華能山東石島灣核電廠外圍輻射環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)介紹

1、華能山東石島灣核電廠外圍輻射環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)介紹DOI：10.16661/j ki.1672-3791.2103-5042-7267摘 要：核電產(chǎn)業(yè)是一個與國家平安息息相關(guān)、具有較強外部性和公益性的特殊產(chǎn)業(yè)，因而不同于一般的競爭性產(chǎn)業(yè)。為確保核與輻射環(huán)境平安，為核事業(yè)的平安、健康開展保駕護航，開展電離輻射環(huán)境監(jiān)測是核事業(yè)開展和輻射環(huán)境保護的重要環(huán)節(jié)。石島灣核電廠址輻射環(huán)境現(xiàn)場監(jiān)督性監(jiān)測系統(tǒng)以下簡稱“監(jiān)督性監(jiān)測系統(tǒng)能實時在線連續(xù)監(jiān)測核電廠周圍輻射環(huán)境水平，半定量分析核素，輻射監(jiān)測能力滿足“國核安函202149號、?輻射環(huán)境檢測技術(shù)?HJ/T61-2021的需求。該文對監(jiān)督性監(jiān)測系統(tǒng)中的外圍

2、輻射環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)進行簡單介紹。關(guān)鍵詞：電離輻射 輻射環(huán)境保護 石島灣核電廠 輻射監(jiān)測中圖分類號：X837              文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1672-3791202103b-0032-04IntroductionofExternalRadiationEnvironmentMonitoringSystemofHuanengShandongShidaowanNuclearPowerPlantHANYulong

3、60;ZHAOZhengjie LIZhihaoShandongNuclearandRadiationSafetyMonitoringCenter，Jinan，ShandongProvince，250022 ChinaAbstract：Nuclearpowerindustryisaspecialindustrycloselyrelatedtonationalsecurity，withstrongexternalityandpublicwelfare，soitisdifferentfromthegeneralcompetitiveindustry.Inordertoensur

4、ethesafetyofnuclearandradiationenvironmentandtoprotectthesafeandhealthydevelopmentofnuclearindustry，itisanimportantlinktocarryoutionizingradiationenvironmentalmonitoringforthedevelopmentofnuclearindustryandradiationenvironmentalprotection.Theon-sitesupervisorymonitoringsystemforradiationenvironmento

5、fShidaowanNuclearPowerPlantsitehereinafterreferredtoas"supervisorymonitoringsystem"cancontinuouslymonitortheradiationenvironmentlevelaroundthenuclearpowerplantinrealtimeandonline，andsemiquantitativelyanalyzethegammanuclides.Theradiationmonitoringabilitymeetstherequirementsof"NationalN

6、uclearSafetyletter2021No.49"andradiationenvironmentdetectiontechnologyHJ/t61-2021.Thispaperbrieflyintroducestheperipheralradiationenvironmentmonitoringsysteminthesupervisorymonitoringsystem.KeyWords：Ionizingradiation;Radiationenvironmentalprotection;ShidaowanNuclearPowerPlant;Radiationmonitorin

7、g核能和核技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，核電不僅可以滿足不斷增長的電力需求，而且是改變中國能源結(jié)構(gòu)、減少二氧化碳和二氧化硫排放的有效手段之一。然而任何技術(shù)的應(yīng)用都是一把雙刃劍，其在給人類帶來好處的同時也會產(chǎn)生不利影響，核能和核技術(shù)的開發(fā)利用也不例外。電離輻射有其特殊性，看不見，摸不著，人體的感官無法感知，必須依靠專用的儀器設(shè)備，因此核電廠輻射環(huán)境現(xiàn)場監(jiān)督性監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)是必不可少的環(huán)節(jié)。外圍輻射環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)是石島灣核電監(jiān)測系統(tǒng)的重要組成局部，由分布在石島灣核電廠周圍9個方向的12個監(jiān)測子站構(gòu)成站點MS1M12，分別為場區(qū)邊界監(jiān)測站、東錢家監(jiān)測站、馬蘭耩監(jiān)測站、寧津街道辦監(jiān)測站、東墩監(jiān)測站、呂家莊監(jiān)測站、

8、核電廠施工生活區(qū)監(jiān)測站、楮島村監(jiān)測站、東山街道辦監(jiān)測站、林家流監(jiān)測站、耩后楊家監(jiān)測站、前沿站監(jiān)測站，用于輻射環(huán)境24h連續(xù)自動監(jiān)測。監(jiān)測子站采用一體化站房形式，分布在核電廠周圍20km范圍內(nèi)的12個站點上，每個站點根據(jù)需要配置有連續(xù)輻射監(jiān)測設(shè)備、采樣設(shè)備、氣象參數(shù)測量設(shè)備和根底設(shè)施等，并充分考慮當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件，以實現(xiàn)連續(xù)實時地監(jiān)督核電廠周圍環(huán)境中的輻射水平和變化趨勢的功能。1 在線檢測設(shè)備在站點MS1MS12上設(shè)置12套連續(xù)輻射監(jiān)測設(shè)備，每套連續(xù)輻射監(jiān)測設(shè)備包括1臺劑量率儀和1臺能譜儀，用于對空氣中輻射水平進行連續(xù)實時監(jiān)測，同時具備聯(lián)網(wǎng)功能，能將實時測量數(shù)據(jù)、報警信號等通過監(jiān)測子站主機

9、傳輸至前沿站的監(jiān)督性監(jiān)測網(wǎng)1-3。1.1高氣壓電離室高氣壓電離室是環(huán)境X-輻射監(jiān)測中應(yīng)用最廣泛的儀器之一，球形高氣壓電離室，內(nèi)充高壓純氬氣，具有自身本底低、靈敏度高、長期穩(wěn)定性好，幾乎無角回應(yīng)并具有較好的能響特性，特別是對射線和宇宙射線電離成分劑量回應(yīng)接近，這對于天然環(huán)境輻射場中測量劑量率十分重要【4】。石島灣前沿站選用是GE公司生產(chǎn)的RS-S131-200-ER0000型號高氣壓電離室，具有更廣的測量范圍：0100R/hr01Sv/hr，可調(diào)節(jié)的數(shù)據(jù)平滑過濾功能;較好的能量回應(yīng)：60keV3MeV相對137Cs回應(yīng)之差35R/hr;良好的環(huán)境適應(yīng)能力，探測器工作溫度為-4050，相對濕度為0

10、100%。1.2碘化鈉譜儀閃爍探測器是利用閃爍體原子分子激發(fā)后退激時會發(fā)出熒光的原理，將光信號變?yōu)殡娒}沖來實現(xiàn)探測輻射粒子的目的。碘化鈉譜儀閃爍探測器具有探測效率高和靈敏體積大等優(yōu)點，其能量分辨率雖然不如半導(dǎo)體探測器好，但對環(huán)境的適應(yīng)性較強5-6。其不僅支持人工輻射的快速探測，而且可以對原子同位素進行確認。其主要被用來進行戶外檢測，可以在沒有維護的情況下連續(xù)使用。石島灣前沿站選用的是SARA譜儀系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要用于實時連續(xù)進行譜采集，能識別環(huán)境中的天然和人工放射性核素。靈敏度高，即使在小規(guī)模的核事故污染中，也能識別事故類型，具有早期報警功能。探測器尺寸：3''×3&#

11、39;'NaITI探測器;能量范圍：30kev3Mev;探測范圍：1nsv/h80sv/h;能量分辨率：6.9%137Cs，662keV;多道分析器：2048道;工作溫度：-20+60。2 主要采樣設(shè)備在站點MS1、MS2、MS6和MS7上設(shè)置4套采樣設(shè)備，每套設(shè)備包括氣溶膠取樣裝置、碘取樣裝置、氚取樣裝置、碳-14取樣裝置以及干濕沉降自動采集裝置各一套，用于對核電廠外圍輻射環(huán)境中的氣溶膠、碘、氚、碳-14、沉降灰等環(huán)境樣品進行累積采樣，樣品被送往前沿站的環(huán)境實驗室進行測量分析。在4臺氣溶膠取樣裝置中，1臺為超大流量氣溶膠取樣裝置，布置于MS1;其余3臺為大流量氣溶膠取樣裝置

12、，分別布置于MS2、MS6和MS7。氣溶膠采樣器和碘采樣器具備聯(lián)網(wǎng)功能，可以將通過監(jiān)測子站主機接收來自前沿站監(jiān)督性監(jiān)測網(wǎng)的遠程控制指令，可以實現(xiàn)對就地設(shè)備的遠程啟?？刂坪投〞r采樣設(shè)置等功能。2.1氣溶膠采樣器氣溶膠由固體或液體小質(zhì)點分散并懸浮在氣體介質(zhì)中形成的膠體分散體系，又稱氣體分散體系。氣溶膠取樣目的，是為了監(jiān)測空氣受污染的程度，或評估地表污染的再懸浮程度。氣溶膠采集器，一般由濾膜夾具、流量調(diào)節(jié)、顯示裝置和抽氣泵3個局部組成。取樣高度通常在距地面約1.5m處，取樣系統(tǒng)的進氣口和出氣口之間有足夠大的距離，以防止形成局部自循環(huán)。取樣地點應(yīng)防止選擇在公路旁或高大建筑物附近，以防止微氣象狀況異常，

13、以及人為因素的影響。氣溶膠采樣器能夠顯示瞬時流量、采樣累積體積、采樣累積時間，斷電后數(shù)據(jù)不清空。站點MS2、MS6、MS7使用的是大流量氣溶膠采樣器，型號：HH02-LS120;過濾效率為99.999%;取樣流量：60120m3/h;濾紙尺寸：27×21，有效采樣面積500cm2。站點MS1使用的是超大流量氣溶膠采樣器，型號：HH02-SS2000;濾效率：99.999%;取樣流量：600900m3/h;濾紙尺寸57×37;有效采樣面積2100cm2。2.2碘采樣器碘-131是-衰變核素，發(fā)射-射線99%和射線1%，射線最大能量為0.6065MeV，主要射線能量為0.364

14、MeV。半衰期為8.02d。碘-131屬高毒性核素，緊要器官是甲狀腺，對人體的有效半減期為7.6d，在人體內(nèi)的最大容許積存量為1.8×106Bq。由于除了氣溶膠形態(tài)的放射性碘外，還存在普通粒子濾紙不易收集的碘形態(tài)存在。為了有效收集碘，必須采用特殊的過濾芯。通過這種濾芯的流速一般要低于正常氣溶膠的取樣流速。采用活性炭TEDA收集碘和惰性氣體，利用高純鍺譜儀很容易區(qū)分不同核素。TEDA碘盒元素碘的過濾效率99%;甲基碘的過濾效率95%35，相對濕度>70%;取樣流量：30130L/min。能夠顯示瞬時流量、采樣累積體積、采樣累積時間，斷電后數(shù)據(jù)不清空。2.3大氣全氚采樣儀氚又被稱為

15、重氫，是低能純-衰變核素，-射線的最大能量為0.01861MeV，半衰期為12.323年，比活度為1.077×1015Bq/mol。氚屬低毒性核素，對人體的有效半減期為12d，在人體內(nèi)的最大容許積存量為7.4×107Bq。大氣環(huán)境中氚的存在形態(tài)主要是HT0包括T2O、HT包括T2和CH3T。HR-TSO1大氣全氚采樣儀配備自定義運行模式和自動運行模式，可通過觸摸屏設(shè)置采樣參數(shù)和開關(guān)設(shè)備，并進行控制和顯示管理。采樣時大氣經(jīng)過過濾器除去大氣中的塵粒和氣溶膠后，由氣泵質(zhì)量流量計控制依次經(jīng)過高溫催化氧化反應(yīng)器和半導(dǎo)體冷阱。高溫催化氧化反應(yīng)器在工作時溫度高達400，內(nèi)裝填有貴金屬催化

16、劑，使大氣中的可氧化氣態(tài)氚被氧化成水;半導(dǎo)體冷阱使用自循環(huán)水冷卻，使其在高溫天氣仍能保持低溫工作，保證對空氣中水分有效的冷凍收集。取樣流量：1060L/h;半導(dǎo)體冷阱工作溫度最低可達-30;催化床工作溫度：400;HTO的捕集效率：95%。2.4碳-14采樣器碳-14是低能純-衰變核素，-射線的最大能量為0.155MeV，半衰期為5730年。碳-14屬低毒性核素，對人體的有效半減期為10d，在人體中的最大容許積存量為1.48×107Bq?？諝庵械奶?14可以以多種化學(xué)形態(tài)存在，其中最重要一種為14CO2。SEDC公司生產(chǎn)的HAGUE7000碳-14采樣器可以同時收集空氣中的氣態(tài)碳和水

17、態(tài)聚合物碳，該采樣器使用4個開口密封的收集瓶加冷凝系統(tǒng)可以實現(xiàn)長時間最長1個月的有效連續(xù)收集，碳-14采樣器所采集的氣體以CO2為主，CO2可以直接通入含有NaOH濃度為1mol/L溶液的采樣瓶進行采集?？諝庵羞€有多種碳的化合物，比方CH4和CO，這些氣體不能直接采集，所以經(jīng)過第一階段的收集后，這些不能被吸收的氣體要被催化氧化生成CO2氣體，再通入采樣瓶中收集。同時收集瓶相對密封，可以有效防止樣品的蒸發(fā)，造成樣品的污染。取樣流量1060L/h;捕獲效率大氣中14C：85%;甲烷中14C：90%;重復(fù)性：±0.8%;流量精度好于±1%;配置了冷卻裝置和催化單元，能夠顯示瞬時流

18、量、采樣累積體積、采樣累積時間，斷電后數(shù)據(jù)不會被清空。2.5干濕沉降采樣器大氣顆粒物通過干沉降和濕沉降兩個過程移出大氣。干沉降是指顆粒物通過重力下落、擴散傳輸或兩者的共同作用，沉積于土壤、巖石、植被和水面等地外表移出大氣，也可以通過與外表碰撞或被突出物攔截而移出。濕沉降是指顆粒物參與云滴的形成，并開展為降水的過程中，被降水收集、沖刷而隨降水下落至地表的過程。沉降取樣的目的，是估計環(huán)境放射性的沉降量和評價沉降放射性的長期累積傾向。這種方法的優(yōu)點是取樣方法簡單，容易操作。HR02-DWS560型干濕沉降采集器適用于長時間采集大氣中輻射干濕性沉降物品，防塵蓋根據(jù)晴天、雨天的天氣狀況，選擇性地蓋在濕桶

19、或干桶上。防塵蓋采用四連桿傳動機構(gòu)，依靠感雨器傳感器探測是否有降水雨，接到降雨信息后上下和平移運動，在雨雪天開啟濕桶上的防塵蓋，關(guān)閉干桶，采集濕沉降;晴天那么開啟干桶蓋上的防塵蓋，關(guān)閉濕桶，采集干沉降。由于防塵蓋能夠準(zhǔn)確平穩(wěn)地蓋在采集桶上，保證采集桶具有良好的密封性，從而確保樣品的真實性。干沉降樣品桶水位總高度超過40cm，配備兩個25L濕沉降收集容器和一個10L干沉降收集容器。3 輔助類設(shè)備在站點MS1-MS11上設(shè)置11套根本氣象參數(shù)測量設(shè)備，每套包括1臺量雨計、1個感雨器、1套風(fēng)速方向傳感器、1臺溫濕度傳感器、1臺氣壓傳感器，用于對核電廠周圍區(qū)域的根本氣象參數(shù)進行連續(xù)觀測。在站

20、點MS12上設(shè)置一個標(biāo)準(zhǔn)氣象觀測場，該標(biāo)準(zhǔn)氣象觀測場內(nèi)配置一套標(biāo)準(zhǔn)的氣象觀測設(shè)備，用于連續(xù)實時地采集前沿站附近區(qū)域的雨量、感雨、風(fēng)速風(fēng)向、溫濕度、氣壓、總輻射、凈輻射以及地表溫度等氣象參數(shù)，見表1。4 數(shù)據(jù)匯總與傳輸數(shù)據(jù)匯總中心位于前沿站實驗室的匯總處理傳輸室，其中設(shè)置一套監(jiān)督性監(jiān)測網(wǎng)。監(jiān)督性監(jiān)測網(wǎng)是一個局域網(wǎng)，用于監(jiān)控和聚集各監(jiān)測子站的環(huán)境、氣象監(jiān)測數(shù)據(jù)及流出物在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進行集中管理、存儲、顯示、報警和傳送。監(jiān)督性監(jiān)測網(wǎng)與省級數(shù)據(jù)匯總點的指定端口間建立專用虛擬網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸通道，通過該通道可將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至省級數(shù)據(jù)匯總中心，再由省級匯總中心通過已經(jīng)建成的國控網(wǎng)系統(tǒng)，將監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸至國家級數(shù)據(jù)匯總中心。監(jiān)督性監(jiān)測網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議滿足?輻射環(huán)境自動監(jiān)測系統(tǒng)