田湾核电站外围辐射环境监督性监测系统浅谈
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摘 要：本文主要介绍田湾核电厂外围辐射环境监督性监测系统，内容包括其监测点布局、监测设备组成、数据传输架构分析及电源保障结构等方面，展开介绍该系统技术特点，分析其保持长期稳定运行的主要因素。
关键词：监测系统;电源保障;数据传输
近年来，我国核能发电发展迅猛，核电厂数量逐年增多，核电辐射环境监控日趋重要。江苏省田湾核电站厂址位于江苏省连云港市连云区田湾，厂区按8台百万千瓦级核电机组规划，并留有再建4台的余地。一期工程已建设2台单机容量106万千瓦的俄罗斯AES-91型压水堆核电机组，二期工程3、4号机组也于2018年2月和12月投入商业运行。鉴于国家及江苏核电发展及保护的背景，江苏省核与辐射安全监督管理中心于2014年10月开工建设了田湾核电外围辐射环境监督性监测系统，2015年10月该系统正式投入使用。
田湾核电外围辐射环境监督性监测系统监测方式，主要采用陆地环境γ辐射剂量率连续监测、环境介质监测。陆地环境γ辐射剂量率连续监测可实时掌握核电周边空气γ剂量率变化情况，环境介质监测可掌握核电站周边环境人工核素排放水平。本文将从监测子站布局、监测设备组成、数据传输架构分析及电源保障结构等方面详细介绍田湾核电外围辐射环境监督性监测系统架构组成及其保持稳定运行的技术特点。
一、监测自动站网布局
田湾核电外围辐射环境监督性监测系统由14个监测子站组成，其中6个监测子站由上一代田湾核电监督性监测系统升级建造而成，剩余8个监测子站为新增站点。
厂前区、高公岛、杨圩、连云、墟沟和新浦 6个监测子站，是由上一代田湾核电外围辐射环境监督性监测系统已有子站升级建造而成，覆盖了5个方位。新增的8个子站，根据田湾核电站周围环境实际情况，在 NNE、N、WNW、WSW、W、SSW、S和SSE共 8个方向上，选址新建了柳河、连岛、宿城、东巷、中云、封跳、蒿西、蒿东8个监测子站。整个系统依据γ辐射连续监测系统监测子站布点原则及选址基本要求，结合“三关键”、人口分布、风向等因素进行选点选点布局，具体原则如下：（1）点位周围环境相对稳定。（2）点位设置考虑了陆地代表性及居民剂量代表性，在田湾核电站各堆址主导下风向、次下风向和居民密集区设置监测子站。（3）除新浦子站对照点外，其他监测子站建设在田湾核电站烟羽应急计划区内或附近，其中部分监测子站与田湾核电站自主运行的监测点位重叠。
除以上原则外本系统还兼顾考虑了站址的便利性、监测的长期性、系统的安全性、运行的经济性等多方面因素。[1]田湾核电外围辐射环境监督性监测系统14 个监测子站，在田湾核电站外围的陆域环境形成全覆盖，满足国家目前对核电站外围辐射监测站网的要求，具体分布情况详见图1。
二、监测系统组成
设备简介：田湾核电监督性监测系统14个监测子站中，6个加强型子站，8为标准型子站。加强型子站监测项目包括γ辐射剂量率、溴化镧、气溶胶、碘、碳-14、氚、干湿沉降、感雨及气象参数，标准型子站监测项目包括γ辐射剂量率、感雨及子站安防参数。
（1）主要在线监测设备：环境γ辐射剂量率是整个监测系统的核心部分，对数据的有效性、准确性和获取率均有很高的要求。监测仪器要求具有高灵敏度精度、响应快、测量范围宽等特点，综合考虑后本系统选用了美国GE公司的RSDetection，其技术指标见下表。
该设备配备内置电池，可独立续航不少于48小时，为该设备电源保障，提供硬件支持。且该设备具备多种类型数采端口，数据传输选择多样，可形成数据传输链路冗余，以保障数据捕获率。
γ能谱监测仪选用德国ENVINET公司生产的SARA AGS911型溴化镧谱仪。该设备可以快速识别空气中的人工放射性核素，主要用于核辐射状态下的早期预警，设备每5分钟向数据中心上传一次数据。主要参数：1.5*1.5英寸溴化镧闪烁体探测器，剂量率测量范围是1nsv/h～80μsv/h，能量分辨率是<3%，能量范圍30kev～3Mev。
（2）主要采样设备。主要采样设备包括超大流量气溶胶采样器、大流量气溶胶采样器、碘采样器、降雨降尘采样器等，功能主要是对空气中的悬浮微粒、水蒸气、自然降落于地面的尘埃及降水等进行收集采样，而后交付实验室进行放射性核素浓度分析。
超大流量空气采样器采用产自芬兰JL-900型采样器，主要参数：功耗6kW/9kW（额定/最大）;流量300～900m3/h;滤纸尺寸570*460mm，有效尺寸530*420mm;数显内容包括气压，气流量，气体累积流量，采样累积时间。大流量空气采样器采用JL-150型采样器，主要参数：最大功率1.5kW;最大流量150m3/h;滤纸尺寸285*235mm。
三、数据传输架构分析
目前多数辐射环境监测系统高气压电离室实时数据单一线路、单一模式的监测数据采集传输，如果传输的环节单点出现故障，数据将无法传输至服务器，结果导致实时监测数据捕获率不高。
田湾核电监督性监测系统采用双线双模的传输方式，双线数据传输线路互为备份，并进行故障检测和通知，甚至在数据采集终端出现故障的极端条件下，服务器通过网络协议直接从高气压电离室端获取数据，可极大增加数据获取率，整体架构如图2。
田湾核电监督性监测系统使用RSDetection高气压电离室具备网络TCP/IP接口、串行RS 232接口，数据采集终端同时接收来自高气压电离室网口与串口数据，并定时判断数据是否接收到数据，系统优先存储高气压电离室网络端口数据，如果网口数据中断会自动切换存储串口数据。当数据采集终端故障，服务器通过判断可直接通过网络协议直接从高气压电离室获取数据。双线双模数据传输方式，提升数据传输效率，保证高气压电离室实时数据不间断传输。
四、电源保障结构 在线监测设备及数据采集系统多为UPS电源供电，但在使用过程中发现，如果UPS出现故障、高气压供电中断或数据采集系统出现故障，均会发生大量数据丢失故障，且系统掉电后运维人员不能及时得到故障告警，导致维修时效性降低。田湾核电监督性监测系统采用电源三重保障可相互辅助准确判断故障原因并及时发出告警通知，极大的保证高气压电离室实时数据不间断传输，供电系统基本架构见图3。
通过三重保障（高气压电离室内部供电系统、STS转换系统、UPS）可保障高气压电离室数据采集系统持续供电，并通过3路运行参数，让故障判断更为具体化，例如STS工作正常，而高气压电离室供电异常，可准确判断STS与高气压电离室间，供电线路存在异常。
五、结论
田湾核电外围辐射环境监督性监测系统通过合理的点位设置，监测设备的深度开发，设计了双线双模数据传输方式，提升数据传输效率，保证在线监测设备实时数据不间断传输，同时利用三重保障的电源，及其精细化的故障判断机制，保证监测设备持续供电。系统自2015年10月投入使用以来空气吸收剂量率（5分钟）数据捕获率持续保持99%以上，2016年5月至2019年5月3年间更是持续保持数据捕获率为100%，在国内处于领先水平。
核电站外围环境辐射监测是一项复杂的任务，随着监测技术的不断发展，国家对在线监测要求不断提高，田湾核电站外围辐射环境监督性监测系统可高质、高效地完成田湾核电站外围辐射环境的监测任务，可为国内同类系统的建立提供值得参考和借鉴的经验。
参考文献：
[1]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，2016（6）：75-78.
[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，2009，18（4）：458-460.
[3]刘建，杨斌.秦山核电基地外围环境γ辐射连续监测系統[J].辐射防护，2005，25（5）：296-304.
[4]廖建华，黄乃容.广东省核电厂外围自动连续监测系统浅谈[J].能源与环境，2013（3）：86-88.
作者简介：曹鹏涛（1982-），男，汉族，陕西西安人，硕士，电力电子与电力传动专业，长期从事核与辐射监测领域工作。
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