H2LQM01型监测仪在秦山核电核能供暖首站的应用.pdf
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1、第30卷 第10期2023年10月仪器仪表用户INSTRUMENTATIONVol.302023 No.10H2LQM01型监测仪在秦山核电核能供暖首站的应用周宇聪(中核核电运行管理有限公司,浙江 海盐 314300)摘 要:为确保核电站核能供暖首站运行安全,防止放射性物质向外环境泄漏及保障首站工作人员免受高核辐射的危害,秦山核电核能供暖首站设置了离线低放液体活度监测仪。本文从工作原理、设备情况和运行中碰到故障的检修方法等方面较为详细地阐述 H2LQM01 型离线活度监测仪在秦山核电核能供暖项目首站的应用,与秦山核电二厂现场应用的其他几种型号离线低放液体活度监测仪进行比对,并依据实际使用过程中
2、存在的问题提出改进优化建议。关键词:H2LQM01;离线低放液体活度监测仪;闪烁体探测器中图分类号:TL751;TM623 文献标志码:AApplication of H2LQM01 Monitor in Qinshan Nuclear Power Nuclear Heating Initial StationZhou Yucong(CNNC Nuclear Operations Management Corporation Ltd.,Zhejiang,Haiyan,314300,China)Abstract:In order to ensure the safety operation of
3、 the nuclear power plant,prevent the leakage of radioactive substances to the external environment and protect the staff of the station from the hazards of high nuclear radiation,the nuclear heating station of Qinshan Nuclear Power Plant is equipped with an offline liquid activity monitor.This artic
4、le elaborates in detail on the application of the H2LQM01 offline activity monitor in the station of the Qinshan Nuclear Power Plants nuclear heating project from the aspects of working principle,equipment condition,and troubleshooting methods encountered during operation.It is compared with several
5、 other offline liquid activity monitors used on site at Qinshan Phase II Nuclear Power Plant,and improvement and optimization suggestions are proposed based on the problems that exist in actual use.Key words:H2LQM01;offline low radioactive liquid activity monitor;scintillation detector收稿日期:2023-06-0
6、5作者简介:周宇聪(1997-),男,浙江嘉兴人,本科,助理工程师,从事辐射监测仪表检修维护工作。DOI:10.3969/j.issn.1671-1041.2023.10.006文章编号:1671-1041(2023)10-0021-052021 年,秦山核电核能供暖项目场首站辐射监测设备开始安装及调试,秦山核电维修三处仪表三班首次接触并使用中国船舶集团有限公司 719 研究所生产的 H2LQM01型离线活度监测仪。本文就 H2LQM01 型离线低放液体活度监测仪在秦山核电核能供暖首站现场安装、调试、运行期间出现的问题及解决方案进行阐述,并与秦二厂其他的离线低放液体活度监测仪进行横向对比。为
7、H2LQM01 型设备后续的故障检修提供方案,同时论证同类型推广的可行性。1 安装情况由于对供暖回路向外供水的辐射监测需求,需在首站安装离线低放液体活度监测仪对回路中液体进行放射性活度的监测。在监测异常时发出报警送 PLC 控制机柜,及时提示值班人员,并在测量值超过既定的二级报警阈值时自动触发报警,启动联锁装置阻断回路中放射性物质外泄。由于取样口水温高于探测器所能承受的最高温度,故在设备安装时在监测仪前端取样回路中安装了风冷箱,供取样水降温使用。第30卷22 仪器仪表用户 INSTRUMENTATION离线低放液体活度监测仪取样及监测流程:取样管路从主管道引水,取样水通过风冷箱降温至探测器可接
8、受温度后进入取样泵,取样泵后端为屏蔽铅室,铅室内含取样容器与探测器,探测器被半包裹于取样容器之间,与被监测介质不直接接触,取样水通过铅室内取样容器后,从后端管路返回至主管路。2 设备介绍H2LQM01 型离线低放液体活度监测仪用于对放射性液体进行连续不间断监测,监测仪分为监测与取样两部分。监测部分主要组成部件含电气接线箱、H2GRM11/NaID 探测器、LPDU 和连接电缆,取样回路主要组成部件含流量计、取样泵、取样泵控制箱、冷却器和连接管道。电气接线箱为整个监测通道提供 AC220V 电源,同时提供监测通道的输入输出接口,例如 RS485 接口、模拟量0mA/4mA 20mA 输入输出接口
9、,故障、一级、二级开关量报警输出接口等1。H2GRM11/NaID 型探测器将辐射信号转换为电信号输出到 LPDU。NaI 闪烁晶体能吸收外来射线能量使原子、分子电离和激发,在退激时会发射出荧光光子。光辐射通过光导照射至光电倍增管阴极时,由于光电效应,阴极发射电子,把微弱的光输入转换成光电子。这些电子受到光电倍增管内各电极间电场的加速作用,逐级倍增,阳极收集倍增后的电子流并输出光电流信号,电流强度与入射的射线能量成正比2,3。LPDU 对探测器输入的信号进一步处理和分析,显示屏实时显示探测信息、多项设备参数、设备报警状态等,LPDU 的参数可以借助 RS232 接口通过 KRTHelper2
10、调试助手软件进行设置,LPDU 处理后的信息通过电气接线箱输出到上层网络或设备。连接电缆包括:测量电缆、通讯电缆和电源电缆。测量电缆用于连接探测器和 LPDU,为探测器提供探测器所需的高压和低压电源并接收探测器脉冲信号;通讯电缆用于连接 LPDU 和接线箱,将 LPDU 接收并处理后的测量信息经接线箱上传到上层网络;电源电缆用于连接电气接线箱和 LPDU,为 LPDU 进行供电。取样泵抽取待测液体;电气控制箱用于取样泵的供电和自动控制分为开、关、自动三档;阀门包括截止阀和调节阀,调节流量和设备检修时使用。监测仪取样管路安装流量计,用于监测取样流量信息,LPDU 通过读取流量计信号来判断监测系统
11、是否运转正常。当流量异常时 LPDU 会给出报警信号,对于使用取样泵的监测通道,LPDU 通过流量计测量结果选择是否关闭取样泵,以保护取样泵。3 设备安装及试验方法在上述各设备按照图纸安装完成以后,对设备进行上电试验及校准调试。在上电之前,先检查各设备安装位置正确,外观完好无损,电缆连接牢固且连接正确。均检查完毕无误后,对设备进行上电。3.1 设备上电及各级报警机制的确定方法设备上电注意事项:测量电气接线箱内输入电压,需在 193.6V 242V 有效范围内。将熔断器闭合,使用LPDU 钥匙将电源开关打至开状态,启动 LPDU 后,检查确认 LPDU 无异常报警。对蜂鸣器、状态指示灯、继电器与
12、 LPDU 报警状态进行测试,确保在通道正常运行情况下,分别模拟 LPDU 的“正常”“故障报警”“一级报警”“二级报警”状态,最后将 LPDU 进行断电,模拟失电状态,检查蜂鸣器、状态指示灯、继电器状态并记录,详见表 1。通过以上试验得出仪表工作机理:该仪表继电器为闭合时输出报警信号。在二级报警时报警逻辑为触发一二级报警,在设备失电时故障报警继电器闭合输出故障报警。即在设备突然掉电时,值班室可收到辐射监测仪表故障通知。由此判定:该设备报警机制及各级报警时对应输出状态。3.2 LPDU模拟量输出特性试验方法完成继电器及报警灯状态测试后对仪表进行模拟量试验,选择输出电流为 4mA 20mA,通过
13、 KRT helper2 软件连接 LPDU,对 LPDU 分别输入模拟测量值 3.70E+3Bq/m3、1.17E+5Bq/m3、3.70E+6Bq/m3、1.17E+8Bq/m3、3.70E+9Bq/m3,对应模拟量输出电流为 4.0mA、8.0mA、12.0mA、16.0mA、20.0mA。通过理论电流计算公式:4+(16/测量范围跨越量级数)lg(测量值/测量下限)。结合 H2LQM01 设备测量范围(3.70E+3Bq/m3 3.70E+9Bq/m3),得模拟量输出特性均完好,符合要求。在实际试验过程中,可选择五点法或七点法进行输出特性的试验。表1 各元器件状态Table 1 Sta
14、tus of each component周宇聪H2LQM01型监测仪在秦山核电核能供暖首站的应用第10期23表2 指示值精确度校准记录表Table 2 Calibration record of indication value accuracy3.3 探测器能量刻度和校准方法完成模拟量输出试验后需对探测器进行现场校准,现场校准分为能量刻度和指示值准确度校准两部分。能量刻度使用 Cs-137 放射源 1 枚(活度约为 3.7105Bq)、Co-60放射源 1 枚(活度约为 4.0104Bq)及源架,利用能谱采集软件,进行能谱采集。观察 Am-241 峰位道址,当 Am-241 峰位在 900
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