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1、核电厂辐射监测系统开展趋势双击自动滚屏发布者：秘书处 发布时间：2021-7-1 阅读：660次核电厂辐射监测系统开展趋势刘 杰西安核仪器厂 摘要 本文概述了核电厂辐射监测系统仪表及其主要单元部件的功能和用途、系统配置、国内外技术开展状况和差距；为适应国家快速开展核电的节奏以及实现核电装备制造国产化要求，提出了以自主研发、自主创新与引进技术、消化吸收再创新相结合的产品研发思路。1 辐射监测系统简介核电站与其它种类电站的主要差异是核反响堆运行中伴有核辐射产生，所以辐射监测系统是核电站必不可少的组成局部。系统所获取的辐射变化信息对保护工作人员免受辐照、保护环境及保证核电站平安运行有重要作用，对分析
2、核电厂的故障和事故具有重要价值。核电厂的辐射测量主要涉及辐射监测、保健物理、实验室分析测量、环境监测等。其中，本文重点阐述的辐射监测系统可分为区域辐射监测、排出流辐射监测及工艺辐射监测，通过测量辐射水平的上下实现对核电站屏蔽完整性、设备工作状态、人员受照剂量的有效监测和控制，从而最终保证核电站的平安运行，防止任何超剂量事故发生。辐射监测系统通常由假设干各自独立的测量道、中央计算机系统及应用软件等构成；各测量道包含相互连接的各种功能部件探测装置、处理和显示单元等。核电厂辐射监测系统通常分为三个层次：即辐射探测、数据测量和显示以及中央数据采集和管理。核辐射的探测对象主要包括区域放射性监测、气载气溶
3、胶、放射性监测、惰性气体、放射性监测、放射性碘监测以及液体水放射性监测等，根据现场的不同监测对象所关注的射线、核素或介质、平安级别和辐射水平，所选用的辐射探测器种类、监测道设备平安等级平安级和非平安级和量程范围会各不一样，所以，在现场安置的辐射测量道应具有适应现场要求的良好的物理指标和性能，能可靠、准确、及时地反映现场辐射水平的变化。2 辐射监测仪表技术应用现状及前景中国核电从上世纪80年代开场起步，到现在建成并投入商业运行的共有11台机组，其中3台机组主要是靠我们的技术力量完成的，其中一台机组是秦山一期30万千瓦的原型堆，该堆型已出口巴基斯坦4台机组包括已发电的两台机组和正在建立中的C-2核
4、电工程，另两台机组是秦山二期的2台60万千瓦机组，在这3台机组中，除少局部技术较复杂且价值较高的辐射监测仪表采用国外产品外如事故及事故后类仪表、PIG监测仪等，其它大局部的辐射监测系统仪表设备均采用了国产的产品；而另外的8台机组可以说全部或绝大局部采用了国外的辐射监测仪表产品，国产辐射监测仪表和设备屈指可数。根据国家大力开展核电的战略部署，到2021年我国核电运行装机容量将到达4000万千瓦，占届时全部发电装机容量的4左右，这意味着为核电装备制造企业带来了巨大的开展机遇。然而因近年来关于中国核电开展的技术路线之争，也对核电产业链下游的装备制造企业带来了无所适从之感，缺乏从核电开展总体方面的宏观
5、引导，在一定程度上无法把握仪控设备的设计及系统构建的技术开展方向，并且对已有的技术模式可能会丧失有效的延续性；加之，国内装备制造企业的技术根底、科研能力、资金支持就相对薄弱，装备制造企业的产品研发活动似乎只能缺乏前瞻性地被动进展。从国家核电开展的技术路线来看，我国投入商业运行的11个核电机组，除秦山一期的原型堆外，其它机组采用了整体引进国外技术或“仿造的模式，加上国内特殊的市场环境，这使得国外进口的核装备技术和产品，在相当一段时期内都具备很大的市场空间。由于国内核行业尚未建立和形成以企业为核心的创新开展机制，核电产业链下游的装备制造企业，只能依靠自身能力，在缺乏支持的科研条件下滚动开展，这也就
6、是为什么从实验室分析、在线监测、保健物理以及环境监测等各类国外核辐射测量产品在国内大行其道，而国内具有一定科研生产能力的核仪器制造企业的市场空间变得越来越小。近年来，尽管国内辐射监测仪表技术随着核电建立步伐的加快而有较快的开展，各科研院所、企业纷纷研发新产品，填补了不少单机产品空白，但总体来说，辐射监测仪表在产品覆盖面、标准化程度、系统构建等方面还存在较大差距。由于市场的开放，在历年来国内的核电工程工程及各类核设施辐射监测系统设备的招投标过程中，国内企业都遭遇了来自国外供货商的剧烈竞争，同时国内也涌现了不少国外产品的代理商和贸易公司，使国内有一定技术根底和技术能力的企业，无论在市场和技术方面都
7、陷入两难的境地，中国核电亟需建立以企业为主体的技术开展与创新体系。3 辐射监测技术开展趋势辐射监测技术随着科技的进步也产生了巨大的飞跃，从70年代简单的模拟率表形式，经过几十年的开展，当今的核电站辐射监测技术已步入充分表达“用户化概念的数字化网络监测系统。3.1.1 探测装置在传统探测方法的根底上如电离室探测器、闪烁探测器等，新型的半导体探测器如PIPS型硅探测器等将更加广泛地运用到辐射监测仪表的探测装置中；由于采用新工艺和新材料，探测装置的外型尺寸将会大幅缩小，铅屏蔽减小甚至可以去除，便于集成在辐射监测现场的“一体化机架中；可通过多种方式对探测器工作性能进展检查包括光测试、电测试、探测器内置
8、源、温度传感器等，无需外部检查源装置。3.1.2 就地处理单元 LPU就地处理单元LPU是辐射监测系统的核心部件，它与探测器相连，给探测器供电并获取来自探测器输出的模拟测量信号，通过其内置的适宜的算法，以所需的单位Gy/h，Bq/m3等给出辐射测量值以及输出报警和故障信息、存储历史值和历史事件、谱的产生和存储、对外模拟量/数字量输入输出、RS-485网络连接等功能。就地处理单元LPU在硬件上具有很强的互换性，根据探测器的不同，通过写入不同的特定算法，适用于不同的应用和监测对象。但每种算法都具有一些共性特征，如计数死时间的动态修正、本底的静态或动态补偿、数据平滑功能等。系统应用软件包含：“数据采
9、集和管理软件、“维护和设置软件、“谱分析处理软件、“仿真软件等。由此看出，应用于未来批量投产的百万千瓦级压水堆核电站的辐射监测系统，通过采用高性能核探测装置、智能化的处理和显示部件单元，运用先进的数字化网络技术及功能强大的应用软件，可以以简单、灵活的方式构建系统，表达系统数字化和用户化、部件模块化和标准化、易于安装、维修和维护的特点。4 核仪器产业开展思路首先，企业自身应坚持自主创新与引进技术、消化吸收和再创新相结合，加强内部合作。 根据国家核电建立的“以我为主、中外合作、引进技术、推进国产化的原那么，作为核电装备制造企业，应坚持自主创新，而科技创新离不开国际合作，只有这样才能使核电装备制造企
10、业在核电大开展的机遇中步入快车道。“M-2036数字化就地处理箱是由西安核仪器厂自主研制和开发的应用于核电站辐射监测系统的一种技术先进、性能可靠的就地处理显示装置，它可与多种探测装置相连接组成各种辐射监测通道，各监测通道通过该设备联网以后，可以方便地组成规模不等的辐射监测系统。该工程科研自2006年3月正式启动，通过了由上级主管部门及设计院组成的评审组的设计方案评审，之后完成了两台科研样机的加工、调试工作；从2007年初开场，进展了小批量6台样机的加工、组装和调试，并分别与6台不同型号的辐射监测仪探测装置连接，先后进展了环境试验、电气平安性试验、电磁兼容性试验、磨损试验、耐辐照试验、振动试验、热老化试验、地震试验以及由第三方进展的1E级辐射监测仪表软件验证和确认。试验证明，该产品的所有构造设计和电路设计到达了规定的目标和技术要求，目前该产品已投入批量生产。电磁兼容性设计在以往类似的产品中未能很好地解决，在该产品研制过程中，设计中采取了各种措施来解决该难点问题，包括：机箱采用EMC机箱；对易感受电磁核仪器产品的研究起点和技术水平，并实现产业化。同时也建议行业主管部门给予核仪器产业更大力度的政策引导，相关行业协会可以起到桥梁作用，拉进国内科研院所、院校的间距离，建立有效的合作共赢机制，使国内各核仪器相关单位，能以国家大力开展核电为契机，实现跨越式、可持续开展。