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【分類號】:X837
1引言
輻射環境監測的目的是全面掌握我國輻射環境質量狀況和變化趨勢,為環境執法提供科學依據,為政府決策提供技術支持。20世紀50年代,我國開始了核工業的建設,與此同時輻射環境監測工作也開始進行,但是早期監測工作主要由核設施營運者自主進行,監測范圍很小。至2007年底,全國共有27個省市開展了轄區內的輻射環境質量常規監測工作,分別對環境γ輻射水平及空氣、水體、土壤等環境介質中的放射性核素含量進行了監測,其中北京、吉林、浙江和廣東四省市已建立了環境了輻射連續監測系統。本文搜集了1983-1990年和2007-2012年的監測數據并對其進行了對比分析,最后對輻射環境監測工作未來的發展方向做了總結。
2輻射環境監測的指標及其結果
3未來我國輻射環境監測的發展方向
雖然已經建立全國輻射環境監測體系,但是在實際操作過程中仍存在不少薄弱環節。首先輻射環境監測機構基礎設施的建設需要加強,其次技術力量有待提高,需要具有專業能力的輻射環境監測人員;再次每個省的建設能力有限,嚴重阻礙了監測的全方位的進行;最后整個輻射環境監測體系有待完善。要實現這一目標必須要在全國范圍內開展輻射環境質量監測,重點監測核設施和一些重點污染源。未來我國輻射環境監測近的工作應該以以下幾個方面為基礎。
3.1完善全國輻射環境監測網絡
建設輻射環境監測網的目標就是建立“一網絡兩中心”,也就是指全國輻射環境監測網絡、輻射環境監測技術中心、核與輻射事故應急技術中心的建設。2002年,國家環保總局下發了《輻射環境監督站建設標準(試行)》,明確提出了國家輻射環境監測技術中心、有核設施省級站和無核設施省級站的人員編制及結構、業務經費、工作用房、儀器設備等方面的基本配置要求,同時全國輻射環境監測網絡建設工作也正式起動。
3.2加強隊伍建設,規范監測行為
隊伍建設是輻射環境監測的核心部分,我們要從戰略的高度來重視這個問題。首先我們要營造誘人的工作環境,吸引專業人才;其次要對新引進的人員進行專業的培訓,實行嚴格的考核制度;最后要組織輻射監測行業內的老專家,成立專門的技術顧問組。除了進行隊伍建設外,還要完善單位的規章制度,并作為單位管理的準則。
3.3全面開展輻射環境監測
根據我國輻射環境保護所面臨的形勢,為了加快輻射環境監測行業的發展,改變監測滯后于管理的局面,國家環境保護部在充分調研、廣泛征求各省市及有關專家的意見基礎上,全面開展輻射環境監測工作,并確保能及時、準確反映全國輻射環境質量狀況。
3.4重視并提高輻射污染應急監測能力
核泄露事故應急和預警工作人員數量較少,儀器裝備水平還比較落后,因此首先要建立完善的輻射污染事故快速應急響應制度,建立遠程、自動、現場無人值守的監測系統用于核事故應急監測;各省市的環保部門制定本地區的核事故和輻射恐怖襲擊事件的應急方案,全面提升應急監測能力。
3.5制定放射性廢物管理政策
國家環境保護部根據國內外的調研制定了比較完善的政策,主要包括環境整治政策、高放射性廢物處理政策和放射源的管理政策。
3.6加強宣傳力度,提高政府和公眾對輻射環境的保護意識
通過各種手段、借鑒各種媒體傳播輻射環境保護知識,提高人們的輻射環境保護意識。
4總結
經過對2007-2012年監測值和1983-1990年調查值對比分析得出:(1)除了河南、湖北和三個地區的γ輻射空氣吸收率的監測值與1983-1990年全國放射性水平調查值相差較大,其他地區基本保持一致。(2)氣溶膠總α、總β放射性比活度的監測值均在范圍之內。(3)全國多數地區的土壤中放射性元素未監測到異常值。(4)中國主要水系的監測值除了極少部分出現異常外,基本和1983-1990年全國放射性水平調查值相一致。
經過幾十年的建設和發展,我國在輻射環境監測方面的工作取得了很大的進步,已經建立了較為完善的全國輻射環境監測體系,每年都能夠獲得大量的監測數據,使我們能夠基本掌握我國輻射環境現狀,但是未來仍會面臨不小的挑戰,需要不斷地發展和努力。
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關鍵詞:核設施退役;輻射監測;分析
引言
我國早期的一些核設施大多處于關停狀態,主要因為其運行時間長,工作情況復雜,工作危險性極大,核設施的退役技術和相關經驗比較匱乏。輻射監測貫穿在核設施退役的整個過程中。整個過程需要完善的標準,但是目前來講,整個核設施退役制度并不是很完善。本文結合相關標準以及結合相關專業文獻探討整個核設施退役過程的不同階段需要完成的不同監測項目。
1 核設施退役前的準備階段
1.1 環境放射性的水平普查
首先需要按照標準規范收集樣品,做好樣品的保存工作。將大氣氣溶膠、大氣沉降物、飲用水、地表水、地下水、土壤和底泥作為監測對象,測量陸地γ輻射劑量率或者季度內累計γ輻射劑量中的總α、總β活度濃度或者質量濃度。保證在核設施關停的前提下,如果周圍輻射環境監測中斷,需要對周圍環境介質中的放射性水平進行兩個季度以上的監測,在這兩個季度之內測量次數不能低于兩次。
1.2 退役場所放射性水平普查
(1)建筑物內空氣放射性水平普查。對準備退役的核設施的所有建筑物做放射性水平調查,取樣流量為20L/min~120L/min,采用累計取樣方式,但是一定要保證最小的取樣體積能夠滿足測量要求,樣品放置四天以后,進行其活度濃度的測量。(2)重點污染設備放射性水平調查。凡是參加過過源項核素材料的加工,檢驗,分析或者其他工作的污染設備全部進行放射性水平普查。首先對其表面污染情況進行普查,應該用表面污染儀探頭對重點污染設備的外表面進行污染巡檢。移動探頭速度應該在1cm/s~2cm/s。對于特殊位置應該進行定點表面污染監測,比如手套接口等。監測時間應該不低于6s,表面污染儀探頭與設備表面應該保持有5mm的距離。
1.3 作業人員的尿液中放射性水平普查
核實施退役現場的工作人員全部要參加尿液檢查,對有可能參與到輻射現場的人員也要進行尿液檢查,分析其尿液中的源項核素的活度濃度。
2 源項調查階段
2.1 輻射檢測環境
(1)對地表γ劑量率的輻射測量。在準備退役的核設施廠房外進行樣品采集,這時可以均勻布置2-3個位置進行樣品采集對地表面以及1cm處的累計γ輻射劑量。熱釋光法測量地表γ劑量率為目前工作人員常用方法。這種方法需要在地表監測開始時放入到被監測樣品區域內,在整個測量結束后收回。(2)對土壤的輻射測量。首先需要進行土壤的樣品選擇,樣品選擇可以在準備退役的核設施廠房外選取,將核設施廠房外進行區域劃分,可以取3個面積相同的區域內的土壤進行樣品采集,三個區域要保證統一大小,可以取面積為100m2的區域。樣品采集成功之后,進行其中的總α、總β、源項核素的活度濃度測量。(3)對大氣氣溶膠的輻射測量。應用專業測量儀對大氣氣溶膠進行實時監測。樣品可以選取在準備退役的核設施廠房外,將廠房外均勻布置2-3個采樣地點。這時要保證儀器使用的規范性,才能保證采集到的樣品合格,使采樣頭距離地面1.5m高,保證每分鐘采集到樣品在0.2m3到2m3之間,此時需要保證最小的取樣體積能夠滿足測量要求,樣品放置四天以后,進行其活度濃度的測量。
2.2 污染分布監測
(1)建筑物。首先用測試儀測量整個建筑物體,進行讀數分析,測量者發現儀器讀數超過標準讀數兩倍,此時應該對此區域進行6秒以上的定點測量。其次對建筑物的墻面進行監測,對于兩米以下墻面來講,可以采用1米乘以1米的方式進行劃分區域,而對于2米以上的墻面,劃分區域可以加倍,也就是說可以采用2米乘以2米的方式進行區域的劃分,用測試儀進行測量。在得到墻面和地面的測量結果后,如果每個方格內全部測量結果高于控制區的控制標準時,那么這個區域就會被定義為重點污染區域;而污染區域的定義方式就是在測量區域內發現有一個定點測量結果高于標準并且大于標準讀數的兩倍,而整個區域內測量結果并沒有超過標準讀數;而輕度污染區的定義標準就是在整個測量區域內有一個定點測量讀數超過標準讀數但是小于標準讀數的兩倍,并且整個區域的測量值并沒有超過標準讀數。最后應該在屋頂隨機定位不少于30個點進行屋頂監測。(2)設備。首先用測試儀對設備外表面進行監測,這時對于使用測試儀具有一定要求,保證測試儀探頭的移動速度能夠更好的使樣品測量趨于精確。測量速度應該保證在1cm/s~2cm/s范圍內。當測量人員發現設備的污染面積較大,已經超過1000cm2時,此區域屬于屬于重度污染。當α或者β表面污染水平讀數顯示高于探測儀器測試極限的2倍時,或者污染面積在1000cm2以下時,應該注明污染范圍。其次對設備內部進行定點測量,測量點不少于5個,多于2個測量點的測量值大于解控水平的3倍時,對其側面進行顯著標記。
3 核設施退役中的監測
廢物的放射性監測:(1)對固體廢物進行放射性監測。按照固體表面污染程度進行分類,如果被測物體表面方便工作人員對其進行監測,則可以直接對其表面進行定點測量,檢查固體廢物表面的污染程度,但是這時對測量時間有一定要求,要使得測量時間大于6秒。,同時表面污染儀探頭與設備表面應該保持有5mm的距離。如果被測物體難以直接測量,則可以采取擦拭取樣的方式。其主要操作方法就是用脫脂棉蘸取適量潤濕劑,擦拭時不能夠使潤濕劑滲透固體廢物。同時要保證整個樣品的被擦拭面積要超過整體的1/10,而且每次擦拭面積一定要保證在100cm2左右。將樣品作源項核素含量分析。對于一些不能直接測量以及不能擦拭測量的固體廢物可以進行化學分析,采取鉆孔、打磨等方式采集樣品,但是取樣一定要保證具有足夠的代表性。(2)對廢水進行污染程度監測測量。可以取適量廢水作為樣本,將其放置在容器中,用硝酸進行pH值中和,使其pH值約等于2,這樣可以將其作為樣本進行研究分析。如果兩者發生反應,這樣可以將反應后的沉淀物適當取樣當作樣本進行分析,將此樣本放入固定容器,在專業試驗下進行其中的源項核素含量的分析。
4 核設施退役后的監測
4.1 取樣有滲漏污染
對樣品采集區域有滲漏污染但是已經經過處理的,這時可以采用鉆井的方式取樣,取樣范圍可以分為縱向取樣和橫向取樣,橫向取樣范圍可以以污染源為中心,向外擴散1m,縱向取樣可以由污染源為中心,向下取1m。地面向下每隔50cm可以作為一個取樣平面,在這一平面上可以以半徑為20cm的圓上取樣,取樣點數不能少于4個,此時測量土壤中的總α、總β、源項核素的活度濃度。
4.2 取樣沒有滲漏污染
將驗收場分割成每10m2為一個單位,再將每個單位內進行劃分網格,平均分成10份,每個網格內取一個點進行調研分析,取樣標準可以采取取20cm之內的表層土,重量在150g左右作為樣品。均勻混合每個網格之內的樣品,將樣品均分成兩份,一分為單獨樣品進行監測,一份與其他網格內的樣品混合,測量土壤中的總α、總β、源項核素的活度濃度。
5 結束語
由于核設施退役過程涉及到輻射監測,而輻射防護工作具有一定的特殊性。本文根有關規定以及相關法律要求,對核設施退役過程前準備工作,以及工程施工過程中的監測項目和工程終態階段需要監測的項目進行分析,得出核設施退役工程綜合的參照依據。
參考文獻
關鍵詞:輻射監測 實驗項目 課程設計 輻照中心
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2015)02(a)-0110-01
環境輻射防護與監測具有重要的公共衛生意義,我國的環境保護部門及公共衛生部門都十分重視核電站周圍的環境電離輻射監測。盡管已有資料表明核電站在正常運行時對周邊環境的輻射影響遠比同等電功率的燃煤電站小,但前蘇聯切爾諾貝利核電站事故致全球性環境輻射水平增加的事實,仍令核電站周邊地區的公眾關注環境放射性水平變化及其對健康的影響。核電站在運行過程中排放含有放射性物質的流出物可能影響環境,有關核電站的環境電離輻射監測概況值得關注[1]。因此,環境輻射監測與評價也是核工程與核技術專業本科生的必修課程之一。
以往的環境輻射監測與評價課程只包括課堂授課的教學環節,因此,雖然在教學內容中設計到很多儀器、實驗等內容,但不能結合實際操作去理解教學內容,使得課程的教學效果大打折扣。目前,學校在教育部對學生全面綜合素質培養的大背景下,要求環境輻射監測與評價課程開設相關的環境輻射監測實驗項目,是十分必要的。但由于課程實驗基礎十分薄弱,可供教學使用的環境輻射監測儀器的種類、數量均十分有限,使得環境輻射監測實驗項目開發具有較大的難度。
在這樣的條件下,合理的配置教學資源,開設具有一定可用性和可操作性的環境輻射監測實驗項目就變得更加重要。
1 環境輻射監測實驗項目開發中存在的問題
目前,在環境輻射監測實驗項目開發中存在的主要問題有以下幾點。
1.1 缺乏合適的環境輻射監測實驗項目
由于受到實際條件限制以及放射源的控制,對于很多的環境輻射監測實驗項目來說,并不具備充足的條件[2]。如缺少放射源、缺少輻射屏蔽等。由于學生人數眾多,想要分批次開展類似的實驗,需要耗費大量的時間和人力物力,并不十分合適。對于環境輻射監測實驗來說,其本身的專業性并不十分強。因此,若真的配備如此多的放射源來進行此實驗,可以說大材小用了。此外,利用天然本地輻射來配置實驗也存在一定的難度。由于天然本底的強度不高,探測的效果不好,因此作為實驗項目也并不是十分合適。
1.2 缺乏完備的環境輻射監測實驗系統
就環境伽瑪輻射測量來說,一個完整的監測系統是實時在線環境輻射連續監測系統,包括若干個由探測器、前置放大器、數據采集器組成的監測子站以及相應的一系列通訊線路、網絡[3]。整套系統成本較高,利用率不高,使用起來復雜。即使建立起這樣一套復雜的監測系統,維修和使用都需要人力和成本[4]。
1.3 開發的實驗項目和教學內容的緊密程度
有些實驗項目易于開發,但和教學內容關聯度不大。但教學內容中的實驗往往不容易實施。
基于上述的這些原因,對于環境輻射監測實驗項目開發來說,實施的難度十分大。
2 環境輻射監測實驗項目開發實踐
上述問題出現并不是偶然的,是在短時間內難以從根本上解決的問題。因此,對于環境輻射監測實驗項目開發課程建設,往往采取自給自足的方式進行。
2.1 自搭實驗平臺
例如,對已有的氡濃度監測實驗儀器進行改造,形成具有環境樣品連續采樣、氡濃度監測及數據處理一體化功能的實驗平臺。通過合理配置及流程設計,實現氡源、采樣、測量、數據處理的自動化連續操作,完成時限空氣中氡濃度的采樣、測量及數據處理一體化實驗裝置。通過對實驗儀器的改造,形成采樣、測量及數據處理一體化的實驗平臺,方便學生進行相關實驗,以較少的實驗儀器數量實現更多的學生的動手操作機會。實驗內容緊扣教學內容,通過實驗可加深學生對教學內容的理解,同時鍛煉學生的動手能力。通過對空氣中氡濃度的監測與評價實驗,使本科生掌握氡及其子體監測的理論,熟悉空氣中氡濃度監測的方法,掌握環境取樣、預處理、測量及數據處理的流程,對增強學生學習興趣、培養學生實驗動手能力及綜合分析思考能力具有重要的意義。
2.2 課程設計與實驗相結合
課程設計(Practicum)是指大學課程中的綜合性實踐教學環節,可以幫助學生加深對課程的理解,還能鍛煉綜合運用課程知識解決實際問題的能力,不失為一種良好的實踐方式。因此在開設實驗的同時,在不具備實驗條件的情況下,可通過開設課程設計環節來彌補實驗條件的不足,在某種程度上也能增加學生解決問題的能力。
2.3 聯合輻照中心進行實驗
該校自有輻照中心,設有30萬居里級Co-60伽瑪輻射源。可圍繞輻照中心開展一系列環境輻射監測的實驗。但在實驗過程中,要注意輻射防護等問題。擬在輻照中心周圍開展環境監測實驗。
3 結語
在有限的條件下,環境輻射監測實驗項目的開發會遇到很多的難題。但實踐環節的作用對學生們來說不言而喻。針對現有的條件,該課程通過自搭實驗平臺、課程設計與實驗相結合以及聯合輻照中心等方法,提出了一些好的應對措施,并通過實踐檢驗,取得了較好的教學效果。
參考文獻
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關鍵詞 電磁輻射;煤巖動力災害;煤與瓦斯突出;沖擊地壓
中圖分類號:TD324 文獻標識碼:A 文章編號:1671-7597(2013)21-0083-02
隨著我國煤炭開采歷史的增長,礦井的深度越來越深,隨之而來的是越來越顯著的煤巖動力災害(主要包括煤與瓦斯突出,沖擊礦壓等)。雖然近年來我國百萬噸死亡率逐年下降,但由煤巖動力災害產生的直接或間接事故已約占全年煤礦事故的2/3,直接導致煤礦安全、經濟的嚴峻態勢,所以建立健全有效的動力災害預報系統對煤礦和工人都有重要的意義。本文所描述的煤巖電磁輻射(EME)法就是一種近年由中國礦業大學率先研究應用的新方法。
目前,我國對沖擊地壓的監測方法主要有鉆屑法、頂板動態儀法、鉆孔應力計法等方法,這幾種都屬于接觸式間接反映巖體應力變化的探測法,具有相對較明顯的缺陷:鉆屑法要想達到較高的預測精度需要較大范圍的打孔,工作量較大,而且,其計算要求的數據都與人工的操作時間性有較大關系,相對誤差較大;頂板動態測量系統則是在頂板外壁有較顯著變形才能被人警覺,達到其極限報警值時往往發育接近完成,而鉆孔應力計法一方面在測量過程中對密封要求高,另一方面,本身打孔測應力就對對煤巖應力有一定的破壞,所以結果定與實際情況有出入。
而電磁輻射法則是一種非接觸可連續預測的方法,實驗驗證和實際應用效果都很好。
1 電磁輻射(EME)預測法基本原理
電磁輻射(EME)方法是一種地球物理法,其發現和研究首先是由前蘇聯的科學家在研究巖石的形變時發現的,主要應用于橋梁隧道等工程方面,后來經過發展才應用于煤礦及其他有電磁輻射現象的地方。
煤、巖等其他一些固體中都含有束縛態的帶電離子和呈自由態的帶電電子,當其受到外部應力壓迫時,因受載的不均勻,煤體或巖體的各部分發生不規則的變形及其破裂,導致固體內部電荷發生遷移,而裂縫的發展也會帶動帶電粒子的變速運動,這樣就會產生電磁輻射的現象。研究已經表明當應變不均勻時,自由電荷與壓縮區域的壓力是成正相關的,這樣高濃度的自由電荷必然會向低濃度區域擴散,這樣電荷的電場在運動中產生磁場,從而產生電磁輻射。在實際中已經發現:應力越集中,變形破壞過程越強烈,的到的電磁輻射信號越強,集中量化指標體現在電磁輻射強度和脈沖。
在煤礦應用EME方法預報地壓危險時應用的方法如下:
1)臨界值法。這種方法是在地壓危險較小或沒有的區域布置測量點,連續觀測10個班的數據,然后將監測到的電磁輻射值、脈沖的個數、電磁輻射的幅值平均值平均,之后乘以系數k,得到的數據即作為為臨界報警值。系數取值一般為1.4~1.5。
2)偏差方法。這種方法是以前一班監測到的電磁輻射的平均值為基礎,以當班實時監測到的數據減去基礎值得到差值,和基礎值比較,從而事先預警。
2 電磁輻射(EME)預測法的優勢
與傳統的預防沖擊地壓的方法來比,電磁輻射(EME)的預測有明顯的優勢。
首先符合煤礦自動化發展的方向,它不需要打鉆等一系列費時費力的強體力勞動,在一定程度上解放了生產力,節省財力。
再者,與傳統的方法相比電磁輻射(EMS)預測突出的系統為非接觸式的,能夠克服煤巖體在空間分布不均、時間上不穩定等因素的影響,在不額外擾動煤巖狀態的前提下,不占用較多人力實現大區域動態連續實時的監測;
而且,相對傳統的監測方法,電磁輻射(EME)法可以使用遠程控制系統:EME方法反應靈敏,即使煤體發生緩慢的變化也會有信號顯示,其監測到的井下各區域電磁輻射強度和脈沖能夠綜合反應煤巖的變形破裂情形,現代系統結合PLC顯示器和工業網絡,根據電磁輻射預測法基本原理,主要對這兩項指標的監測數據進行人機對話或臨突閾值系統自動作的方法對實際區域情況做出反應。
3 現場實驗及應用描述
中國礦業大學教授錢建生、王恩元曾對電磁輻射法在煤礦的應用做過很多的驗證,經過他們在平煤集團的研究表明:當一個煤層很穩定沒有突出可能時,其煤巖電磁輻射強度很弱,脈沖數很少,應用EME方法幾乎得不到數據;而當儀器測得的煤巖體的電磁輻射的信號變強,脈沖數隨時間變高時,此時的煤體有較大的突出危險性,這時采取一定的措施就可以避免發生事故。通過長時間的觀測以及實驗分析得到的集團某礦的臨突電磁輻射強度值和脈沖數值在后來的一系列預測預報中得到驗證,是完全可靠的,這也說明EMS法在預防區域的煤巖動力災害是可靠的。
撫順某礦選擇78002號二期、-680m東、西探巷及78002號初期回采未受保護的40m煤柱等地點利用電磁輻射預測法進行重點測試。在四個月的測試中,對54個測站,81個測點,共測試數據4800余批,500多萬組數據,歷經1.5級以上礦震29次,從每次礦震前的測試結果中得到的結論:礦震與電磁輻射強度不是線性的,但是其測試數據表現出一定的變化規律“電磁輻射強度出現連續、密集、大幅度的振蕩”。通過分析知道,電磁輻射能量在一段時間內平穩上升時預示著沖激能量集聚,當其達到一定數值時,預示該地段具備了沖擊地壓發生條件。
應用電磁輻射法很好的是徐州三河尖煤礦。該礦自1911年9月首次發生沖擊礦壓以來,到2001年累計發生破壞性沖擊礦壓達25次,僅在西翼堅硬頂板區發生沖擊礦壓為19次,累計破壞巷道1700多米。中國礦業大學曾運用KBD5電磁輻射監測儀在該礦進行了電磁輻射預測沖擊地壓的試驗與應用,取得了非常滿意的結果,使該礦回采速度明顯提高,實驗結果顯示:當煤礦某區域來壓明顯時,對應區域的電磁輻射就對應的出現輻射異常,具體的對應關系表現為,礦壓越大,電磁輻射強度明顯增強或出現強烈的振蕩,實驗過程中有3次預測有危險后采取了措施,未發生沖擊地壓,而在某先未采取泄壓或泄壓不完全的地方發生了突出,得到了驗證。在根據EME預測無危險區域,未經任何認為干預,也沒有發生沖擊地壓。現在該礦應用KBD-5電磁輻射儀,具體采用電磁輻射的臨界值預測方法和變化率預測方法,在具有高度沖擊危險條件的9112工作面和9202工作面成功地進行沖擊礦壓的檢測與控制,并且在該礦《沖擊礦壓控制管理細則》中規定,當檢測點的幅值達到80mV、脈沖數增加1倍及以上時,查明該區域范圍,并分析該區域沖擊礦壓危險性,如果處于臨界狀態,則立即組織卸壓,實現安全生產。
4 結束語
現在對煤巖電磁輻射現象的微觀解釋還不是很系統,這可能對EME方法在其他也有電磁輻射的領域應用會有一定的約束,但是基于煤巖電磁輻射法(EME)對煤礦煤巖動力災害的監測、預報系統理論及實際應用都已經確定是可行的。而且這種應用的意義不僅在煤礦,對于地下交通正在加緊建設的中國來說也是很有借鑒性的,若能夠有所突破,建立一套普適的系統將是一個非常有意義的科研課題。
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[關鍵詞]核電廠 輻射監測系統 特點 發展趨勢
中圖分類號:TP587.96 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)43-0323-01
一、 前言
當前,核電廠輻射監測系統在快速發展,也在不斷的完善,進一步分析核電廠輻射監測系統的特點和發展趨勢也是對系統的完善和發展很有益處的,是我們需要關注度的內容。
二、 核輻射事故應急監測的基本任務
核事故應急監測的基本要求是:在發生各種核或輻射事故的情況下,迅速趕赴現場,通過環境監測和取樣測試,準確及時地向政府有關部門提供事故現場及周圍環境中輻射污染狀況和環境介質中放射性核濃度的實測數據,為推算(或查明)事故源項(或原因)、評價事故影響后果,決定應急防護行動、制定處置方案和采取恢復措施提供技術依據。
根據核事故應急監測的要求,需要開發一套移動實時數據監測系統,配合應急監測車完成核事故的現場巡測、核應急場外環境監測等任務。
三、 目前核電領域通用的輻射監測系統(KRS)的結構
1. 輻射監測系統(KRS)通用的系統結構概述
目前核電領域普遍采用的KRS系統結構是將來自探測器的模擬脈沖數據轉換成數字信號傳送至就地處理顯示單元(LPDU),在LPDU上進行顯示,報警處理,并送出高報、警告、失效等報警觸點和4-20mA的模擬量,經過LPDU處理過的數據通過RS485通信模式送至遠程顯示單元(RDU),在遠程顯示單元(RDU)上又重復生成三級報警開關量和4-20mA的模擬量,并將數據通過RS485通信接口送至KRS輻射監測系統計算機。在KRS輻射監測系統計算機上進行數據和狀態集中顯示,并可在其上修改參數,并發送各種遠程控制命令。
2. 輻射監測系統(KRS)通用的系統結構的分析
這種系統結構由于配置了KRS輻射監測系統計算機進行集中顯示,并具有分析數據、進行設備狀態顯示、設置各監測通道的參數和報警閾值、可生成各監測點的數據分布圖和趨勢圖,數據存儲和數據庫管理,與DCS系統進行數據通訊等功能。
由于就地處理顯示單元(LPDU)具有顯示、報警處理、和通過RS485通信接口通信的功能,遠程顯示單元(RDU)與就地顯示單元(LPDU)具有相似的功能,目前核電的KRS系統結構普遍采用LPDU+RDU的方案,這一方案使得KRS系統總體結構復雜。KRS系統數據集中采集,并由輻射監測專用計算機以通信方式向DCS系統傳輸數據,這種集中采集集中傳輸的結構容易造成信息傳輸的瓶頸。
四、 自動輻射監測系統的上層組成
1、 數據采集工作站和數據庫服務器
數據采集工作站和服務器布置在控制廠房內,共有8個數據采集柜,其分別為:4個安全重要參數采集工作站、2個正常運行參數采集工作站、1個在線譜儀數據采集工作站和1個數據庫服務器。
2、 運行和監督工作站
(一)機組輻射安全工程師值班工作站
為裝有2臺計算機和3個顯示屏的監控臺,互為備用,實時監測、控制所有在線輻射監測儀表和相關設備的運行狀態,通過監控畫面可實現對就地執行機構的控制。
(二)機組劑量技術員值班工作站
提供人員出入控制區的個人劑量計和輻射工作許可證的管理;提供自動輻射監測系統歷史數據的在線查詢。
(三)譜儀測量實驗室工作站
提供氣體樣品測量數據的錄入與查詢;提供場所、表面污染人工測量數據的錄入與查詢。
(四)輻射監測系統儀表刻度與維護實驗室
提供自動輻射監測系統在線儀表運行參數的設置、運行狀態的查詢、離線儀表的標定與維修;作為其它各數據采集站和終端工作站數據恢復的原點。
(五)熱釋光劑量計(TLD)及全身計數器(WBC)工作站
分別用來測讀TLD熱釋光劑量計的數據和測量人體的內照射劑量,并將測讀的信息自動錄入ARMS數據庫服務器中,同時提供錄入數據的調用查詢功能。
(六)電站輻射安全工程師工作站
提供兩個機組輻射監測儀表運行數據的在線查詢;提供其它輻射監測子系統相關數據的查詢。
五、 加強核電廠輻射監測系統建設的建議
1、應加強各級監測站點建設,各級各部門監測機構協同合作,實現數據互通。監測站的設立應更靈活、更有效。
2、應強化監測設備設施在極端條件下的可靠性以及數據傳輸能力。
3、應加強移動監測如車載移動實驗室、航空測量設備監測力量建設,針對各種現場環境(高空、海洋等)的測量系統改進是應急輻射監測的一個重要技術支持。
4、應強化對監測系統的數據/信息公開的要求,實現輻射劑量率自動測量、數據實時傳輸和電子。
5、應加強國際間輻射監測數據交換平臺和預警系統的作用,如防核武器擴散條約組織的全球監測系統對于核應急的監測與預報具有重要意義,可以為我國監測系統提供重要的補充。
6、應加強無人/遠程控制監測取樣設備監測能力建設,加強高空無人放射性測量系統、海洋連續放射性測量系統開發并投入使用。
六、 KRS系統監督管理問題分析
1、KRS系統核安全監督管理主要內容
核安全監督部門主要依據“運行技術規格書”及“安全相關系統定期試驗要求”對KRS系統進行監督。
在各種運行狀態下,核安全監督需要檢查KRS系統運行情況、定期對系統進行維護和檢查。具體的,關注KRS系統的運行情況,對監測系統出現的故障缺陷,要及時了解并分析判斷是否影響其功能的實現,并檢查運行部門是否按照要求記錄相應設備不可運行。檢查KRS系統定期維護和檢查是否按照要求周期執行,以及檢查結果是否符合標準。對不合格站點進行跟蹤,督促執行部門及時處理故障缺陷,并及時重新執行檢查。個別站點檢查不通過,故障缺陷暫時無法處理,導致系統不可運行,必須記錄相應的設備不可運行事件,直到缺陷處理完成,重新檢查合格為止。
2、KRS系統核安全監督管理需注意細節分析
在開展KRS系統相關試驗或維修工作以及核安全監督管理過程中,對一些準則、規定要求的理解把握可能會不太準確,從而對核電廠運行、維修工作的開展造成一定影響,或對核電廠機組的安全水平構成潛在影響。
對于KRS監測系統可運行性的要求應該包含取樣系統、探測傳感器部件、采集系統電氣箱、安裝在集成機柜上的集成處理插件以及主控報警等各個部件完好可用。對于帶有取樣回路的監測通道,其取樣回路只包括被測流體取樣管路的小部分,即包括被測工藝流體的管路法蘭(或變徑管接頭)和返回管路法蘭(或變徑管接頭)之間的管道部分,而其它管道部分均屬工藝系統管道。
KRS系統設備發生隨機故障后,其中部分設備故障信息記錄不太準確或無法及時被發現,通常會造成數據缺失并對后續工作計劃的安排產生影響。
七、 結束語
綜上所述,目前核電廠輻射監測系統的發展迅速,核電廠需要關注的技術也很多,其中輻射監測系統是必須要重點關注的一項內容,核電廠輻射監測系統的未來發展趨勢目前來說還是要加強高空和海洋連續放射性測量系統開發并加強整個KRS系統的監督管理力度,使整個核電廠周邊范圍輻射監測做到海路空范圍全面覆蓋,并使整個輻射監測系統做到完善、穩定和可靠。
參考文獻