AP1000辐射监测系统.docx

1、AP1000辐射监测系统1.0系统功能该RMS系统说明书适用于标准化设计的AP1000电站。对于位于中国境内的三门和海阳核电站来说，该文件未涉及任何可能存在其中的对于标准设计的差别或偏离。截止到该文件发表，以下是已知的差别（标准化设计的AP 1000电站对于中国境内厂址的具体情况来说），这些差别可能会影响到RMS的设计。汽机厂房没有经调节温湿度的空气。在中国，汽机厂房设备的设计必须考虑高含盐量的海洋空气对其的影响。1.1安全相关功能辐射监测系统RMS监测主控室通风管道中的放射性，为电站保护和安全监测系统PMS提供信号触发主控室隔离，启动主控室应急可居留系统。RMS监测安全壳高量程放射性，为安全

2、系统提供触发信号。1.2其它许可相关功能（Other Licensing-Related Functions）RMS为电站运行人员提供的信号有自动触发功能、控制能力和信息等，以便采取措施保护公众和电站人员的健康和安全。RMS连续监测电站的工艺过程、液态排出流和场所以满足10CFR20，10CFR50附录A和I，10CFR100的要求。RMS提供当前的和历史的测量结果，这些测量结果有：电站液态排出流的放射性释放、特定场所的辐射状况、在正常运行和设计基准事故（DBA）期间特定系统的放射性材料（的辐射状况）。为准备RG1.21所要求的报告，RMS被设计用来提供足够的放射性释放数据。RMS遵照RG1.

3、97和NUREG-0654的要求。通常，RMS执行以下主要功能： 选定的电站工艺流体（气体和液体）的放射性监测； 电站液态和气态排出流的放射性监测； 气载放射性监测； 为电站控制系统PLS提供控制信号； 场所辐射监测； 提供辐射信息（实时的和历史的），过程控制功能； 提供报警，警告电站人员有异常的辐射状况； 给出报警，提示有RMS设备故障； 为流出物测量和报表程序提供放射性（释放）数据。1.3非安全相关纵深防御功能RMS监测主控室通风管道的放射性，为主控室补充过滤系统、主控室隔离和应急空气系统提供触发信号。1.4其它非安全相关功能无。2.0系统设计标准和目标RMS的设计满足AP1000电站设计

4、标准，该标准适用于安全相关和非安全相关系统。RMS与AP1000设计控制文件相一致。RMS被设计成能以一种可靠的方式执行其功能。可靠性是通过使用被验证了的系统设计和有冗余组件的设备来实现的。RMS被设计成能在正常运行期间（包括预期的运行事件）和设计基准事故期间连续地执行其功能。RMS包括下列主要组件： 单独的工艺、排出流、气载放射性和场所辐射监测仪表，主要包括辐射探测器和专用就地辐射处理器（LRPs）； 中央辐射处理器（CRP）软件。在这里所表述的RMS的要求是针对永久安装的设备来说的，不包括以下： RG1.97用于现场和环境监测的便携式事故后监测仪表； 在换料操作期间保证换料桥架安全的便携式

5、场所辐射监测仪表； 由人工取样如反应堆冷却剂取样和多道分析器监测来完成的辐射监测功能。辐射监测仪表执行安全相关和非安全相关功能。辐射监测仪表执行以下功能中的一个或几个： 触发自动控制功能，该功能是用来减轻可能导致潜在的场外照射的事故后果的； 触发自动控制功能，该功能是用来保护公众和运行人员的健康和安全的； 指示裂变产物屏障的破损或潜在的破损； 在事故工况或事故后，具备监测工艺过程、排出流途径以及场所辐射状况的能力，以确定是否有计划的或非计划的放射性物质的大量释放，并连续监测放射性释放，监测场所辐射的增长情况； 为控制室的显示和报警提供放射性数据，参与应急操作程序的执行，对放射性释放进行评估以及

6、执行在事故工况下的保护动作导则； 为电站人员提供有关在工艺过程或排出流中的放射性物质浓度的信息； 使电站相关控制系统动作，终止放射性物质向环境的释放； 为电站人员提供区域总辐射信息和不同房间/厂房的气载放射性浓度（信息）以满足ALARA准则；中央辐射处理器（CRP）冗余的CRPs由冗余的通信网路连接到LRPs和数据库服务器。图2-1给出了整个系统的结构。冗余的通信网路是高度可靠的辐射监测系统的保障。CRPs是基于PC机的系统，用于整合所有辐射测量结果，提供远程控制、数据分析工具以及数据显示。CRP是非安全相关的软件系统，它收集并处理来自辐射传感器的数据，具有诊断并维护RMS的能力。CRP提供1

7、E级辐射监测信息的只读通道（途径）。CRP通过Ovation应用服务器与电站计算机网络通信。更多细节见3.1.3节。 剂量评估和报表处理器软件剂量评估和报表处理器（DARP）软件是非安全相关的，用于完成RG1.21所要求的排出流报告。该软件未在本系统规范说明书中涉及。The DARP software will be addressed on a site specific basis and will be implemented by utility specific implementations outside this design basis.DARP软件安装装在连接到DDS计算机

8、网络的一台PC上。DARP接收来自DDS的辐射数据、工艺过程数据和气象数据。气象和环境监测系统（MES）未包含在本说明书中and will be implemented on a site basis by the utility.2.1安全相关设计标准虽然RMS主要是一个监视系统，但特定探测器通道也执行安全相关功能。 在这些通道中所使用的设备满足安全相关设备质量要求（RGs1.89和1.100）。安全相关的监测仪表在通道和设备上具有冗余性，这可以在发生单一故障时保持安全相关功能。在假定事故时辐射监测系统的设计目标是： 在安全壳内出现异常的高辐射时（高值1级），启动安全壳内空气过滤隔离； 在安

9、全壳内出现异常的高辐射时（高值2级），启动正常余热排出系统吸入管在安全壳内的隔离； 主控室空气放射性异常高时，启动主控室通风过滤隔离； 主控室内空气含高放射性颗粒或碘时，启动主控室通风隔离，并启动主控室紧急可居留系统； 事故后长期监测（利用安全相关和非安全相关监测仪表）。Calibrated span selection for the sensors interfaced to the PMS covers the expected range of the variable being measured. Actuation setpoints do not require sensors

10、 interfaced to the PMS to operate within 5% of the high and low end of their calibrated span.RMS没有可信的单一故障来阻止PMS动作信号的触发，安全相关监测仪表是冗余的来满足单一故障准则。冗余的监测仪表的独立性是这样来保证的：为LRPs、探测器、信号电缆、电源和触发电路提供适当的物理和电气隔离来满足单一故障准则。在发生如下自然现象如地震、龙卷风、飓风、洪水和大风时，RMS仍保持执行其安全相关功能的能力。安全相关设备满足核级地震要求和核级环境要求，保证了在发生设计基准事故之前、之时和之后（安全相关设备）

11、仍然发挥作用。在发生如下事件如火灾、洪水、爆炸、导弹、失电和管道摆动时，RMS执行安全相关功能的能力仍然能够保持。2.2其它许可相关标准辐射监测系统被设计成能满足10CFR20的要求并可以提供： 辐射监测系统所采用的设备，不管是在正常运行还是瞬态下，都满足相关法规要求； 系统数据有助于电厂保健物理人员用来限制放射性物质释放到环境中，并有助于限制运行和维修人员的受照水平，以满足ALARA原则； 系统或设备在故障初期时就能加以显示，这些故障可能给电站员工带来过量的放射性剂量，或使电站受到损伤； 遵照NRC相关导则和要求，比如通用设计标准64和RG1.21，把辐射监测系统所收集和储存的数据形成报表。

12、图2-2给出了所监测的潜在气载放射性释放位置；图2-3监测的潜在液体放射性释放位置。因为附属厂房内的员工区、辅助和附加厂房内的电气和机械设备间、以及柴油机房等区域不存在放射性物质，因而其排气不具有放射性。不对这些区域的通风排气进行监测。RMS被设计成能在正常运行（包括预期的操作事件和DBA工况）期间能够连续完成其功能。RMS仪表有四类：a）监测工艺流程的；b）监测液态排出流的；c）监测气载放射性的；d）场所辐射监测。每套监测仪表可以完成这些功能中的一个或几个。适用于RMS LRPs和辐射探测器的一般要求包括以下部分： LRPs和探测器具有的灵敏度和量程同特定探测器所处的位置上所预计的放射性水平

13、相适应； LRPs融合报警、高报、变化率报警（取决于实际应用）和故障报警于一体，具有连续指示和短期存储辐射水平（数据）的功能。对于报警设定值和LRP运行参数的访问需由管理员授权。 通过在就地的LRP上的操作或从PLS上远程控制内部检查源或内部LED（发光二极管）对探测器进行校验； 具有就地报警和指示功能； 考虑了设备工作的周围环境状况； 根据ALARA原则，LRP易于拆卸以便于维护和检查。 为使探测器具有足够的灵敏度，为其提供充分的铅屏蔽层以屏蔽环境本底辐射； 探测器均为“不饱和”设计，若辐射水平超过仪表的满刻度，则显示为满刻度； 在正常运行时LRPs的最佳位置布置在本底辐射为2.5mR/h或

14、更小（II类辐射区）的地方。对于某些监测来说，需要把LRP布置在高环境辐射的区域； 每台LRP被设计成能对其进行日检，定期测试，在停堆换料期间或系统运行需要时能对其重新刻度； LRPs设计为“独立运行”。通信故障时，每个LRP继续执行其功能和存储数据。单个LRP的失效不会导致其它LRP丧失功能。 始终贯彻模块化设计理念，易于维护； 监测仪表的设计和安装减少了在日常维护和刻度期间操作人员的工作时间、劳动强度和所受照射；探测器、取样管线和预处理滑行装置（conditioning skid）位置的选择如下所述。对于位置的一般要求包括下列各项： 探测器、预处理滑行装置和LRP的布置要要易于接近，以便在

15、维护和刻度期间人员受到的照射满足ALARA原则。 探测器、预处理滑行装置和LRP的布置要要易于接近，使之在维修过程中所使用设备最少，设备附近区域保持整洁以便于现场调整和校准。2.2.1工艺过程监测仪表工艺过程监测仪表测量所选定的流体（液体和气体）系统中的放射性物质的浓度。工艺过程监测仪表见表3-1。除了已经在2.1节和2.2节说明的部分，工艺过程监测仪表满足下列要求： 探测器被设计成能运行在取样点的最低/最高温度和压力下。当需要时，有取样预处理装置。 探测器的设计使杂质积累最小化；当需要时，具有净化和冲洗功能；取样容器要易于移动以便去污；当需要时，能够进行现场机械清理；取样容器的表面被磨光至精

16、整度No. 4（经美国材料试验协会A480认证）；焊接结构最小化以利于去污和更换取样容器；选择适合的取样流速使微粒积累最小化。 工艺过程监测仪表用来监测安全壳大气和其它厂房排放物的放射性，这些放射性是在正常运行期间，包括预期的操作事件和设计基准事故时释放的。 反应堆冷却剂和辅助系统存在或可能存在泄露，泄露会释放到安全壳大气、冷却水系统和蒸汽发生器二次侧；工艺过程监测仪表用来监测这些泄露的放射性的量值； 监测仪表同其所监测工艺系统采用相同的标准； 工艺过程监测仪表的每种类型的探测器具备最小灵敏度，保证在标准条件下最小探测浓度和响应时间达到95%的可信度水平。在工艺管线和通风管道上布置有监测仪表，

17、用来确定工艺故障或分析不安全运行状态；为工艺过程需要或为了缓解事故后果提供隔离信号或过滤信号；排出流监测仪表的布置要求如2.2节详述和所补充的下列各项： 布置在直接向环境排放的工艺流中，这些工艺流通常不携带放射性物质，但却是放射性泄露的潜在可能； 布置在含有放射性但通常不向环境排放的工艺管线中，用来指示运行是否正确或是否有设备故障； 布置在主蒸汽管线中，参与从主蒸汽安全阀和卸压阀释放的放射性计算； 布置在主控室通风管道中，在探测到有高的惰性气体浓度时触发隔离，在探测到有高的微尘浓度和碘浓度时需隔离以对人员进行保护； 布置在辅助厂房和附加厂房放射性控制区的通排风管道中，当探测到高的放射性时对其进

18、行隔离以缓解放射性的厂外释放； 布置在燃料装卸区的通排风管道中，当探测到由于燃料操作事故而导致的高气载放射性时，需对其进行过滤； 工艺过程探测器布置（以及从取样点到探测器的取样管线线路的布置）的选择使取样管线的长度最小化；所选取的取样管线走向变化的数量和角度（最大45）应当使样品的传输损失和杂质积累最小化；依照ANSI N13.1有上述要求。2.2.2排出流监测仪表液态和气态排出流监测仪表测量排放到环境中的放射性物质的浓度。排出流监测仪表见表3-2。排出流监测仪表除了满足在2.2节中所表述的一般要求外，还要满足下列各项要求： 遵照RG1.21，排出流监测仪表连续运行在含有潜在放射性的排出流排放

19、期间；The monitors are an integral component of the calculational verification that plant effluent releases to unrestricted areas are within the dose guidelines specified in 10 CFR 20 (AppendixB, Table II), and 10 CFR 50 (Appendix I).此外，该监测仪表可以为RG1.21所要求的报表的准备提供足够的数据； 遵照GDC60，当排出流释放的放射性物质浓度超过限值，液态排出流监测

20、仪表给出报警，自动终止该排出流； 探测器被设计成能运行在取样点的最低/最高温度和压力下。当需要时，有取样预处理装置。 探测器的设计使杂质积累最小化；当需要时，具有净化和冲洗功能；取样容器要易于移动以便去污；当需要时，能够进行现场机械清理；取样容器的表面被磨光至精整度No. 4（经美国材料试验协会A480认证）；焊接结构最小化以利于去污和更换取样容器；选择适合的取样流速使微粒积累最小化。 遵照GDC64，液态排出流监测仪表用来监测排放通道的放射性，这些放射性是在正常运行期间，包括预期的操作事件和设计基准事故时释放的。 监测仪表同其所监测工艺系统采用相同的标准； 液态排出流监测仪表的每种类型的探测

21、器具备最小灵敏度，保证在标准条件下最小探测浓度和响应时间达到95%的可信度水平。排出流监测仪表的布置同2.2.1节中所述的工艺过程监测仪表的布置相同，也包括下面补充的几项： 遵照RG1.21选择排出流监测仪表的位置；放射性物质释放（在正常运行期间，包括预期的操作事件时）的主要通道和潜在重要通道上布置了排出流监测仪表； 从排出流中获得的样品是按照ANSIN13.1-1969所采集的有代表性的样品。采样点位置的选择，考虑了排出流管线阻塞（如弯曲、收缩、连接处）的干扰对采样的影响，保证使干扰最小化，所采集的用于监测的样品是具有代表性的。2.2.3气载放射性监测仪表气载放射性监测仪表测量所选定的通风系

22、统中的放射性物质浓度。气载放射性监测仪表见表3-3。气载放射性监测仪表除了满足在2.2节中所表述的一般要求外，还要满足下列各项要求： RMS气态流体取样的设计是基于导则ANSIN13.1-1969的； 需要由气载放射性监测仪表的通风系统的选择基于以下两点：该区域有潜在的气载放射性源；该区域的工作繁忙程度； 气载放射性监测仪表的量程满足低辐射水平探测的要求，这是监测导出空气浓度值（DAC）的需要（10CFR20中规定的）； 探测器被设计成能运行在取样点的最低/最高温度和压力下。当需要时，有取样预处理装置。 探测器的设计使杂质积累最小化；当需要时，具有净化和冲洗功能；取样容器要易于移动以便去污；当

23、需要时，能够进行现场机械清理；取样容器的表面被磨光至精整度No. 4（经美国材料试验协会A480认证）；焊接结构最小化以利于去污和更换取样容器；选择适合的取样流速使微粒积累最小化。 监测仪表同其所监测工艺系统采用相同的标准； 气载放射性监测仪表对特定区域的放射性水平进行连续监测，在微尘和碘的放射性水平超过10DAC-hour时报警；每种类型的探测器具备最小灵敏度，保证在标准条件下最小探测浓度和响应时间达到95%的可信度水平。根据需要，监测仪表设在通风管道中来确定气载放射性浓度，在接近10CFR20限值（10DAC-hour）前向运行人员报警；气载放射性监测仪表的布置要求如2.2节详述和所补充的

24、下列各项： 布置在如下区域的通排风管道中：放射性废物控制区、辅助厂房和附加厂房，用来监测这些区域的气载放射性浓度。 布置在如下区域的通排风管道中：燃料操作区、保健物理及热机间，用来监测这些区域的气载放射性浓度。 工艺探测器布置（以及从取样点到探测器的取样管线线路的布置）的选择使取样管线的长度最小化；所选取的取样管线走向变化的数量和角度（最大45）应当使样品的传输损失和杂质积累最小化；依照ANSI N13.1有上述要求。2.2.4场所监测仪表场所监测仪表用来测量AP1000特定区域（场所的）辐射强度。场所监测仪表除了满足在2.2节中所表述的一般要求外，还要满足下列各项要求： 每台场所监测仪表均有

25、声光报警器，辐射水平达到报警值或高报值会触发报警；灯光报警装置位于LRP上或者位于工作人员进入前就能看到该报警的区域。 某些场所监测仪表通过连接电缆连接到它们各自的LRP上，这使得探测器可以在监测区域内移动或者固定在监测区的某个位置，而LRP位于监测区之外。当不采用这种方式时，探测器同LRP布置的地点相同。 场所监测仪表的量程为：正常和预期的区域剂量率以及任何由预期的操作事件导致其上升的区域剂量率。 场所监测仪表的布置使得它能够对不受控的或意外的放射性物质的运动给出报警。 场所监测仪表的布置使得它能够对AP1000特定区域可能发生的设备故障和泄露给出报警。 场所监测仪表为辐射调查报告提供信息。

26、 场所监测仪表在其量程范围内具有标称的灵敏度。场所监测仪表的布置基于以下原则： 场所监测仪表安装在容易到达的一些场所，在这些区域，电厂正常运行期间可能产生比较明显的受照几率； 场所监测仪表安装在经常或偶尔出入的一些场所，在这些区域，由于电厂操作瞬态或维修活动，可能产生比较明显的受照几率； 场所监测仪表安装在某些特定区域，以便进行辐射增加率的最佳测量，避免设备或结构材料屏蔽探测器； 场所监测仪表布置要要易于接近（到达），使之在维修过程中所使用设备最少，设备附近区域保持整洁以便于现场调整和校准。场所监测仪表的选择，必须考虑它的工作环境以保证其正常运行。在电站正常及预期的运行事件中，场所辐射监测的设

27、计目标是： 在AP1000某些特定场所测量辐射强度； AP1000中，放射性物质发生不受控制的移动，或在无意中造成了放射性物质的移动，场所辐射监测系统会发报警； 在就地和远程显示周围环境中辐射情况，针对某些关键位置的辐射水平，会在就地和远程发报警，在这些场所，辐射通量的大量变化对员工非常重要； 对可能存在的设备故障以及在AP1000中某些场所发生泄露时，发出通告和报警； 完成辐射情况调查； 工作人员日常维护和标定工作中，减少工作时间和降低受照剂量； 始终贯彻模块化设计，以便于维护。通过满足上述目标，辐射监测系统在保持辐射照射合理可行尽量低方面给保健物理人员以帮助。2.2.5数据采集、存储以及形

28、成报表每个LRP均有其自己的数据库并存储数据，接收并分析其专用探测器的数据，对这些数据进行处理，将经过分析的数据提供给CRP（冗余 RMS PCs），响应来自CRP（冗余 RMS PCs）的指令，与每个冗余的CRP通信。每个LRP均安装有必要的存储器和程序，通过它可以对整个系统的状态进行监测。LRP是互连的，这样它们与PLS的通信通路就是互为备用的/冗余的，因此就具备了对由于某一通信电缆失效而导致的与PLS通信丧失的耐受性。LRP接收来自CRP的操纵员指令（如检查源控制、净化控制等），CRP对来自所有LRP的数据的长期（一个月以上）存储进行控制。DDS通过电站历史数据服务器来进行数据长期存储。

29、CRP将经过选择的数据发送给电站计算机网络，这些数据可供操纵员使用。每台LRP均可以对其设备进行控制，进行数据处理和存储，产生多级报警，而不依赖于其它的LRP。每台LRP的数据库包含的信息有：定标计数率、转换系数、高报限值、报警限值、变化率报警限值、检查源或内置LED计数率、工艺转换系数（如流量、压力和温度）。经过处理的数据被取平均并存储在固定存储器中以形成历史趋势。探测器数据的历史文件包括每分钟平均值、每十分钟平均值、每小时平均值和日平均值。就地存储的数据是带蓄电池后备电源的，最少可维持24小时，这就排除了在LRP失电情况下丢失数据的状况以及同PLS或PMS通信中断的状况。2.3非安全相关纵

30、深防御准则Calibrated span selection for the sensors interfaced to the PLS covers the expected range of the variable being measured.2.4其它安全相关准则2.4.1性能及运行准则性能及运行准则在2.1、2.1和2.3节中有规定。2.4.2可靠性和有效性准则RMS应该被设计成能支持AP1000的可靠性、有效性及可维护性的目标和准则，这在参考文献12.2.1.5和12.2.1.6有相关说明。为了使AP1000方案的有效性目标达到90%，RMS的有效性不能低于95%。通过可靠性分析

31、和平均故障间隔时间（MTBF）分析对其有效性进行论证。2.4.3ALARA原则RMS的设计符合ALARA的设计方针，即达到减少电站人员所受辐射照射这一总体目标。RMS的设计和设备布置使得工作人员在维护和检查过程中不会受到大量的辐射照射。RMS的设计基于AP1000设计控制文件第12章中的要求。RMS设备被设计成具有足够的空间用来维护仪表，对仪表和探测器进行校准以及从设备上移去样品和过滤器。同时，RMS设备的周围也有足够的空间。探测器和取样装置均有屏蔽层用来减少人员所受辐射照射。场所监测仪表的探测器被设计成在维护时易于拆装的，从而减少人员所受辐射照射。如需要，在对仪表进行维护前，对其进行清洗（对液体监测仪表进行冲洗，对气体监测仪表进行吹洗）以去除可能存在的放射性残留物。2.4.2人机接口RMS的设计考虑了人的因素，在AP1000设计控制文件第18章（参考文献12.2.1.26）和AP1000现场表盘及可维护性人因设计导则（参考文献12.2.1.30）中有相关规定。2.4.5系统设计的质量保证要求适用于RMS设计的质量保证要求是根据AP1000核安全分类表1和地震要求质量保证程序（参考文献12.2.1.24）来确定的，to the extent appropriate to the assign