KRT辐射监测硕士论文.docx

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KRT辐射监测硕士论文

摘要

核电站辐射监测系统是与核电站运行工况直接相关的重要系统，它接受来自固定辐射探测仪表的数据，这些探测仪表监测和控制穿过不同屏障的放射性传输，测量向环境的放射性排放，监测核电厂的内部辐射及污染水平。

辐射监测系统是确保核安全的重要设施，核安全相关监测通道均与放射性物质屏蔽有关，主要是通过测量放射性参数连续监视某道屏障的完整性以保护人员。

大亚湾核电站辐射监测系统采用的是法国MGPI公司在上世纪六、七十年代设计的第一代产品，于1991年投入运行。

大亚湾核电站辐射监测系统投入运行以来，各种缺陷和故障便频繁发生，虽然经过运行人员以及设备厂家的不断努力，部分故障得以消除，但许多故障仍然难以避免地持续发生，无法根除，这些故障和误报警对于电厂的运行造成了很大的干扰。

随着数字化时代的到来，法国MGPI公司已采用数字化测量技术对其产品进行了全面的升级换代，第一代设备的部分关键备件已停止生产和供应，其他备件也有计划的逐步地停止生产和供应。

现在大亚湾核电站的辐射监测系统设备所用的元器件大多数在市场上已无处购买，库存备件也已储备不足，即将面临备品备件断货的风险。

为了彻底解决辐射监测系统现存的问题，大亚湾核电站开始辐射监测系统整体改造项目的进程。

但是，运行机组进行辐射监测系统的整体改造，大亚湾是第一次，国内也是第一次。

国内运行电站和在建电站的辐射监测系统的组成基本一致，但是每个电站辐射监测系统的结构各不相同。

如何设计一个最符合大亚湾核电站辐射监测系统的改造方案，它在可用性、安全性、经济性这三个方面应该是最优化的。

通过对国内在役核电站和新建辐射监测系统结构的调研，结合大亚湾核电站、岭澳一期核电站辐射监测系统的运行维护经验，本文提出了一个改造方案，能够使辐射监测系统在改造后运行的既稳定又可靠，还能节省运行和维护经费。

关键字：

辐射监测系统、改造、方案

Abstract

Thenuclearpowerstationradioactivitymonitoringsystemisveryimportantsystemtothenuclearpowerstationrunningstate.Itacquisitioneddatafromthefixedradioactivitymonitoringinstrument.Thismonitorinstrumentmonitionandcontroltheactivitytransmitwhichpenetrateddifferentshieldingandmeasuretheactivityoutlettotheenvironmentandmonitorthenuclearpowerstationinnerradioactivityandcontaminationlever.Theradioactivitymonitorsystemisimportantestablishmentforensurethenuclearsecurity,thenuclearsecurityrelatedmonitorchanneliscorrelativelywiththeradioactivityshieldmaterial,itprotectthepersonwhichcontinuemeasuretheradioactivityparameterandmonitoringoneofthechannelsshieldingintegralitybytheway.

TheDAYABarnuclearpower-stationradioactivitymonitoringsystemadoptwithproductwhichtheFranceMGPIcompanydesignedthe1stin1960’s~1970’s,anditwasrunningin1991.TherealwayshavemanymalfunctionanddeficiencywithTheDAYABarnuclearpower-stationradioactivitymonitoringsystem.Theoperatorandthemanufacturedotheirbesttoeliminatemanyfault,buttherestillhavemanymalfunctioncannoteliminateandcontinuebefallen,nowaytoeradicating.Thesefaultandmisalarmhaveagreatofdisturbtothepowerstationoperatingalongwiththedigitaleracoming,theFranceMGPIcompanyhavealreadyadoptthedigitalmeasurementtechnologytoupgradetoitsallofproduct,sothefirstpartofproductandimportantspareassembleisceasedproductandproviding.Andtheotherassemblewillceaseproductandprovidingastheschedule.ThemostofcomponentwhichtheDAYAbarnuclearpower-stationradioactivitymonitoringsystemusedcannotorderinthemarketandthespareassembleofthewarehouseislack,itwillfacedthehazardoftheassemblecannotorder.

 Inordertoquitedissolvetheexistproblem,theDAYABarnuclearpowerstationalreadycommencingreconstructtheproceedingoftheradioactivitymonitoringsystem.Buttheoperatingsystemintegrityreconstructionoftheradioactivitymonitoringsystem,whichisthefirsttimetotheDAYABarnuclearpowerstationandthenationalnuclearpoweroperationstation.Thenationalnuclearpowerstationradioactivitymonitoringsystemaresamewithotherbuildingnuclearpowerstations,buttherearedifferentwitheachpowerstationconstruction.TheoptimisticalreconstructschemeoftheDAYABarnuclearpowerstationisaslowasreasonablyachievablewithutilityandsecurityandeconomical. 

Thoughtheinvestigationofthenationaloperatingnuclearpowerstationandthebuildingnuclearpowerstation,andcombinativewiththeoperationandmaintenanceexperienceofTheDAYABarnuclearpowerstationandLING’AOnuclearpowerstationradioactivitymonitoringsystem,thereproposetheschemeofreconstruction,itcanenableensuretheradioactivitymonitoringsystemrunningstabilizationandthereliabilityafterreconstruction,anditcansavingtheoutlayoftheoperatingandmaintenance.

Keywords：

theradioactivitymonitoringsystem.Reconstruct.Scheme

1

引言

大亚湾核电站位于深圳市东部大亚湾畔，是我国大陆第一座百万千瓦级大型商用核电站，按照“高起点起步，引进、消化、吸收、创新”和“借贷建设、售电还钱、合资经营”的方针，主体工程于1987年8月开工，1994年5月6日全面建成投入商业运行，拥有两台装机容量为98.4万千瓦的压水堆核电机组。

大亚湾核电站年发电能力近150亿千瓦时，70%输送到香港，占香港用电量的约25％，为香港的繁荣稳定作出了贡献。

通过核能发电，使得广东和香港两地每年减少燃煤消耗370万吨，从而大大减少了导致“温室效应”和酸雨的气体年度排放量，包括二氧化碳排放900万吨、二氧化硫排放17万吨、一氧化氮3万吨，以及空气中的尘埃数千吨。

大亚湾核电站投产以来已连续安全运行14年，各项经济运行指标达到国际先进水平，获得了在美国出版的国际电力杂志评选的“1994年电厂大奖”，成为全世界5个获奖电站之一，也是我国唯一获得这一殊荣的核电站。

经过持续技术改进，与投产初期相比，机组年发电量已由可研报告的100亿千瓦时提高到目前的150亿千瓦时。

2008年7月，大亚湾核电站完成全部基建贷款本息的还付工作，共累计偿还贷款本息56.74亿美元。

截止2008年8月31日，大亚湾核电站1号机组实现安全运行2233天，创造国内核电站单机组安全运行最高纪录。

自2002年1月12日以来，该机组连续四个燃料循环无非计划自动停堆，目前该纪录仍在延续。

核电站辐射监测系统是与核电站运行工况直接相关的重要系统，辐射监测系统的改造应在保证原有设计功能的基础上，采用稳定、可靠、先进的辐射监测设备和信息管理系统，提升辐射监测系统的整体运行状态。

研究一个改造方案，能够使辐射监测系统运行的既稳定又可靠，还可以节省运行和维护经费，这个改造方案是本文所要解决的问题。

2辐射监测系统（KRT）概述

2.1KRT系统的功能

KRT系统是与电厂运行工况直接相关的辐射防护监测系统，它执行以下四种功能：

——防止核电站工作人员受到高剂量照射。

通过两种监测手段对控制区有关区域进行剂量率、中子剂量率的监测，避免工作人员受到高剂量照射：

利用固定式KRT通道对风险较大的场所进行连续监测；利用便携式KRT仪表对控制区进行定期巡测

——防止核电站周围的居民（公众）受照。

除非发生了严重事故导致安全壳局部破裂，一般放射性流出物只是经过预先设计的少数排放路径，往环境排放。

居民受照主要来自流出物排放的放射性，为保护居民免受照射，KRT系统要监测排放的流出物，确保污染水平不超过管理部门设定的限值。

流出物包括：

气体流出物、液体流出物。

——屏障完整性有效性的监测。

核电厂三大屏障的完整性和有效性并不是永久的或完善的。

某种屏障自身会慢慢的或偶然的失效，但也并不意味着立刻会产生严重的危害。

因此，KRT系统对屏障完整性有效性的监测有着重要的意义。

——为保护工作人员或公众而启动自动的安全措施。

这些安全措施均以KRT系统提供的监测数据为基础，导致隔离系统阀门关闭或改变通风系统的管路（如经碘过滤器后再排放）。

KRT系统不是安全相关系统。

该系统的功能是保证放射性水平符合正常的运行水平。

不过某些KRT测量通道能够帮助操作人员监测放射性水平并分析事故的缘由。

运行经验表明，在包括放射性物质溢出在内的许多意外事故中至少有一个KRT测量通道会启动第一个报警。

2.2KRT系统的特点

——连续监测；

——快速响应；

——能给出综合（全局）的报警信号；

——不与实验室的测量混淆，实验室测量属精确测量；

——能为辐射安全分析提供信息。

2.3KRT系统的分类

根据不同的分类标准，KRT系统有以下几种分类：

——按照监测对象和功能，KRT系统可分为两个子系统：

工艺和流出物监测系统；

区域和气载放射性监测系统。

——按照机组进行分类，KRT系统可以分为若干组，其中：

34个单机组测量通道能给出集中信息和就地显示信息；

12个机组公用测量通道，也能给出集中和就地显示的信息；

2个可移动的测量通道，无集中处理信息的功能。

——按照通道电气特性和不同的布置进行分类，可分为下列一些标准通道：

气溶胶、碘和气体测量；

利用采样室测量水中放射性活度；

从贮存罐或管道外部测量其中的放射性活度；

从管道外面测量16N的活度；

高湿度气体中活度的测量；

房间内照射量率的测量；

主控室空气中放射性活度的测量；

事故后反应堆安全壳内空气中的放射性活度的测量；

通风管道中气体放射性活度的测量；

污水池（地坑）放射性测量；

测量通风管道中空气放射性的可移动装置；

通风管道中气溶胶、碘取样的可移动装置。

其中一部分测量通道，属于“事故后监测系统”（PostAccidentalMonitoringSystem，PAMS），满足事故后监测的某些设计要求和功能（KRT002/003/004MA，KRT032/033/034MA，KRT017/021MA，KRT022/023MA）。

大亚湾核电站KRT系统监测道分布见图2-1。

图2－1大亚湾核电站KRT系统监测道布置示意图

2.4KRT系统回路和通道组件

KRT系统的测量通道是由一些标准的部件（元件）所组成。

根据每个通道的功用不同，有不同的组合。

一般由探测子系统、集中处理子系统、信号子系统和继电器柜等组成。

图2-2KRT系统测量示意图

图2-2是一个典型的集中控制测量通道的回路。

其中：

探测器探测放射性，并将所产生的信号传递给测量盒，对有些通道，还有附带的测试源，用以检查通道的报警动作和其他系统的自动动作。

由于测量对象不同，各通道可能采用不同的探测元件，用于KRT系统的大致有三种类型：

闪烁探测器，计数器，电离室。

测量盒将来自探测器的信号进行处理，然后送到处理模块（INR），除此以外还给探测器提供高压。

根据探测器类型的不同，有不同的测量盒与之配合。

连结盒收集从测量盒，源试验和电气盒来的数据，将处理模块送来的220V电源以变压器去耦。

就地显示盒安装在需要测量值的房间内，就地指示经过处理模块处理过的信号测量值。

就地报警盒安装在需要测量值和报警信号的房间内，提供与处理模块相同的功能，就地显示信号测量值，并产生可听的声响报警和可视的灯光报警。

电气盒用于带有循环子系统的测量通道，提供对循环子系统的控制和监测，包括供电的通/断，计时器，复位按钮，压力，流量，故障等信号数据的传送，灯光指示等。

处理模块（数字率表INR）安装在集中控制柜内，用于启动电气通道，以便测量和处理由探测器提供的信号并产生模拟数字和开—关数据。

在处理模块上可以进行测量的数据显示，故障的显示，阈值的更改，内部参数的设置等操作。

集中控制柜用于安装处理模块，不同通道的处理模块分散安装在不同的集中控制柜内。

每个机柜有220V50Hz连续供电电源，非PAMS机柜有48V连续供电电源。

所有的PAMS机柜都有将220VAC变为48VDC的变压整流器，将48V供给机柜内部使用，并且还供给继电器电路以及电气盒使用。

所有集中控制柜下方均有2排按键，蓝色按键用于阻止相应通道的报警输出，白色按键用于控制测试源以检查探测器。

由处理模块送出的信号分别送到KSA系统，主控室记录仪，中央计算机，KIT系统和与具体通道有联动关系的其他系统。

2.5KRT相关系统

KRT系统与下列系统相互连接或与下列系统有关：

APG：

蒸汽发生器排污系统；

CVI：

冷凝器真空系统；

DNX：

正常照明系统；

DVC：

主控制室空调系统；

DVK：

核燃料厂房通风系统；

DVN：

核辅助厂房通风系统；

DVW：

安全壳外盘穿件房间通风系统；

EBA：

安全壳换气通风系统；

ETY：

安全壳内大气监测系统；

KIT：

集中数据处理系统；

KRG：

集中控制模拟量机柜；

KSA：

报警处理系统；

KSC：

主控室；

LTR：

接地系统；

RCV：

化学容积控制系统；

REN：

核取样系统；

RPE：

核岛排气疏水系统；

RRI：

设备冷却水系统；

SAR：

仪用压缩空气分配系统；

SED：

核岛除盐水分配系统；

SEL：

常规岛废液排放系统；

SEP：

饮用水系统；

SVA：

辅助蒸汽分配系统

TEG：

废气处理系统；

TER：

废液排放系统；

TEP：

硼处理系统；

TES：

固体废物处理系统；

VVP：

主蒸汽系统；

LCA：

机组48V直流电源系统（系列A/B）；

LCC：

机组解列用48V系统；

LCD：

公用48V直流电源系统；

LLC/D：

低压交流应急电源（380V）系统；

LKS：

低压交流电源系统；

LNE：

220V交流电源系统；

LNF：

220V交流公用电源系统；

LNC：

220V交流重要负荷电源系统；

LNB：

220V交流重要负荷电源系统；

具体到每个通道与其他系统的功能联系，将在具体通道的介绍中阐述。

2.6KRT系统通道

为了完成KRT系统设计的功能，KRT系统具有分离的具体的测量通道，对每一个通道，按照其功能设计的需要，各有其特有的特性.。

下面对每个通道和集中控制柜分别进行介绍。

2.6.1单机组通道

——KRT001MA

监测：

RCV反应堆冷却剂水的γ活性。

功能：

指示反应堆冷却剂系统和连接到反应堆冷却剂系统的辅助系统（RCV）发生的剂量率的变化。

探测方式：

探测器固定在带有就地显示控制台上，从管道的外边测量γ活性。

运行参数：

连续测量。

在RCV排放处于隔离信号状态时，由该通道测量的反应堆冷却剂的活性不再具有代表性，此时由KRT026MA给出实际的测量值。

与其他机械系统的联动关系：

无。

——KRT002/003/004MA

监测：

从SG—APG的蒸发器排污水的γ活性。

功能：

探测蒸汽发生器微小的泄漏，因为微漏在长时间的运行后，蒸汽发生器的二次侧水将会受到放射性污染。

探测方式：

通过取样室取样测量水的活性并就地显示。

运行参数：

在三个SG中每一个连续取样系统中进行连续测量。

在APG的阀门处于隔离信号状态时，这三个通道进行的测量不再具有代表性。

与其他机械系统的联动关系：

无。

——KRT005/006MA

监测：

设备冷却水（RRI）的γ活性。

功能：

探测热交换器中的放射性泄漏，该热交换器用来保证反应堆冷却剂系统设备冷却水的冷却。

探测方式：

通过取样室取样测量水的活性并就地显示。

运行参数：

在RRI系列运行时连续测量。

与其他机械系统的联动关系：

无。

——KRT007MA

监测：

冷凝器（CVI）中非冷凝抽取物的β活性。

功能：

探测蒸汽发生器意外的和较大范围内的泄漏，这种泄漏会导致一回路的放射性惰性气体大量地排放到蒸汽中。

探测方式：

由循环辅助装置抽取气体进行测量。

运行参数：

连续测量。

与其他机械系统的联动关系：

无。

——KRT008/009/028MA

监测：

安全壳内空气中气溶胶（008MA）、气体（009MA）和碘（028MA）的活性。

功能：

探测反应堆厂房大气中的活性的增加，并自动隔离ETY，EBA，RPE系统向反应堆厂房外的排放；

在故障的情况下监测安全壳内空气活性的变化；

提供工作人员进入可能性的信息。

探测方式：

由循环辅助装置抽取气体测量气溶胶，碘和气体的放射性。

运行参数：

除了在安全壳压力增加的情况以外，都是连续测量。

压力增加时，KRT设备由ETY的有关阀门隔离，通道的测量值不再能代表安全壳内的空气活性，此时由KRT022，023MA给出安全壳内空气活性的演变信息。

与其他机械系统的联动关系：

009MA二级阈值报警时会自动隔离ETY，EBA，RPE系统向反应堆厂房外的排放。

——KRT010MA

监测：

RCV前端过滤器的γ活性。

功能：

向操纵员提供指示，如果过滤器没有按时更换的话，过滤器的活性有可能超过工作人员的容许剂量。

探测方式：

探测器在墙内，从水箱的外面来进行测量。

运行参数：

连续测量。

与其他机械系统的联动关系：

无。

——KRT011/012MA

监测：

反应堆空腔表面的γ辐射。

功能：

探测安全壳内大气剂量率意外的和重大的变化（由燃料操作事故产生的放射性气体污染安全壳内大气而引起）；由关闭EBA系统来启动安全壳的自动隔离。

探测方式：

区域γ辐射剂量率的测量。

运行参数：

当机组停运时或者进入反应堆厂房的时候进行测量。

这些测量是冗余的（系列A和系列B）。

与其他机械系统的联动关系：

通道二级阈值报警时会自动隔离EBA系统向反应堆厂房外的排放。

——KRT013/014MA

监测：

乏燃料水池表面的γ辐射。

功能：

探测燃料厂房内（20米）剂量率的突然变化（由燃料操作事故产生的放射性气体污染燃料厂房内大气而引起）；自动触发DVK系统由正常排风切换到碘排风。

探测方式：

区域γ辐射剂量率的测量。

运行参数：

连续测量。

这些测量是冗余的（系列A和系列B）。

与其他机械系统的联动关系：

通道二级阈值报警时会自动触发DVK系统由正常排风切换到碘排风。

——KRT015MA

监测：

TEP前端过滤器的γ活性。

功能：

向操纵员提供指示，如果过滤器没有按时更换的话，过滤器的活性有可能超过工作人员的容许剂量。

探测方式：

探测器在墙内，从铁箱的外面来进行测量。

运行参数：

连续测量。

与其他机械系统的联动关系：

无。

——KRT016/017/021MA

监测：

烟囱排放（DVN）气体中气溶胶和碘的活性（016MA）；

烟囱排放（DVN）气体中气体的活性（017，021MA）。

功能：

由测量单位体积内惰性气体的活性（正常排放或事故排放）和测量在过滤器，碘收集器上沉淀物的活性，来测量由烟囱排放的气体排放物中空气的活性；能估算出以蒸汽形式排放的活性；自动隔离ETY，TEG系统的排放。

探测方式：

由循环辅助装置来测量气溶胶和气体（低和强）的活性。

运行参数：

连续测量。

这些测量是冗余的（系列A和系列B）。

当通过烟囱释放的气体活性高时，仅需考虑KRT021MA的测量值，用以计算气体的释放量。

与其他机械系统的联动关系：

017MA二级阈值报警时会自动隔离ETY，TEG系统的排放。

——KRT018/019MA

监测：

控制室空气中（DVC）的γ活性。

功能：

监测由DVC系统吹入控制室中空气的活性；自动触发DVC系统吸风切换到通过碘收集器。

探测方式：

控制室空气的