我国核电厂主控室辐射监测仪表故障相关运行事件分析.pdf
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1、第卷第期年月核电子学与探测技术 我国核电厂主控室辐射监测仪表故障相关运行事件分析郑 丽馨,张慧一雷蕾,毛欢,焦峰,刘时贤(生态环境部核与辐射安全中心,北京)摘要:分析了我国核电厂年度发生的起主控室可居留系统应急过滤启动事件,找出主控室辐射监测仪表存在的 问题,提出需关注或进一步改进的方向,为其他核电厂提供借鉴。关键词:核电厂;辐射监测仪表;运行事件中图分类号:文献标志码:文章编号:()年月日起中华人民共和国核安全法(以下简称核安全法)正式施行,规定国家建立核设施营运单位核安全报告制度。为落实核安全法的有关要求,生 态环境部(国家核安全局)组织修订了核动力厂营运单位核安全报告规定(以下简称报告规
2、定)(生态环境部令第号),自年月日起施行,年月日国家核安全局发布的核电厂营运单位报告制度()同时废止。为配合报告规定的实施,配套发布了核动力厂营运单位核安全报告指南(以下简称报告指 南)(生 态 环境部公 告 号),为报告规定中所述各类报告的编写和上报提供指导。报告规定作为部门规章具备法律强制效力,而报告指南作为上报提供指导性文件更具有实际执行意义。收稿日期作者简介:郑丽馨(),女,吉林大安人,正高级工程师,现主要从事 核电厂安全审评和运行事件经验反馈工作,邮箱:。通讯作者:张慧一(),男,吉林辽源人,高级工程师,现主要从事 核电厂安全审评工作,邮箱:核电厂运行事件一直是监管当局关注的重点,核
3、电厂运行事件可为监管当局了解不断发生的事件、监测机组性能、确认执照基准、识别更多重要事件的先兆、研究潜在的共性安全问题、评价运行经验的趋势、向电厂反馈经验提供保障。报告规定施行一年,核动力厂营运单位共上报了起运行事件,其中有起事件为主控室可居留系统应急过滤启动事件。本文对这起运行事件进行研究分析,找出导致事件的原因,提出应对措施,为后续核电厂提供经验,以避免类似事件的重复发生。主控室 的应急可居留根据核电厂的设计要求,主控室是机组运行的控制中心,其主要功能是确保在各种运行状态下安全地运行机组,在预计运行事件和事故工况下使机组保持在安全状态或回到安全状态。因而,必须采取适当的措施在较长时间内保持
4、控制室人员免于受到事故工况下形成的高辐照水 平、放射性物 质的释放等危害。因此,为保证事故工况下主控室功能的实现,维持其可居留性,就需要借助带有过滤功能的应急通风系统对主控室进行通风净化。从正常通风系统切换至应急过滤通风系统的功能由辐射监测系统承担,经由设置在主控室内的辐射监测仪表实现。根据冗余性的设计要求,不同机组设计成二取一、三取二的模式触发。根据不同监测仪表的类型,辐射监测仪表可分为剂量率监测仪或剂量率监测仪。根据探测仪表的工作原理,又可分为电离室型、计数管型、闪烁探测器型和半导体型。本文分析的起运行事件中监测仪表类型主要为电离室型和闪烁探测器型,如表所示。表主控室辐射监测仪表类型序号事
5、件发生时间型号仪表类型福 清核电厂号机组仪表故障闪发二级报警联 锁启动主控室空调系统应急过滤管路运行电离室型剂量仪田湾核电厂号机组控制室进风空气剂量率监测仪表故障导致控制室 空调系统应急 过滤管路联锁启动电离室型剂量仪田湾核电厂号机组控制室进风空气剂量率监测仪表故 障 导致主控室空调系统应急过滤管路联锁启动电离室型剂 量仪石岛湾核电厂高温气冷堆核电站示范工程仪表故障误发报警导致主控制室通风空调系统新风过滤机组联锁启动闪烁体型剂量仪秦山第二核电厂号机组区域剂 量率监测通道误报警导致主控室空调系统 捵过滤回路启动 电离室型剂量仪事件原因分析通过对运行事件进行初步分析,事件皆因辐射篮测仪表故障误触发
6、报警信号所致,其中起事件中所用的辐射监测仪表为电离室型剂量仪,起事件为闪烁体型剂量仪。辐射监测仪表通常由探测器、就地处理箱以及连接两者的供电和信号电缆组成。这起运行事件中仪表故障主要由探测器和就地处理箱的问题导致。福清核电厂号机组事件过滤管路风机,将主控室空调系统切换至正常通风运行,事件结束。机组采用型电离室型剂量仪,其结构主要由收集极、髙压极、绝缘子、保护环、保护壳组成。电离室内部充氩气。收集极与地线、髙压之间通过绝缘子彼此绝缘()。正常工作时,辐射引起电离室内部氩气电离,产生与辐射强度成正比的电流信号,通过收集极传输至二次仪表。探测装置结构示意如图所示。年月日,福清核电厂号机组处于模式运行
7、 状态,核功率,电功率。主控室空调系统控制器进风空气剂量率列监测仪表突然触发二级报警,联锁启动主控室空调系统应急过滤管路风机,主控室空调系统自动切换至应急过滤管路运行。后二级报警消失。运行人员根据报警卡,检查冗余设计的控制室进风空气剂量率列监测仪表显示正常,并确认烟囱排气低量程惰性气体活度监测道显示正常。运行在确认现场测量剂量无异常后,操作员停运应急保护蠢通过对辐射监测仪表进行检查,发现探测器表面存在凝露现象,探测器法兰连接处缝隙存在锈蚀痕迹。对探测器绝缘性能进行测试,高压级对地绝缘,收集级对地绝缘,不满足髙压级对地绝缘、收集级地绝缘均应大于的要求。因而判断,探测器绝缘子受潮,绝缘降低导致漏电
8、流升高,最终导致闪发报警。经查阅设计文件,该仪表所在房间设计上无温湿度要求。机组主控室通风系统设计时,未设置混风小室,仪表安装房间空气湿度长期保持在以上,阴雨天达到,墙体及设备表面明显产生冷凝水现象,且探测器及就地处理箱安装位置位于风道进风口百叶窗正对面,较另一套安装在房间门近端侧的辐射监测仪表更容易产生凝露现象。综上,本次事件根本原因为设备选型不合适,其性能无法满足现场环境使用要求。田湾核电厂、号机组事件 年月日,田湾 核电厂号机组控制 室进风空气剂量率列仪表触发超二级阈值()报警,最高测量值达到;仪表超二级报警联锁启动主控制室空调系统应急过滤管路风机,主控室空调系统自动切换至应急过滤管路运
9、行。后二级阈值报警消失。现场人工测量剂量率水平无异常,操作员停运应急过滤管路风机,将主控室空调系统切换至正常通风运行,事件结束。年月日,田湾核电厂号机组控制室进风空气剂量率列仪表触发一级超阈值报警;辐射防护人员到达仪表所在位置,测得环境剂量率为本底水平后,告知主控室;主控操纵员确认控制室进风空气剂量率列仪表测量数值无变化。一段时间后,空气剂量率列仪表瞬间触发二级超阈值报警,联锁启动 主控制 室空调系统应急过滤管路风机,主控室空调系统自动切换至应急过滤管路运行。操纵员在确认仪表误报警后,闭锁了剂量率监测仪表的二级报警联锁信号,停运应急过滤管路风机,将主控室空调系统切换至正常通风运行,事件结束。、
10、号机组均采用型电离室型飞剂量仪,其结构主要由体积的电离室探测器、就地处理箱及连接两者之间的供电和信号电缆组成,如图所示。当外部射线入射到探测器时,电离效应产生的正负离子对在高压电场作用下向收集极漂移,从而产生电流信号。由于产生的模拟电流信号极弱,在探测器内部通过前置放大电路对电流信号进行放大,通过探测器内部的电流电压()转换电路转换放大成模拟电压信号,模拟电压信号通过电缆传送至就地处理箱 中,在趣电离弱电流信号順换电压信号常压电离室探测器前置放大器就地处理箱数据处理模块输出模块电源模块信号线?、电源线就地显示通讯输出数据处理频率信号瞒换电压信号图型剂量率监测仪原理图中的 电压频率()转换模块将
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