阿爾及利亞B1B2項目放射性氣體輻射監測系統調試與問題淺析

戴龍文　徐鵬程　周一東　李華　丁麗

摘要：放射性氣體輻射監測系統是B1B2項目的重要改造系統之一，該系統主要用于連續監測反應堆在正常運行期間35個取樣點區域內氣體的放射性活度。本次升級改造，實現了設備的升級換代和全面的數字化，通過冷態和帶核熱態調試，驗證了設計的可行性和設備的可靠性，并解決了一些調試過程中發現的問題。

關鍵詞：放射性氣體 輻射 監測 調試 分析

Debugging and Problem Analysis of Radioactive Gases Radiation Monitoring System in Algeria B1B2 Project

DAI Longwen XU Pengcheng ZHOU Yidong LI Hua DING Li

（China Institute of Atomic Energy， Beijing， 102413 China）

Abstract： Radioactive gas radiation monitoring system is one of the important transformation systems of b1b2 project. The system is mainly used to continuously monitor the radioactivity of gas in 35 sampling points during normal operation of the reactor. Through the cold state and nuclear hot state debugging， the feasibility of the design and the reliability of the equipment are verified， and some problems found in the debugging process are solved.

Key Words： Radioactive gases; Radiation; Monitoring; Debugging; Analysis

1 序言

阿爾及利亞比林堆一座多功能重水反應堆，由我國在八十年代援建。經過多年的運行已經無法適應新的運行與應用的要求，為此中阿兩國政府簽訂了相關協議對比林堆進行全面升級改造（簡稱B1B2項目）。

放射性氣體輻射監測系統是B1B2項目的重要改造系統之一，該系統主要用于連續監測反應堆在正常運行期間35個取樣點區域內氣溶膠的放射性活度，當被測量值超過預定值時，監測儀輸出報警信號至輻射專用計算機進行聲、光報警，提示值班人員該房間氣體放射性活度過高，以便運行人員進行檢查^【1】。

2系統改造

系統改造不同于全新的新建系統，需要兼顧使用需要以及現場現有實際情況合理設計并改造。

2.1 改造后系統構成

該系統主要由取樣回路、探測裝置、控制測量裝置組成^【2】。取樣回路包括電磁閥、過濾盒、抽氣泵等設備。探測裝置包括探測器及屏蔽室，控制測量裝置包括信號處理箱。探測器輸出信號至就地處理箱，經處理后輸出數字信號送輻射防護專用計算機，輻射防護專用計算機也可以向就地處理箱發送指令（調整報警值、源檢等），同時向反應堆監控系統發送該監測點的測量值。

2.2改造后系統測量原理

改造后新系統采用取樣管路通過抽氣泵抽取各個取樣點的氣溶膠空氣送入帶屏蔽的探測裝置，探測器測量總β放射性活度，探測器為差分電離室，其有效測量范圍：3.7×10³～ 3.7×10⁹Bq/m³，測量后的空氣進入排風系統后經煙囪排入環境大氣^【3】。

由于舊的取樣系統采取的是8臺監測儀，分別監測8條取樣總管的放射性氣溶膠的放射性水平。每條總管又分別由1-5個房間的氣體支路匯合而來，每條支路均有一個電磁閥控制，8條總管上也有電磁閥控制，從而實現對35個房間的放射性氣體水平監測，測量流程圖如圖1所示。

改造后的放射性氣體監測系統分為自動巡檢和手動選擇測量兩種工作方式。通過計算機可對每個取樣扣的電磁閥進行自動和手動選擇，自動狀態下對每個取樣口進行輪巡監測;切換到手動狀態，可手動點擊選擇需要監測的取樣口，打開其電磁閥并關閉通道其它通道電磁閥，以針對某一區域空氣進行監測。

3系統調試及問題解決

3.1 改造后系統調試

系統調試分為冷態調試和帶核熱態（反應堆功率運行期間）調試。

冷態調試主要是驗證系統儀表探頭的探測效率是否有效、報警、通訊、顯示等功能是否正常，驗證電磁閥控制是否正常，冷態測試結果如表1所示。冷態測試使用的放射源為γ放射性源Cs-137，放射源活度為3.7MBq及37.4MBq，通過放射源對探頭進行校準^【4】，探頭的合格探測效率在（3.5～5.3）×10^-19A/Bq之間的說明探頭效率和測量功能正常^【5】。

探測效率Eff由以下公式計算得出：

其中： Press是探頭壓力值，mbar; Act是當前測試源活度值，Bq

Temp是探頭溫度值

反應堆功率運行期間調試就是在真實開堆的環境中進一步檢驗監測系統各項功能的穩定性和可靠性。

放射性氣體輻射監測系統滿功率72小時放射性水平實時測量趨勢圖如圖2所示，系統設備能較好的監測各房間中的放射性氣體水平，與反應堆運行情況。

3.2調試問題的解決

在放射性氣體輻射監測系統調試過程中也發現了一些問題，通過分析查找原因，順利的解決了相關問題。

在調試時發現R-003c監測儀對放射源無響應，后經檢查為主板接線端焊錫脫落導致，處理后該監測儀功能恢復正常。

放射性氣體監測系統有自動巡檢和手動測量兩種工作方式，在手動測量模式下8個主取樣管路的主電磁閥容易在人工操作工作中容易誤觸鼠標而導致主電磁閥關閉，而影響設備的使用及壽命。未解決該問題，在電磁閥開關設置中將主管路8個主電磁閥設置為通電自動常開模式;在支路取樣過程中設置了聯鎖功能，每個支路同時只能有一個房間的電磁閥工作，在各支路其它電磁閥工作的同時，系統自動關閉上一個電磁閥。

4結論

放射性氣體輻射監測系統連續監測反應堆在正常運行期間35個取樣點區域內氣體的放射性活度，通過對系統的改造升級實現了該系統全部監測儀表的更新升級和智能化、數字化改造。

通過冷態調試數據和反應堆功率運行期間實驗數據可以看出，改造后系統各項功能正常，在反應堆功率運行期間，放射性氣體輻射監測系統設備劑量水平與實際運行情況相一致，所有數據均能真實反映反應堆運行期間各測點的劑量率水平，達到了設計的要求，實現了該系統升級改造的目標。

參考文獻：

[1] 朱維韜.

特殊環境中氣載放射性物質的監測研究[J].環境與發展.?2020，32（04）：178-179

[2]施禮，劉巍，沈明明，陳祥磊，程翀，畢明德，劉頂峰.核電廠β放射性氣溶膠監測系統設計[J].?核電子學與探測技術.?2019，39（03）：337-340

[3]張杰.?核電站PING監測系統[J].?科技視界.?2016：227-228

[4]?Guoxiu?Qin;Youning?Xu;Xilin?Chen;Yongyong?Chen;Fan?Li;Weizhe?Li.?Design?of?a?calibration?system?for?radioactive?aerosol?monitor?[J].?Journal?of?Radioanalytical?and?Nuclear?Chemistry.?2019（11）：367-375

[5]雷青欣，熊國華.新型核電廠通風管道核輻射監測裝置研究[J].?核電子學與探測技術.?2018，38（04）：495-499

[6]?Iwamoto?Hiroki;Stakovskiy?Alexey;Fiorito?Luca;Van?den?Eynde?Gert.?Sensitivity?and?uncertainty?analysis?of?βeff?for?MYRRHA?using?a?Monte?Carlo?technique[J].EPJ?Nuclear?Sciences?&?Technologies.?2018.04：367-372