毛位新

【摘 要】為了對(duì)防城港核電廠外圍輻射環(huán)境進(jìn)行監(jiān)督性監(jiān)測(cè)，在核電廠外圍建設(shè)了12個(gè)輻射環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)站，進(jìn)行γ輻射劑量率連續(xù)監(jiān)測(cè)和樣品采集分析。監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)等功能，該系統(tǒng)目前運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。

【關(guān)鍵詞】防城港核電廠；監(jiān)督性監(jiān)測(cè)；γ輻射

【中圖分類號(hào)】X837 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2018）03-0138-03

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)能源的需求越來(lái)越大。核電作為一種清潔能源，在發(fā)達(dá)國(guó)家被廣泛地使用，國(guó)內(nèi)近年來(lái)在沿海地區(qū)也建設(shè)了不少核電站。發(fā)展核電不僅可以改變能源結(jié)構(gòu)，保證社會(huì)能源需求，因其不產(chǎn)生二氧化碳、二氧化硫等氣體，還可以減少溫室氣體的排放。為了監(jiān)測(cè)核電站對(duì)周圍環(huán)境的影響，需要對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行監(jiān)督性監(jiān)測(cè)[1-3]。建立輻射環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)有利于對(duì)核電站周圍環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，掌握大量原始數(shù)據(jù)，從而進(jìn)行影響分析。本文主要介紹該系統(tǒng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)等。

1 概論

防城港核電站位于廣西壯族自治區(qū)防城港市企沙半島東側(cè)，規(guī)劃建設(shè)6臺(tái)百萬(wàn)千瓦級(jí)核電機(jī)組，一期工程為2臺(tái)單機(jī)容量為108萬(wàn)kW的CPR1000壓水堆核電機(jī)組。1號(hào)機(jī)組于2016年1月1日投入商業(yè)運(yùn)行，2號(hào)機(jī)組于2016年10月1日投入商業(yè)運(yùn)行。由于核電站是核燃料可控鏈?zhǔn)椒磻?yīng)釋放熱能進(jìn)行發(fā)電，在該反應(yīng)中會(huì)產(chǎn)生裂變產(chǎn)物和活化產(chǎn)物，少量人工放射性核素會(huì)隨著氣態(tài)或者液態(tài)流出物排放到外界環(huán)境中，對(duì)于人工放射性核素的排放，國(guó)家環(huán)境保護(hù)主管部門對(duì)相應(yīng)放射性核素的排放量進(jìn)行了限制。

為了對(duì)防城港核電廠外圍輻射環(huán)境進(jìn)行監(jiān)督性監(jiān)測(cè)，根據(jù)《核電廠輻射環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)具體技術(shù)要求（試行）》的規(guī)定[4]，在核電廠周圍建立了12個(gè)輻射環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)站（簡(jiǎn)稱監(jiān)測(cè)子站），主要實(shí)現(xiàn)γ輻射劑量率連續(xù)監(jiān)測(cè)，空氣樣品采集和氣象數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)加密，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和聯(lián)通專網(wǎng)實(shí)時(shí)傳輸至前沿站數(shù)據(jù)中心和省數(shù)據(jù)匯總中心進(jìn)行存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、分析。根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化，可以有效地掌握核電廠外圍輻射環(huán)境的變化情況。

2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位和監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

2.1 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位

監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的選址原則上是以核電廠為中心，16個(gè)方位均應(yīng)考慮布點(diǎn)，同時(shí)根據(jù)核電廠址的氣象條件，在主導(dǎo)下風(fēng)向、次主導(dǎo)風(fēng)向、關(guān)鍵居民組適當(dāng)增加監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，沿海核電站靠海一側(cè)可以不設(shè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)。根據(jù)以上原則，防城港核電廠外圍輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建立了12個(gè)監(jiān)測(cè)子站，分別是紅沙村、金桂紙業(yè)、仙人島、沙螺寮、簕山、供水站、東興、進(jìn)場(chǎng)道路、山口村、前沿站、老屋隊(duì)、火筒徑，9個(gè)監(jiān)測(cè)子站位于10 km范圍內(nèi)，由于防城港市與越南交界，所以在兩國(guó)交界的東興市設(shè)立了1個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位。監(jiān)測(cè)子站點(diǎn)位分布圖如圖1所示。

前沿站監(jiān)測(cè)子站位于前沿站分析實(shí)驗(yàn)室院內(nèi)，前沿站有環(huán)境分析實(shí)驗(yàn)室和流出物分析實(shí)驗(yàn)室，配備了γ能譜儀、總α/β低本底計(jì)數(shù)儀、液體閃爍體譜儀等儀器設(shè)備，具備樣品的處理和分析能力。

2.2 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

按照《核電廠環(huán)境輻射現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)規(guī)范（試行）》的要求，監(jiān)測(cè)子站連續(xù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)核電廠外圍環(huán)境γ劑量率、γ能譜、風(fēng)速風(fēng)向、溫濕度、雨量、氣壓等氣象條件，并根據(jù)制訂的監(jiān)測(cè)方案定點(diǎn)定期采集大氣氣溶膠、碘、大氣氚和碳、干濕沉降等樣品。各監(jiān)測(cè)子站儀器配置見表1。

3 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成

3.1 監(jiān)測(cè)子站

12個(gè)監(jiān)測(cè)子站中，有10個(gè)采用的是磚混結(jié)構(gòu)的站房，另外2個(gè)采用的是密封方艙站房，部分儀器設(shè)備布設(shè)在站房頂，各設(shè)備相互間留有足夠的空間，防止相互干擾。紅沙、沙螺寮、山口村3個(gè)站點(diǎn)與防城港核電廠的KRS系統(tǒng)共站，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)。每個(gè)監(jiān)測(cè)子站按照監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的不同配備相應(yīng)的儀器設(shè)備。

環(huán)境γ輻射水平監(jiān)測(cè)是監(jiān)測(cè)子站和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心部分，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的有效性、準(zhǔn)確性和獲取率均有很高要求。監(jiān)測(cè)儀器要求具有靈敏度高、響應(yīng)快、能量范圍寬、長(zhǎng)期穩(wěn)定性高等特點(diǎn)，因此本系統(tǒng)選用了美國(guó)GE公司RSS-131ER型高壓電離室[5]。

γ譜儀選用的是德國(guó)生產(chǎn)的IGS810-LAN型NaI（Tl）探測(cè)儀。該儀器穩(wěn)定性高，操作方便，使用Web進(jìn)入儀器系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置和監(jiān)測(cè)，能夠進(jìn)行核素識(shí)別，核素置信度和總劑量貢獻(xiàn)值的分析，自動(dòng)計(jì)算峰面積、凈峰面積和半高寬。該儀器可以達(dá)到定性和定量監(jiān)測(cè)的目的。

超大流量氣溶膠采樣器主要是用于應(yīng)急監(jiān)測(cè)，采樣流量在600～900 m3/h，可以達(dá)到快速采集氣溶膠樣品進(jìn)行放射性核素分析。

大氣氚采樣器采用冷凍法采集樣品，碳-14采樣器通過(guò)催化氧化實(shí)現(xiàn)樣品采集，采樣流量可以根據(jù)環(huán)境濕度進(jìn)行設(shè)置，也可以設(shè)置采樣時(shí)間。

干濕沉降采樣器可以實(shí)現(xiàn)干沉降和濕沉降分開采樣，通過(guò)感雨器進(jìn)行切換，濕沉降采集下雨?duì)顟B(tài)下的沉降物，干沉降采集非下雨?duì)顟B(tài)下的沉降物，滿足干沉降和濕沉降的分開測(cè)量，也可以滿足總沉降的測(cè)量。

每個(gè)監(jiān)測(cè)子站均配備一套氣象觀測(cè)儀，可以實(shí)時(shí)對(duì)溫度、濕度、氣壓、風(fēng)向、風(fēng)速、雨量和感雨進(jìn)行測(cè)量，供水站站點(diǎn)為標(biāo)準(zhǔn)氣象場(chǎng)，增加了太陽(yáng)總輻射和凈輻射的監(jiān)測(cè)。氣象條件的監(jiān)測(cè)對(duì)輻射環(huán)境監(jiān)測(cè)很重要，氣候環(huán)境的改變會(huì)引起γ劑量率的變化，有助于分析引起γ劑量率變化的原因。

3.2 數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)

數(shù)據(jù)集成系統(tǒng)主要分為數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)部分。數(shù)據(jù)的采集由監(jiān)測(cè)子站工控機(jī)軟件進(jìn)行控制，采集的數(shù)據(jù)通過(guò)聯(lián)通專用網(wǎng)絡(luò)傳輸至前沿站數(shù)據(jù)中心進(jìn)行存儲(chǔ)和統(tǒng)計(jì)分析，再傳輸至省數(shù)據(jù)匯總中心。輻射環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸圖如圖2所示。

在軟件上可以設(shè)置γ劑量率、γ能譜采樣時(shí)間、報(bào)警閾值，當(dāng)劑量率超過(guò)閾值后可以進(jìn)行標(biāo)識(shí)和報(bào)警，軟件可以顯示實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，還可以查詢?nèi)我鈺r(shí)段的原始?xì)v史數(shù)據(jù)。監(jiān)測(cè)子站與前沿站數(shù)據(jù)中心采用的是聯(lián)通有線和無(wú)線雙冗余鏈路，正常情況時(shí)，只有有線處于工作狀態(tài)，在有線網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)啟動(dòng)；在有線和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)均出現(xiàn)故障時(shí)，采集的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以在子站存儲(chǔ)3個(gè)月以上，待網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后，數(shù)據(jù)自動(dòng)傳回前沿站數(shù)據(jù)中心。監(jiān)測(cè)子站配備了UPS和蓄電池，蓄電池只給實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)儀器提供電源，可以堅(jiān)持72 h。

前沿站數(shù)據(jù)中心用于接收、存儲(chǔ)、分析各監(jiān)測(cè)子站采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過(guò)軟件圖表的形式實(shí)時(shí)反映監(jiān)測(cè)子站的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和運(yùn)行情況。為了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，使用的是2臺(tái)“戴爾”服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)雙機(jī)熱備功能，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)后，分析軟件會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)，通過(guò)Web進(jìn)入專用的數(shù)據(jù)管理平臺(tái)，在平臺(tái)可以查詢?nèi)魏螘r(shí)間段的歷史數(shù)據(jù)，如5 min數(shù)據(jù)獲取率、小時(shí)數(shù)據(jù)獲取率、小時(shí)均值、日均值、季報(bào)年報(bào)等。系統(tǒng)會(huì)將超過(guò)閾值的數(shù)據(jù)標(biāo)注出來(lái)，如果數(shù)據(jù)為異常數(shù)據(jù)，則可以進(jìn)行說(shuō)明和剔除。同時(shí)，前沿站數(shù)據(jù)中心有短信報(bào)警功能，數(shù)據(jù)超過(guò)閾值和網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)會(huì)發(fā)短信給值班人員。

省級(jí)數(shù)據(jù)匯總中心對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、分析，接收的是國(guó)控輻射環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和核電廠外圍輻射環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，同時(shí)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至國(guó)家數(shù)據(jù)匯總中心。為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性，使用2臺(tái)“浪潮”服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)雙機(jī)熱備功能。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)進(jìn)數(shù)據(jù)庫(kù)后，統(tǒng)計(jì)分析軟件會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，通過(guò)Web進(jìn)入專用數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，系統(tǒng)會(huì)對(duì)γ劑量率的5 min獲取率、小時(shí)數(shù)據(jù)均值、最大值、最小值、季報(bào)、年報(bào)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。同時(shí)，還能對(duì)氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，還可以形成風(fēng)玫瑰圖，統(tǒng)計(jì)出監(jiān)測(cè)子站的主導(dǎo)風(fēng)向和風(fēng)頻。可以查詢到任何時(shí)間段劑量率與氣象相關(guān)性的曲線圖，從而為劑量率的變化分析提供幫助。

省數(shù)據(jù)匯總中心有專職人員每日對(duì)監(jiān)測(cè)子站的儀器的運(yùn)行情況進(jìn)行查看，每日審核監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，每日?qǐng)?bào)送合格的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)后，查找原因，進(jìn)行標(biāo)注。

當(dāng)省數(shù)據(jù)匯總中心的分析軟件發(fā)現(xiàn)存在監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)缺失的情況時(shí)，會(huì)向前沿站數(shù)據(jù)中心或監(jiān)測(cè)子站發(fā)送數(shù)據(jù)上傳請(qǐng)求，從而避免由于網(wǎng)絡(luò)故障或者其他原因引起的數(shù)據(jù)的遺漏和丟失現(xiàn)象。

4 結(jié)論

防城港核電廠外圍輻射環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在運(yùn)行的2年中，系統(tǒng)穩(wěn)定性高，安全性好。γ輻射監(jiān)測(cè)儀性能穩(wěn)定，所有監(jiān)測(cè)子站輻射劑量率5 min數(shù)據(jù)獲取率2016年達(dá)97%以上，2017年達(dá)99%以上。

在運(yùn)行維護(hù)中也發(fā)現(xiàn)存在的不足之處，樣品采集儀器的穩(wěn)定性存在不足，由于濕度大，儀器故障率較高，在建設(shè)時(shí)應(yīng)充分考慮環(huán)境對(duì)儀器的影響，選取適宜的設(shè)備。監(jiān)測(cè)子站無(wú)通信鏈路直接與省數(shù)據(jù)匯總中心連接，存在前沿站數(shù)據(jù)中心出現(xiàn)電源、網(wǎng)絡(luò)等故障時(shí)，導(dǎo)致省數(shù)據(jù)匯總中心無(wú)法接收到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，從而影響到監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)獲取。

防城港核電廠外圍輻射環(huán)境自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是監(jiān)督性監(jiān)測(cè)核電廠周圍環(huán)境變化的重要工具，該系統(tǒng)的建立有助于加強(qiáng)核電廠周邊地區(qū)核事故應(yīng)急預(yù)警監(jiān)測(cè)能力，為核電廠外圍輻射環(huán)境的變化提供寶貴的資料，同時(shí)有助于緩解公眾對(duì)核電廠建設(shè)的偏見。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]朱曉翔，王鳳英.田灣核電站環(huán)境γ輻射連續(xù)監(jiān)測(cè)告警系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討[J].中國(guó)輻射衛(wèi)生，2009，18（3）：334-336.

[2]朱耀明，林明貴.寧德核電廠外圍環(huán)境γ輻射連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].海峽科學(xué)，2015（6）：75-78.

[3]張瑜，楊維耿.淺談核電廠輻射環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)要求及建議[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2015（4）：51-53.

[4]國(guó)核安函〔2014〕49號(hào)，關(guān)于印發(fā)《核電廠輻射環(huán)境現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)具體技術(shù)要求（試行）》的通知[R].2014.

[5]楊維耿.幾種γ輻射探測(cè)器用于環(huán)境連續(xù)測(cè)量時(shí)的比較[J].核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù)，2003，23（1）：87-90.

[責(zé)任編輯：陳澤琦]