CN104296803A - 一种数字化核设施环境辐射监测*** - Google Patents

一种数字化核设施环境辐射监测*** Download PDF

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张伟
王欣
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Abstract

本发明涉及一种数字化核设施环境辐射监测***，包括控制设备和现场测量设备，所述的控制设备包括中央站，所述的现场测量设备包括环境介质取样器、气象传感器和辐射探测器，所述的辐射探测器为内置高量程剂量率探测器的数字化NaI(TI)谱仪，环境介质取样器、气象传感器和数字化NaI(TI)谱仪分别与就地工业计算机连接，将测量和取样信号传输至就地工业计算机，所述的就地工业计算机通过有线和无线两种通信方式连接中央站，中央站远程监控所有现场测量设备的工作状态。该***可以在给出γ辐射剂量率的同时进行核素识别，通信可靠，带宽高，不易干扰，能够保障***的数据获取率。

Description

一种数字化核设施环境辐射监测***
技术领域
本发明属于核辐射测量仪表及自动化控制技术领域，具体涉及一种数字化核设施环境辐射监测***。
背景技术
现有已运行和大部分在建核电厂的环境辐射监测***设计监测项目少，设备故障率高，需要运行人员经常性现场维护，而且只能用于常规环境监测。福岛核电厂发生核事故后周围的环境辐射监测***被破坏，完全没起到为决策者提供监测数据的功能。国家核***在2012年发布《福岛核事故后核电厂改进行动通用技术要求(试行)》中明确提出了辐射环境监测的改进要求，虽然各核电站根据要求对环境辐射监测***进行了改进，但已经实施的改进内容主要是增加监测站的数量和增加应急监测设备的数量，并没有有效提高环境辐射监测***在事故情况下的可靠性和可用性，环境辐射监测***在事故情况下依然存在很大的整体失效风险。现有核电厂环境辐射监测***的结构如图1所示，主要问题体现在以下几个方面：
1)现有环境辐射监测***只能监测γ剂量率，不能识别核素。
2)现有通信手段一般使用电话线和GPRS，通信方式不可靠，经常通信中断且易受到干扰，不能保证数据获取率。
3)现有环境辐射监测***在中央站不能远程监控取样设备运行状态，无法获知设备是否运行正常，也不能在中央站远程控制取样设备的启动和停止，只能工作人员赴现场手动启动和停止。
4)现有环境辐射监测***的电力供应和通信方式都依赖外部，在外部电源和通信方式中断时将丧失监测功能。
5)中央站抵抗外部事件能力较差，且中央站一旦损坏不能在短时间内修复，会导致环境辐射监测***长时间不能恢复。
6)现有环境辐射监测***只能满足正常情况下环境监测要求，在事故情况下特别是外部事件导致的事故情况下存在很高的***整体瘫痪风险。
发明内容
本发明的目的在于针对现有核电厂环境辐射监测***的各种不足，提供一种数字化核设施环境辐射监测***，使***的结构具有更加精简、模块化、集成化的特点。
本发明的技术方案如下：一种数字化核设施环境辐射监测***，包括控制设备和现场测量设备，所述的控制设备包括中央站，所述的现场测量设备包括环境介质取样器、气象传感器和辐射探测器，其中，所述的辐射探测器为内置高量程剂量率探测器的数字化NaI(TI)谱仪，环境介质取样器、气象传感器和数字化NaI(TI)谱仪分别与就地工业计算机连接，将测量和取样信号传输至就地工业计算机，所述的就地工业计算机连接中央站，中央站远程监控所有现场测量设备的工作状态。
进一步，如上所述的数字化核设施环境辐射监测***，其中，还包括移动中央站，所述移动中央站在环境监测车上通过移动计算机和无线通信设备实现中央站的功能。
进一步，如上所述的数字化核设施环境辐射监测***，其中，所述的数字化NaI(TI)谱仪内置的高量程剂量率探测器为GM管或半导体探测器；数字化NaI(TI)谱仪自带电源并设有无线通信模块，事故情况下能够将测量数据直接无线传输至中央站或移动中央站。
进一步，如上所述的数字化核设施环境辐射监测***，其中，所述的环境介质取样器通过专用电缆与就地工业计算机连接。
进一步，如上所述的数字化核设施环境辐射监测***，其中，所述的就地工业计算机通过光纤和无线网络与中央站连接。
本发明的有益效果如下：本发明所提供的数字化核设施环境辐射监测***可应用于大型核电厂、小型堆、研究堆和其他核设施的环境辐射监测，所采用的NaI(TI)谱仪可以在给出γ辐射剂量率的同时进行核素识别，给出空气中的天然和人工放射性核素，灵敏度高，测量出空气中的人工放射性核素能够帮助核设施运行人员更早的发现核事故，进行早期报警。该环境辐射监测***最多可使用光纤、无线3G和无线射频三种冗余的通信方式，通信可靠，带宽高，不易干扰，能够保障***的数据获取率。环境辐射监测***采用独创性的设计了中央站移动功能，提高了事故情况下***的可靠性。同时，该***还具备接口条件少、扩展功能强大的特点。
附图说明
图1为现有核电厂环境辐射监测***的结构原理图；
图2为本发明数字化核设施环境辐射监测***的结构原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图2所示，本发明所提供的数字化核设施环境辐射监测***，包括控制设备和现场测量设备，所述的控制设备包括中央站和移动中央站，所述的现场测量设备包括环境介质取样器、气象传感器和辐射探测器、就地工业计算机，其中，所述的辐射探测器为内置高量程剂量率探测器的数字化NaI(TI)谱仪，环境介质取样器、气象传感器和数字化NaI(TI)谱仪分别与就地工业计算机连接，将测量和取样信号传输至就地工业计算机，所述的就地工业计算机连接中央站，中央站远程监控所有现场测量设备的工作状态。
该***启用全新的核辐射探测器，使用内置高量程剂量率探测器(GM管或半导体探测器)的数字化NaI(TI)谱仪取代目前核电厂环境辐射监测***通常使用的GM管探测器或高气压电离室探测器。该探测器使用NaI(TI)探测器测量低量程，使用GM管或半导体探测器测量高量程，这样组合能够满足γ剂量率测量量程的需要。此外由于NaI晶体可以分辨γ射线的能量，因此NaI(TI)谱仪可以在给出γ辐射剂量率的同时进行核素识别，给出空气中的天然和人工放射性核素，灵敏度高，测量出空气中的人工放射性核素能够帮助核设施运行人员更早的发现核事故，进行早期报警。而且数字化NaI(TI)谱仪具备独立的无线通信设备，事故情况下可以将测量数据直接传输至固定中央站或移动中央站。
在本发明的环境辐射监测***中，环境介质取样器与就地工业计算机之间通过专用电缆连接，气象传感器与就地工业计算机之间通过气象电缆连接，数字化NaI(TI)谱仪与就地工业计算机之间通过网线连接，就地工业计算机与中央站之间通过光纤连接，并可进行3G无线通信。数字化NaI(TI)谱仪自带电源和不依赖公网的无线通信模块，可以在事故后长期可靠运行，可以通过无线通信模块与中央站和移动中央站进行无线通信。本发明最多可使用光纤、无线3G和无线射频三种冗余的通信方式，通信可靠，带宽高，不易干扰，能够保障***的数据获取率。
相比传统的核电厂环境辐射监测***，本发明在就地增加了工业计算机，所有测量设备和取样设备的信号都传输至就地工业计算机，就地工业计算机与中央站使用光纤连接，可以在中央站远程监控所有测量和取样设备的工作状态，数据也能在就地实时显示。这种设计方式还可以在中央站远程控制取样设备的启动和停止，实现取样自动化，大大降低了人员的工作量。
考虑到现有核电厂环境辐射监测***中央站不易维修和恢复的缺陷，新设计的环境辐射监测***采用独创性的设计了中央站移动功能，事故后固定中央站损坏时，可在环境监测车上使用移动计算机和无线通信设备迅速恢复中央站功能。现有核电厂环境辐射监测***数据只能在就地或中央站产查看，而新设计的环境辐射监测***基于WEB开发中央站数据采集和控制软件，可以实现***数据异地远程浏览，更利决策者使用数据。新设计的环境辐射监测***采用模块化和集成化的设备，结构简单，性能可靠，故障率低，易于扩展，且设备故障时可以实现故障设备即换即用，使***满足正常和事故两种情况下的监测要求。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种数字化核设施环境辐射监测***，包括控制设备和现场测量设备，所述的控制设备包括中央站，所述的现场测量设备包括环境介质取样器、气象传感器和辐射探测器，其特征在于：所述的辐射探测器为内置高量程剂量率探测器的数字化NaI(TI)谱仪，环境介质取样器、气象传感器和数字化NaI(TI)谱仪分别与就地工业计算机连接，将测量和取样信号传输至就地工业计算机，所述的就地工业计算机连接中央站，中央站远程监控所有现场测量设备的工作状态。
2.如权利要求1所述的数字化核设施环境辐射监测***，其特征在于：还包括移动中央站，所述移动中央站在环境监测车上通过移动计算机和无线通信设备实现中央站的功能。
3.如权利要求1所述的数字化核设施环境辐射监测***，其特征在于：所述的数字化NaI(TI)谱仪内置的高量程剂量率探测器为GM管或半导体探测器。
4.如权利要求2所述的数字化核设施环境辐射监测***，其特征在于：数字化NaI(TI)谱仪自带电源并设有无线通信模块，事故情况下能够将测量数据直接使用无线通行方式传输至中央站或移动中央站。
5.如权利要求1所述的数字化核设施环境辐射监测***，其特征在于：所述的环境介质取样器通过专用电缆与就地工业计算机连接。
6.如权利要求1所述的数字化核设施环境辐射监测***，其特征在于：所述的就地工业计算机通过光纤和无线网络与中央站连接。
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