系統會將超過閾值的數據標注出來，如果數據為異常數據，則可以進行說明和剔除。同時，前沿站數據中心有短信報警功能，數據超過閾值和網絡故障時會發短信給值班人員。

省級數據匯總中心對監測數據進行存儲、統計、分析，接收的是國控輻射環境自動監測站監測數據和核電廠外圍輻射環境自動監測站監測數據，同時將監測數據實時傳輸至國家數據匯總中心。為了保證系統的穩定性和安全性，使用2臺“浪潮”服務器，實現雙機熱備功能。監測數據存儲進數據庫后，統計分析軟件會對數據進行統計，通過Web進入專用數據管理系統，系統會對γ劑量率的5 min獲取率、小時數據均值、最大值、最小值、季報、年報進行統計。同時，還能對氣象數據進行統計，還可以形成風玫瑰圖，統計出監測子站的主導風向和風頻。可以查詢到任何時間段劑量率與氣象相關性的曲線圖，從而為劑量率的變化分析提供幫助。

省數據匯總中心有專職人員每日對監測子站的儀器的運行情況進行查看，每日審核監測數據，每日報送合格的監測數據，發現異常數據后，查找原因，進行標注。

當省數據匯總中心的分析軟件發現存在監測數據缺失的情況時，會向前沿站數據中心或監測子站發送數據上傳請求，從而避免由于網絡故障或者其他原因引起的數據的遺漏和丟失現象。

4 結論

防城港核電廠外圍輻射環境自動監測系統在運行的2年中，系統穩定性高，安全性好。γ輻射監測儀性能穩定，所有監測子站輻射劑量率5 min數據獲取率2016年達97%以上，2017年達99%以上。

在運行維護中也發現存在的不足之處，樣品采集儀器的穩定性存在不足，由于濕度大，儀器故障率較高，在建設時應充分考慮環境對儀器的影響，選取適宜的設備。監測子站無通信鏈路直接與省數據匯總中心連接，存在前沿站數據中心出現電源、網絡等故障時，導致省數據匯總中心無法接收到實時監測數據，從而影響到監測數據的實時獲取。

防城港核電廠外圍輻射環境自動監測系統是監督性監測核電廠周圍環境變化的重要工具，該系統的建立有助于加強核電廠周邊地區核事故應急預警監測能力，為核電廠外圍輻射環境的變化提供寶貴的資料，同時有助于緩解公眾對核電廠建設的偏見。

參 考 文 獻

[1]朱曉翔，王鳳英.田灣核電站環境γ輻射連續監測告警系統設計探討[J].中國輻射衛生，2009，18（3）：334-336.

[2]朱耀明，林明貴.寧德核電廠外圍環境γ輻射連續監測系統[J].海峽科學，2015（6）：75-78.

[3]張瑜，楊維耿.淺談核電廠輻射環境現場監督性監測系統建設要求及建議[J].環境與可持續發展，2015（4）：51-53.

[4]國核安函〔2014〕49號，關于印發《核電廠輻射環境現場監督性監測系統建設具體技術要求（試行）》的通知[R].2014.

[5]楊維耿.幾種γ輻射探測器用于環境連續測量時的比較[J].核電子學與探測技術，2003，23（1）：87-90.

[責任編輯：陳澤琦]