高剂量环境下辐射监测仪表设备安装设计.pdf

第卷第期年月核电子学与探测技术 高剂量环境下辐射监测仪表设备安装设计肖鹏飞，王欣，张伟，杨康，夏永震（中 国核电工程有限公司，北京）摘要：对核生产厂及后处理厂等核工业设施中，处于高剂量环境内的工艺设备进行安装设计。对辐射监测仪表设备安装方法进行探讨，给出种国内首创的安装设计方案。测试结果表明，该安装设计可在设施及工艺设备正常运行、确保人员辐射安全的情况下，满足辐射监测仪表设备的更换、检修需求。关键词：工艺设备；高剂量环境；辐射监测仪表设备安装中图分类号：文献标志码：文章编 号：（）在核生产厂及后处理厂等核工业设施中，工艺设备所在房间本底剂量率通常较高，不仅对辐射监测仪表的性能提出 了很高的要求，同时在仪表的布置和安装设计中，也需要在保证人员辐射安全的情况下解决仪表检修更换的难题。在核事故处置中，在超设计基准事故期间必要的仪器仪表和控制系统需要保持可运行，以便监测电厂基本安全参数和为电厂运行提供便利；必须提供对核动力厂状态进行监测的手段，以保证实现所要求的安全功能。针对此类项目的工艺辐射监测需求大部分都处于高剂量环境，本文探讨了应用于这类高剂量工艺房间监测的几种探测设备的特殊安装设计，为未来核化工项目类似场景的工艺辐射监测设计提供一些可借鉴的解决方案。型管道安装设计图为型辐射监测仪表管道示意图。收稿日期基金项目：乏燃料后处理厂场所 监测技 术研究（）资助。作者简介：肖鹏飞（），男，山东文登人，工程师，主要从事核设施辐射监测研究。型管道由两段圆弧管道组成，可由两段弧形管道焊接拼合或一段直管道弯曲加工制成。每一段圆弧管道，其弯曲半径应等同于屏蔽墙体厚度一半，型管道在墙壁的进出口能够与墙体保持垂直。型管道结构及功 能如下：（）进出墙直管段、变径头：提供整体管道与高剂量工艺房间内外部分设备或管道连接的接口。（）墙内圆弧管道：提供屏蔽保护作用。（）墙内直管段：调整进出墙直管段高度差，确保进墙直管段高度维持在人员可操作区域，出墙直管段高度维持在与待测设备相配合区域。（）墙内圆弧管道：提供屏蔽保护作用。（）墙外圆弧管道：提供整体管道与高剂量工艺房间内部分设备或管道连接的接口。（）贯通套管：提供探测器对工艺设备进行监测的活动通道及定位。型管道墙内每一段弯曲角度达到。，相对于常规弧形套管具有更好的屏蔽效果。进墙直管段与出墙直管段相对位置可以通过墙内直管段进行调整，其详细示意图见图。图型辐射监测仪表管道调整示意波纹管串列式探测设备设置图、图为波纹管串列式探测设备示意图。各组成部分及功能如下：（）固定套管：固定于待测工艺设备探测设备安装区域，为波纹管串列式探测设备整体提供输运通道以及测点位置定位；固定套管为盲端套管，保证密封性以防止探测器被污染 或破坏。（）探测器：一套波纹管串列式探测设备可包含一个或多个探测器头以覆盖工艺设备待测测点。（）信号电缆：将单台探测器测量信号外传。（）电缆束：将多台探测器的信号电缆汇总成挠性电缆束，整体将测量信号送出，同时将探测器固定其上，提供探测器在波纹管内的附着点。（）波纹管：探测器、信号电缆、电缆束包裹在波纹管中再送人固定管道，在固定管道内不易产生局部形变，卡在固定管道内概率较低，同时可确保串列探测器相对位置固定，提高探测准确性。波纹管也对探测器、信号电缆、电缆束起到整体保护作用，可防止其遭到污染或物理性损伤。（）盲端管头：固定在波纹管最前端，直径较波纹管较小，采用圆型端头设计，减少波纹管串列式探测设备前段阻力电缆束！驗同定套脊探测器探测器探测器探测器探测器探测器波纹管图波纹管串列式探测设备整体结构图波纹管串列式探测设备局部结构盖板下高剂量工艺房间内设备监测的仪表管道设计图、图为盖板下高 剂量工艺房间内设备监测的仪表管道示意图。各组成部分及功能如下：（）屏蔽塞：提供对盖板上方空间的屏蔽保护作用，可预留电缆槽孔。（）套筒：盲端套筒，探测器输运通道，下端应与待测工艺设备同一高度。（）屏蔽体：在套筒下端应包裹一圈屏蔽体，屏蔽环境本底以及附近工艺设备的影响。（）准直孔：在屏蔽体正对待测工艺设备一侧，设置准直孔，准直孔开孔角度应能完全覆盖待测设备。图应用于盖板下高剂量工艺房间内设备监测的仪表管道（俯视）穿墻套笄测萤电缆待测设备输运套宵牵引绳穿墙套管限位器人员操作域人员操作域限位器、高剂量工艺房间内的牵引式可定位探测装置设置该牵引式可定位监测装置组成及功能要求如下：（）电动牵引装置及牵引绳：提供探测器在管道内输运的动力。牵引绳应预先安置于管道内，安装探测器时将牵引绳与探测器尾端相固定，启动电动牵引装置将探测器牵引至管道内设定测点位置。更换探测器时通过测量电缆将探测器拉出管道 进行更换。（）限位器：限位器安装于牵引绳与测量电缆两侧，安装探测器前对安装距离进行测定，确保当探测器处于正确位置时，限位器分别位于穿墙套管管口。可通过观测限位器是否到达指定位置判断探测器是否就位。（）测量电缆。（）穿墙套管：采用弧形套管或者其他可保证辐射防护安全的管道结构。（）输运管道：与穿墙套管相连通，保证探测器在整体管道内移动顺畅。（）探测器：应对探测器尺寸进行限制，确保探测器在整段管道中不会卡滞。具体组成见图及图，其中，图为应用于高剂量工艺房间内的牵引式可定位监测设备结构（纵向安装型式）；图为应用于髙剂量工艺房间内的牵引式可定位监测设备结构（横向安装型式）。图牵引式可定位监测设备纵向安装结构高剂量房间应用于高剂量工艺房间监测的筒式嵌墙临界探测设备设置图为筒式嵌墙临界探测设备结构示意图。该设备组成及功能如下：（）套筒：在待测房间的混凝土墙壁上，预留一个安装孔洞，安装孔洞不挖穿墙体，深度应与套筒长度一致。将套筒嵌人孔洞内，回填安装孔洞剩余空间。套筒为阶梯状盲端设计，阶梯状的套筒配合屏蔽塞可有效屏蔽房间内的射线；盲端套管配合保留部分墙体可以隔绝房间内放射性气氛，防止探测器受到沾污，并防止房间内放射性气溶胶外泄。保留的部分墙体可以降低探测器前段辐射本底水平，有效减少误报警的发生。（）临界探测器：临界探测器灵敏区域为前端，尺寸应与套筒内径贴合。（）屏蔽塞：与 阶梯状套筒相贴合，应补偿挖除墙体原有的屏蔽补偿效果，保证辐射防护人员安全；屏蔽塞侧壁应预留电缆槽孔，将临界探测器的信号电缆引出。图筒式嵌墙临界探测设备结构型管道防护性能分析表、表为某项目厂房高剂量工艺房间实验测试结果。该厂房墙体屏蔽材料为普通混凝土，密 度 为。墙体厚度 为。根据分区规定，该工艺房间外人员操作区域分区剂量率控制值为表某工程高剂量工艺房间光子（）检测 结果检测点设备设备设备设备设备设备设备设备设备设备测试值检测点设备设备设备设备设备设备设备设备设备设备测试值表某工程高剂量工艺房间中子（）检测结果检测点设备设备设备设备设备设备设备设备设备设备测试（；，检测 点设备设备设备设备设备设备设备设备设备设备测试值：图为该工艺房间型管道示意图。型管道由段弯曲半径的不锈钢管道拼接而成。其中为人员操作区域型管道出口处所选取剂量点，剂量点距离墙体。表为核算后的工艺房间外人员操作区域剂量率水平。分析结果考虑了光子、中子及次级光子剂量率贡献之和。可以看出，弧形套管布置后，设备室外剂量率仍满足分区剂量率控制值，能够保证工作人员辐射安全。高補谨 房 间人窟操作区：域图工艺房间型管道示意高剂量房间表工艺房间外人员操作区域剂量率水平测试结果剂量点编号剂量点标高检测剂量率（）结论本文探讨了几种在实际核后处理厂工程中国内首次使用的高剂量环境下辐射监测仪表设备的安装设计。这部分安装设计能够解决复杂厂房条件下辐射监测仪表设备的安装问题，并且在正常工况下，可以在确保人员辐射安全的同时对仪表设备进行检维修更换。这些设计可以推广至各核化工项目设计中，能够极大提升核化工厂运行安全性能，可为工艺辐射监测仪表设备安装设计提供参考。参考文献：天野之弥福岛第一核电站事故总干事的报告：国际原子能机构，国家核安全局核动力厂设计安全规定：北京：中 国法制出版社，国家核安全局核动力厂辐射防 护设计：北京：中国法制出版社，核工业标准化研究所反应 堆外易裂变材料的核临界安全核临界事 故应急准备与 响应：北京：中 国标准出版社，（，）：，：；