广州职康防护技术服务有限公司 广东 广州 510000
摘要：本文对γ辐射环境监测系统进行分析，阐述该系统建设时应遵循的原则，即可靠性、安全性、可维护性原则，并介绍系统的重要构成部件，包括监测子站、数据采集与仪控系统、数据汇总中心等，最后分析该系统在核电厂γ辐射环境监测中的应用方法，旨在提高监测效果，使大气环境得到有效保护。
关键词：外围γ辐射；监测系统；核电厂
引言：在社会经济飞速发展背景下，对能源的需求量逐渐增加，核电作为一种清洁能源，不但能够改善传统能源结构，还可有效保护大气环境，与以往的燃煤电厂相比，核电厂具有较强的低碳性和环保性。为了探究核电厂在运行过程中放射性对周围环境的影响，需要构建外围γ辐射监测系统，实施放射性监测。
1.外围γ辐射环境监测系统的建设原则
1.1可靠性
本系统使用工业化标准生产设备，在选型过程中应综合考虑耐蚀性、抗风性与防雷击等性能，确保其在复杂环境下可靠运行。数据传输方式分为有线和无线双路冗余两种形式，由采集器对气象、环境γ、采样设备等各项参数进行实时监控和分析，一旦发现异常数据及时报警，提醒操作者采取措施加以解决，不同站点还配置了UPS电源，可连续三天运行，确保在市电停电的情况下正常监测，具有较强的可靠性。
1.2安全性
由于部分地区暴雨、雷电等极端天气频繁，系统在防雷方面给予高度重视，在建设时对一切可能遭受雷击的电路做好分流、屏蔽等防护工作，以此提高安全性。在各个子站中配置视频监控探头，不但可直观的了解各站点实际情况，还具有较强的防盗功能。为了提高数据传输安全性，系统网络均采用VPN虚拟网络技术，并在数据中心配置杀毒软件和防火墙，对于核心路由器、服务器等关键设备均实施双机热备方案，确保某一部分出现故障时，整体系统仍然能够正常运行。
1.3可维护性
系统的可维护性主要体现在模块化和商品化两个方面，前者是指系统由多个单独部分构成，且每个模块具有独立性，可单独测试和检修，当某个模块需要技术升级时便于替换，提高系统的可维护性；后者是指根据工业生产要求开展生产工作，虽然使用的实验室产品较小，但仍需严格按照规定方式执行，确保各项流程准确，提高产品质量和易维护性[1]。
2.外围γ辐射环境监测系统的构成
该系统主要作用在于对监测数据进行采集、传输、存储和分析，由以下几个方面构成。
2.1监测子站
主要利用子站软件和辅助设备完成数据采集工作，其中，软件用来进行数据采集与传输，借助串口和设备来实现，通过实时监测数据可获取到设备的实时运行状态，远程设置设备的各项参数，将获取的原始数据传递到数据汇总中心。子站软件可对剂量率的报警数值进行设置，一旦数据超过该数值则会立即响起警报，对有效和无效数据进行筛选和标识。子站中的辅助设备主要为PLC模块、工业交换机、站房环境监控设备、UPS电源等，此类设备可提高数据采集的稳定性，在无市电的情况下，发挥UPS电源作用可确保子站在72h内正常运行。
2.2数据采集与仪控系统
在数据采集系统中，可对采集的数据信息进行存储，存储时间超过3个月，即使通讯中断后仍然可以持续上传，利用气象观测仪对环境中的气象数据进行测定和采集，包括风向、风速、湿度、气压、雨量等等，借助仪控系统还可利用总辐射和净辐射的观测设备，使观测和控制性能得到显著提升，获取到更多的技术指标，且指标数据更加清楚明确。
2.3数据汇总中心
该模块主要负责接收子站传递的实时信息，并将其投入到存储、处理和分析之中，通过绘制图表的方式将子站实时数据、监测子站等运行情况进行传输，主要包括数据汇总和数据统计两个方面。当汇总软件接收到子站传输的数据后，会立即进行存储和显示，为了提高系统可靠性，采用两台OBM服务器，二者互为热备份，且采用SQL Server2012软件绘制各个子站的分布图。在数据统计方面，主要采用WEB界面模式，对原始数据进行剖析，如γ辐射剂量率、气象数据等，还可对不同采样设备的运行参数、时间等进行统计[2]。
3.外围γ辐射环境监测系统的设计与应用
3.1探头选型与性能
在监测系统应用中，监测和采样设备是基础，可对γ辐射测量值的准确性产生直接影响。监测系统主要对核电厂运行时向环境释放的γ辐射进行监测，而核电厂正常运行情况下释放的气体数量较少，产生γ辐射水平受到天然γ辐射的影响被淹没，因此要想对γ辐射排放质量进行分析，则需要对天然γ辐射的涨落能力进行判断，在探头选型方面以GM计数管、高压电离室为主，其中，GM计数管的价格较高，目前在国内尚未得到广泛应用，而高压电离室的优势众多，数据测定精度较高。综合各类高压电离室，本文采用EGMS型号进行实验，主要性能如下表1所示。
表 1 EGM5高压电离室性能
3.2测量范围
为了提高监测系统的数据精度和可比性，应设置一系列监测点。在正常运行情况下，核电厂中产生的γ辐射水平有限，只有处于故障或者紧急情况时才会产生大量γ辐射，因此，在测量范围的选择上应以核电站反应堆为中心，紧急撤离区半径5km，隐蔽区半径7km内，还要综合分析核电厂的突发事故与不可控因素，在方位的选择上尽量均匀，提高测量范围内监测效率和水平[3]。
3.3系统防雷
在雷雨电气时，电子设备很容易受到雷击，加上许多设备安装在室外，更加大了遭受雷击的概率，例如浙江和广东两站中，大部分系统故障均是受到雷击引起，以广东监测系统为例，主要包括9个监测子站，通过公用电话网直接进行数据传输，系统故障主要因雷击引起，涉及到多个组成部分，直接雷击损坏率达到26.7%，可见防雷重要性。因此，应采取积极有效的防雷措施，在本系统中将全部可能进入雷电的线路均进行分流、屏蔽，通过层层防护、多级泻能等方式达到防护目的。
3.4气象观测
天然γ辐射水平与气象存在较大关联。在降雨天气下，大气中放射性灰尘在雨水作用下到达地面，导致地表γ辐射的水平增加，受到地面植被、风向、含水量等诸多因素影响，对其水平产生不同程度的影响。在气象观测方面与辐射监测一同进行，可有效借助风向、风速等参数判断核电厂排放对γ辐射的影响，尤其是在紧急情况下具有更大的帮助，因此应在重要监测点增设气象观测设施，提供γ辐射的监测质量和水平。此外，还应借助Windoes Server系统平台和数据库架构，结合自行开发的系统软件，其具有较强的通用性，接口扩展性良好，可为数据查询和分析提供更大便利。
结论：综上所述，在核电厂周围γ辐射监测中，环境监测系统的重要性不容忽视，可对核电厂周围陆地监测网络进行全面覆盖，使辐射环境监测效率得到显著提升，便于环境主管部门更加及时准确的了解当地辐射环境以及变化情况，充分利用先进信息技术，为后续系统升级优化提供更多帮助。
参考文献：
[1]杨维耿, 胡丹. 核电站外围环境连续γ辐射监测系统建设初探[J]. 辐射防护通讯, 2017, 22(1).
[2]王凤英, 朱晓翔. 田湾核电站外围环境γ辐射连续监测系统开发研究[J]. 中国辐射卫生, 2018(4):458-460.
[3]朱耀明, 林明贵. 宁德核电厂外围环境γ辐射连续监测系统[J]. 海峡科学, 2017(6).
论文作者:康伟男
论文发表刊物:《科技新时代》2019年6期
论文发表时间:2019/8/15
标签：核电厂论文; 数据论文; 监测系统论文; 环境论文; 系统论文; 设备论文; 气象论文; 《科技新时代》2019年6期论文;