HY-氮-16輻射監測儀 輻射測量儀

  HY-氮-16輻射監測儀(yi)

HY-氮-16輻射監測儀(yi) 簡介：

      氮-16輻射監測儀(yi) 是核反應堆蒸汽發生器泄漏監測專(zhuan) 業(ye) 設備。蒸汽發生器是壓水堆核電站核蒸汽供應係統的主要設備之一，是連接反應堆一、二回路的關(guan) 鍵設備。蒸汽發生器傳(chuan) 熱管(U型管)由於(yu) 腐蝕、微振磨損、耗蝕及疲勞破裂等原因而造成泄漏是壓水堆核電站的多發性事故，是造成容量因子損失的主要原因之一。蒸汽發生器的可靠性對核電站的安全和經濟運行影響較大，已成為(wei) 一項性重要課題。

氮一16輻射監測儀(yi) 屬於(yu) 核電站輻射監測係統中工藝輻射監測子係統"1，用於(yu) 測定壓水堆核電站蒸汽發生器U型管破損所致一回路水向二回路側(ce) 的泄漏率。在功率運行情況下，通過測量破損發生時在二回路主蒸汽管道內(nei) 所出現的氮-16(16N)高能Y輻射，確定蒸汽發生器U型管的泄漏率；在熱停堆工況下，則可測量主蒸汽管道內(nei) 出現的氪(Kr)、氙(Xe)等惰性氣體(ti) 或其他核素；靈敏度高，速度快，可有效防止核汙染，保證核反應堆安全運行，被確定為(wei) 壓水堆核電站開通*的儀(yi) 器。圖1是氮一16輻射監測儀(yi) 。

國內(nei) 外概況及發展趨勢：蒸汽發生器傳(chuan) 熱管(U型管)的破損監測是壓水堆核電站運行中的重要監督項目，通常采用蒸汽發生器排汙取樣法、主冷凝器和除氧器排氣監測等方法。這些方法的共同缺點是：反應時間慢，至少需要3～10 rain，且係統較複雜，需要取樣設備，樣品經降溫降壓後，進入監測裝置；不能實現連續監測等[1]。

為(wei) 防止出現滿溢事故汙染蒸汽輪機，避免發生嚴(yan) 重汙染，上目前采用監測氮～16的方

法。其裝置簡單，靈敏度高，反應速度快，測量時間短(約10 s)，連續監測。法國EDF公司從(cong) 1983年開始研製該儀(yi) 器軟件及傳(chuan) 輸係數，1988年由法國M G P公司正式投產(chan) ，已有數百台氮一16輻射監測儀(yi) 投入運行。我國秦山核電站一期工程和大亞(ya) 灣核電站均采用該公司產(chan) 品。迄今，我國境內(nei) 在役和正在建設的壓水堆核電站所安裝的氮-16輻射監測係統基本是從(cong) 法國進口。

目前國外氮一16輻射監測係統發展趨勢是實現計算機化、網絡化，有就地和遠程顯示單元，用彩色液晶實時顯示；有多種配置和通訊方式，並已形成商品。

1994年1月至1996年6月，研製了氮一16輻射監測儀(yi) (見圖1)，鑒定會(hui) 認為(wei) 氮-16輻射監測儀(yi) 研製是成功的，*國內(nei) 的空白，處於(yu) 國內(nei) ，達到了上同類產(chan) 品水平。主要技術指標與(yu) 當時MGP公司產(chan) 品相同。

2006年，為(wei) C2項目研製了氮-16輻射監測儀(yi) ，C2測量箱和處理單元機箱的電路在C 1的基礎上進行了較大改進。主要元器件采用了更新換代產(chan) 品；提高了模擬輸出精度；增加USB接口，與(yu) 便攜式筆記本通訊；用便攜式筆記本和應用軟件組成用戶終端，取代原袖珍終端功能。增加RS485接口與(yu) 輻射監測計算機係統通訊。C2處理單元機箱結構由C l的N I M機箱結構改為(wei) 壁掛式機箱，16N和γ處理組件合並在一個(ge) 處理單元機箱中，體(ti) 積縮小，取消了端子箱；增加了電磁兼容性資質，符合IE C61000-6-2和IE C61000-6-3的標準要求。與(yu) MGP公司當前產(chan) 品相比，各有所長，技術性能和指標見表l。

氮-16輻射監測儀(yi) 的研製成功*。

工作原理

16N在反應堆一回路內(nei) 產(chan) 生，是由冷卻劑中的氧原子經過160(n，p)16N反應生成的，有*的γ輻射，其半衰期為(wei) 7．35 s，是一回路冷卻劑的主要放射源。當U型管破損時，冷卻劑中的16N就會(hui) 進入主蒸汽管道。氮一16輻射監測儀(yi) 就是通過測定主蒸汽管道中16N的放射性活度，再經過由計算方法預先確定的泄漏率傳(chuan) 輸係數的換算，求出蒸汽發生器傳(chuan) 熱管(U型管)冷端、熱端、彎管段或中段(平均)的泄漏率。

技術指標

泄漏率與(yu) 16N的γ計數率和傳(chuan) 輸係數的關(guan) 係如下：

   Q=n/c    (1)

 式中：

q為(wei) 泄漏率（L／h）；

n為(wei) 測點處16N的γ輻射計數率（S-1）

C為(wei) 傳(chuan) 熱管的泄漏率傳(chuan) 輸係數(S-1×L-1×h)，或者(S-1×kg-1×h)。

傳(chuan) 輸係數C與(yu) 探測器幾何因子k1、探測器效率因子k2及從(cong) 傳(chuan) 熱管泄漏點到主蒸汽管道

探測點之間的傳(chuan) 遞時間有關(guan) ，用下式表示：

  C=K1×K2×AV         (2)

式中：AV為(wei) 傳(chuan) 熱管單位泄漏時16N探測點處主蒸汽管道中的16N的放射性活度，量綱為(wei) (Bq×m-3×kg-1× h)。AV與(yu) 傳(chuan) 遞時間t的關(guan) 係如下：

AV =(Ap／Q)(rv／rp)e-lt    (3)

式中：

Ap為(wei) 泄漏部位一回路側(ce) 16N活度(Bq·m-3)，隨功率變化和泄漏點位置而改變；

Q為(wei) 主蒸汽管道中的蒸汽流量(kg·h-1)；

rv為(wei) 主蒸汽密度(kg·m-3)；

rp為(wei) 冷卻劑平均密度(kg·m-3)；

l為(wei) 16Nγ輻射衰變常數(s-1)；

t為(wei) 16N從(cong) 傳(chuan) 熱管泄漏點到主蒸汽管道探測點之間的傳(chuan) 遞時間(s)。

式(3)表明，AV不僅(jin) 與(yu) 反應堆功率、蒸汽發生器運行工況有關(guan) ，而且還與(yu) 泄漏點位置有關(guan) 。

在反應堆、蒸汽發生器和主蒸汽管道的結構尺寸、物理參數以及16N的γ輻射監測點都確定的情況下，通過分析計算可得16N的傳(chuan) 遞時間t，探測器幾何因子k l、探測器效率因子K2再利用式(2)和(3)算得傳(chuan) 輸係數C。傳(chuan) 輸係數C是核功率的函數，與(yu) 核功率成分段線性關(guan) 係。事先把不同功率、不同泄漏位置的傳(chuan) 輸係數通過鍵盤送人氮一16輻射監測儀(yi) ，即可用式(1)求出相應的泄漏率。

係統功能、組成及特點：

氮一16輻射監測儀(yi) ，通過測定主蒸汽管道中16N的放射性活度，再經過由計算方法預先確定的泄漏率傳(chuan) 輸係數的換算，求出蒸汽發生器傳(chuan) 熱管(U型管)冷端、熱端、彎管段或中段(平均)的泄漏率。

本監測儀(yi) 為(wei) 在線監測儀(yi) 。由一個(ge) 安裝在主蒸汽管外麵的v輻射探測裝置、一個(ge) 安裝在探測裝置附近的測量箱和一個(ge) 處理組件機箱所組成。處理組件機箱把探測器測得的輻射信號轉換成蒸汽發生器U型管破損的泄漏率，並給出泄漏率數據，按給定的報警閾值發出報警信號。測量結果通過RS485接口傳(chuan) 送到核電廠輻射監測計算機係統，同時提供模擬量輸出和開關(guan) 量輸出信號。

氮-16輻射監測儀(yi) 的組成見圖2，包括：

(1)氮-16輻射監測儀(yi) l套(每套應包括l套探測裝置及其支架、1個(ge) 電子測量箱、1個(ge) 處理組件機箱以及探測器與(yu) 測量和處理組件機箱之間連接用的配套電纜)，

(2)標定工具l套(包括多道脈衝(chong) 分析器以及標定源238Pu+13C、137Cs和60Co等)；

(3)用戶終端l台(含筆記本電腦l台和用戶終端軟件)。

   本儀(yi) 器的核心是耐高溫N aI探測裝置和測量箱內(nei) 智能化256道或l 024道多道分析器，以及總γ通道與(yu) 16N通道兩(liang) 路單道分析器及相應的處理組件。其中運用了241 A m穩峰技術、溫度補償(chang) 技術和功率校正技術等。

γ輻射探測器由NaI晶體(ti) 和光電倍增管組成。晶體(ti) 內(nei) 鑲入241 Am穩峰源。探測裝置內(nei) 含溫度傳(chuan) 感器。由於(yu) 探測器在主蒸汽管道外側(ce) ，周圍環境溫度在30～55℃，所以前置放大器沒有在探測裝置中。前放和高壓均放在幾十米外的測量箱中。為(wei) 防止事故工況可能出現的短時高溫(100℃，10min 150℃，5rain)和潮濕，探測裝置內(nei) 填充了大量的絕熱材料，並且*密封。

測量箱內(nei) 包括：低壓和高壓電源；前置放大器；主放大器；以單片機為(wei) 核心的智能化多道分析器(含峰檢測、采樣／保持電路、模數變換器、存儲(chu) 器等)，兩(liang) 路單道分析器；譯碼器；中斷控製器以及串行通訊等輸入輸出單元。16N和γ兩(liang) 道數據分別通過串行接口傳(chuan) 送到相應的處理組件上。處理組件的任務是把測量箱測得的數據轉換成蒸汽發生器U型管破損的泄漏率，並顯示。當泄漏率超過預置值時，儀(yi) 表能發出報警信號。處理組件對外可提供模擬量信號、開關(guan) 量信號和串行通訊的數字信號。

氮-16輻射監測儀(yi) 屬於(yu) lE級設備，要求能先進穩定可靠地工作。

(4)氮一16輻射監測儀(yi) 裝置簡單，係統功能齊全，反應速度快，可實現連續監測，是核電站蒸汽發生器的監護神。雖然壓水堆核電站功率不同，蒸汽發生器不同，但根據各種反應堆、蒸汽發生器和主蒸汽管道的結構尺寸、物理參數等計算出相應的泄漏率傳(chuan) 輸係數，輸入到氮一16輻射監測儀(yi) ，同時選擇不同配置的氮～16輻射監測儀(yi) 組成監測係統。