1、AP1000辐射监测系统监测仪设计方案 前 序 我厂针对AP1000项目成立了项目组，查阅了各项资料，通过各种途径了解到，AP1000KRT各通道总体归纳起来包括以下几种监测模式： 液体探测部分（灵敏碘化钠闪烁体）包括inline,online,offline三种监测模式； 气体探测部分（灵敏闪烁体） 包括inline和offline两种监测模式； 气体探测部分（ 灵敏闪烁体）包括online一一种监测模式； 气溶胶部分（ 灵敏闪烁体）包括offine一 种监测模式； 碘部分（灵敏碘化钠闪烁体）包括offline一种监测模式； 区域监测仪 ； 电厂烟囱宽量程气体监测仪（事故中量程和事故高量程）
2、 包括offline一种监测模式； 常规岛通风排放气体监测仪 包括inline一种监测模式； 14C、3H 取样器、安全壳大气13N/18F监测、16N (灵敏探测器)监测 以上监测模式中，通过理论计算，大部分我厂对应现有产品可满足技术要求： 液体探测部分（灵敏碘化钠闪烁体）可延用我厂XH-2406和XH-3120，只需改动结构的安装方式即可实现； 气体探测部分（灵敏闪烁体）可对我厂XH-2401和XH-3124或XH-3121做相应的微小改进即可实现； 气体探测部分（ 灵敏闪烁体）可对我厂XH-2406或XH-3120做相应的微小改进即可实现； 气溶胶部分（ 灵敏闪烁体）可继续延用我 厂研制
3、的现有产品即可实现； 区域监测仪可继续延用我厂研制的现有产品即可实现； 电厂烟囱宽量程气体监测仪（事故中量程和事故高量程）可对我厂XH-2402做相应的微小改进即可实现； 14C和3H 取样器对现有设计进行相关改动，应该就能满足要求。 安全壳大气13N/18F监测、16N (灵敏探测器)监测：我厂将在其现有仪器的基础上继续延用与南华大学联合研制的方法实现； 需要新型研制的产品有：常规岛通风排放气 体监测仪，探测方法基本相同，故技术上不 存在问题； 需要外购的产品有: 碘部分（灵敏碘化钠闪烁体）,可外购MGP的IM201系列产品即可实现； 具体的安装方式、测量对象及相对应的解决方案和存在的问题请
4、见AP1000辐射监测系统监测仪设计方案：详细分析说明详细分析说明 针对具体的安装方式、测量对象及相对应的解决方案和存在的问题分析如下：1 液体探测部分 （灵敏碘化钠闪烁体）根据设计要求中仪器安装方式和测量量程统计出的设计要求及制定的对应解决方案分类为四种：第一种第一种设计要求：设计要求： 安装方式：inline（管内） 安装示意图：3-1（见右图） 测量介质：液体 测量核素：137Cs 测量量程：3.701033.70108 Bq/ m3第一种第一种解决方案：解决方案： 在探测方法上可采用将XH-2406或XH-3120的探测器装入工艺管道，现将两种探测器的技术对比阐述如下： a) 关于探测
5、下限： 由于闪烁体体积较大（XH-2406为7575；XH-3120为5050），故在相同的介质体积下，XH-2406的下限应该更低（因为灵敏度更大）；第一种第一种b) 关于探测上限： 这两种探测器的量程跨度均为4个量级，但我们已经有办法可以将量程跨度再提高3个量级，所以，探测上限不是问题。 存在问题：存在问题： 我们需要知道所测量管道的安装方式和管径、壁厚、材料、探测器的嵌入深度；测量介质的温度范围、压力范围等因素；探测点的外场情况等。 第二种第二种设计要求：设计要求： 安装方式：offline（离线） 安装示意图：3-2（见右图） 测量介质：液体 测量核素：137Cs 测量量程：3.701
6、033.70108 Bq/ m3第二种第二种解决方案：解决方案： 在第一种决定采用哪种探测器后，本项可延用其对应我厂的整套仪表。存在问题：存在问题： 我们需要知道现场提供的接管的尺寸；测量介质的温度范围、压力范围等因素；探测点的外场情况等。 设计要求：设计要求： 安装方式：online（管旁） 安装示意图：3-4（见右图） 测量介质：液体 测量核素： 131I 、137Cs 测量量程：3.701063.701012 Bq/ m3 第三种第三种第三种第三种解决方案：解决方案： 在第一种决定采用哪种探测器后，本项可延用其探测器，在测量范围的问题上，在探测器外加铅准直后，通过调整与工艺管道的测量距离
7、来满足测量下限，上限没问题。存在问题：存在问题： 我们需要知道现场探测点的外场情况。管道的尺寸和介质的相关情况。第四种设计要求：设计要求： 安装方式：inline（管内） 安装示意图：3-1（见右图） 测量介质：液体 测量核素： 137Cs 测量量程：3.701043.70109 Bq/ m3。第四种解决方案：解决方案： 用第一种探测器和安装方式即可，测量上限不是问题。根据设计要求中仪器安装方式和测量量程统计出的设计要求及制定的对应解决方案分类为五种： 2 气体探测部分 （灵敏闪烁体） 第一种设计要求：设计要求： 安装方式：offline（离线） 安装示意图：3-3（见右图） 测量介质：气体
8、测量核素：85Kr、133Xe 测量量程：3.701033.70108Bq/ m3第一种解决方案：解决方案：见第二种的技术分析。存在问题：存在问题： 我们需要知道现场提供的接管的尺寸； 测量介质的温度范围、压力范围等因素；探测点的外场情况等。第二种设计要求：设计要求：安装方式：inline（管内）安装示意图：3-6（见右图）测量介质：气体测量核素：85Kr、133Xe测量量程：3.701033.70108 Bq/ m3第二种解决方案解决方案： 在探测方法上可采用将XH-2401的探测器装入工艺管道，现将技术阐述如下： a) 关于探测下限： 在无外场的情况下，XH-2401的无铅室自然本底不高于
9、0.5Hz， S2=0.025（Hz/2s-1）左右，代入公式 S1 = S2/K（K=5.9102（Bq/m3/2s-1）和公式 （不考虑Rob）第二种可以计算出最小可探测浓度为： 2.044103（Bq/m3） 满足仪器量程要求。b) 关于探测上限： 我们已经有办法可以将量程跨度再提高3个量级，所以，探测上限不是问题。存在问题存在问题： 我们需要知道所测量管道的安装方式和管径、壁厚、材料、探测器的嵌入深度；测量介质的温度范围、压力范围等因素；探测点的外场情况等。第三种设计要求设计要求 安装方式：inline（管内） 安装示意图：3-1（见右图） 测量介质：气体 测量核素：85Kr、133X
10、e 测量量程：3.701063.701012Bq/m3解决方案：解决方案： 见第二种的技术分析。 关于量程上移的问题，我们可以通过减小闪烁体的面积的方式来解决。例如像XH-3124或XH-3121。存在问题存在问题： 我们需要知道所测量管道的安装方式和管径、壁厚、材料、探测器的嵌入深度；测量介质的温度范围、压力范围等因素；探测点的外场情况等。 第四种设计要求：设计要求： 安装方式：offline（离线） 安装示意图：3-5（见右图） 测量介质：气体 测量核素：85Kr、133Xe 测量量程：3.701033.70109Bq/ m3第四种解决方案：解决方案： 同第一种，上限不是问题。存在问题存在
11、问题： 同第一种。第五种设计要求：设计要求：安装方式：offline（离线）安装示意图：3-7（见右图）测量介质：气体测量核素：85Kr、133Xe测量量程：3.701033.70108Bq/ m3第五种解决方案：解决方案： 同第一种。存在问题存在问题： 同第一种。3 气体探测部分 （ 灵敏闪烁体） 根据设计要求中仪器安装方式和测量量程统计出的设计要求及制定的对应解决方案分类为一种：设计要求： 安装方式：online（管旁） 安装示意图：3-4（见右图） 测量介质：气体 测量核素：85Kr、133Xe 测量量程：3.701033.70108Bq/ m3解决方案： 在液体探测部分第一种决定采用哪
12、种探测器后，本项可延用，但需注意探测器筒的材料，原因是要考虑测量核素的能量穿透问题。 在测量范围的问题上，在探测器外加铅准直后，通过调整与工艺管道的测量距离来满足测量下限，上限没问题。4 气溶胶部分 （ 灵敏闪烁体） 根据设计要求中仪器安装方式和测量量程统计出的设计要求及制定的对应解决方案分类为三种：第一种设计要求设计要求： 安装方式： offline（离线） 安装示意图：3-5（见右图） 测量介质：气体 测量核素：90Sr、137Cs 测量量程：3.7010-23.70103Bq/ m3第一种 解决方案解决方案： 采用我厂研制的仪器即可完成。存在问题存在问题： 我们需要知道现场提供的接管的尺
13、寸；测量介质的温度范围、压力范围等因素；探测点的外场情况等。第二种 设计要求：设计要求： 安装方式：offline（离线） 安装示意图：3-7（见右图） 测量介质：气体 测量核素：90Sr、137Cs 测量量程：3.7010-23.70103Bq/m3第二种解决方案：解决方案： 采用我厂研制的仪器即可完成。存在问题：存在问题： 我们需要知道现场提供的接管的尺寸；测量介质的温度范围、压力范围等因素；探测点的外场情况等。 第三种设计要求：设计要求：安装方式：offline（离线）安装示意图：3-8（见右图）测量介质：气体测量核素：90Sr、137Cs测量量程：3.7010-23.70103Bq/
14、m3第三种解决方案：解决方案：采用我厂研制的仪器即可完成。存在问题：存在问题：我们需要知道现场提供的接管的尺寸；测量介质的温度范围、压力范围等因素；探测点的外场情况等。 5 碘部分 （灵敏碘化钠闪烁体） 根据设计要求中仪器安装方式和测量量程统计出的设计要求及制定的对应解决方案分类为两种：第一种设计要求：设计要求： 安装方式：offline（离线） 安装示意图：3-5（见右图） 测量介质：气体 测量核素：131I 测量量程：3.7010-13.70104Bq/ m3第一种 解决方案：解决方案： 采用MGP公司的IM201系列仪器，其量程为：3.703.70106Bq/m3，本仪器与设计要求相比较
15、，可以发现其下限差一个量级，但我们知道在自然本底的情况下，空气中131I的浓度不会低于几十个Bq/m3，在核电站工作环境会更高，所以201系列仪器的下限足够使用了。第二种设计要求：设计要求：安装方式：offline（离线）安装示意图：3-7（见右图）测量介质：气体测量核素：131I测量量程：3.7010-13.70104Bq/ m3第二种解决方案：解决方案： 同第一种。 6 区域监测仪 根据设计要求中仪器安装方式和测量量程统计出的设计要求及制定的对应解决方案分类为三种：第一种设计要求：设计要求： 安装方式： 安装示意图：3-9（见右图） 测量对象：区域剂量率 测量量程：1.01041.0101
16、1y/ h第一种解决方案：解决方案： 采用我厂研制的仪器即可完成。第二种设计要求：设计要求： 安装方式： 安装示意图： 测量对象：区域剂量率 测量量程：1.01.0108y/ h第二种解决方案：解决方案： 采用我厂的XH-3122即可。存在问题：存在问题： 我们需要知道测量现场区域的温度范围。第三种设计要求：设计要求： 安装方式： 安装示意图： 测量对象：区域剂量率 测量量程：1.01.0105y/ h第三种解决方案：解决方案： 采用我厂的XH-3213即可。存在问题：存在问题： 我们需要知道测量现场区域的温度范围。7 电厂烟囱宽量程气体监测仪 根据设计要求中仪器安装方式和测量量程统计出的设计
17、要求及制定的对应解决方案分类为两种：第一种事故中量程（灵敏闪烁体）设计要求：设计要求： 安装方式： offline（离线） 安装示意图：3-7（见右图） 测量介质：气体 测量核素：85Kr、133Xe 测量量程： 3.701063.701012Bq/ m3第一种事故中量程（灵敏闪烁体）解决方案（建立在解决方案（建立在灵敏碘化钠闪烁体的基础灵敏碘化钠闪烁体的基础上）上） ： 可采用XH-2402的探测器，但由于XH-2402的量程为1.85107Bqm33.71011Bqm3，故需增加取样容器的有效体积以增大探测器的灵敏度使之能探测到要求测量量程的下限，上限不是问题。第一种事故中量程（灵敏闪烁体
18、）存在问题：存在问题：探测器类型要求为“/灵敏闪烁体”的具体含义 我们需要知道现场提供的接管的尺寸；测量介质的温度范围、压力范围等因素；探测点的外场情况等。第二种事故高量程（灵敏闪烁体）设计要求：设计要求：安装方式： offline（离线）安装示意图：3-7（见右图）测量介质：气体测量核素：85Kr、133Xe测量量程： 3.70103.70101Bq/ m3第二种事故高量程（灵敏闪烁体）解决方案：解决方案：可采用XH-2402的探测器，但由于XH-2402的量程为1.85107Bqm33.71011Bqm3，故需减小取样容器的有效体积以减小探测器的灵敏度使之探测下限上移到要求测量量程的下限，
19、上限不是问题 。第二种事故高量程（灵敏闪烁体）存在问题：存在问题：探测器类型要求为“/灵敏闪烁体”的具体含义 我们需要知道现场提供的接管的尺寸；测量介质的温度范围、压力范围等因素；探测点的外场情况等。8 常规岛通风排放气体监测仪（/灵敏GM计数管） 根据设计要求中仪器安装方式和测量量程统计出的设计要求及制定的对应解决方案为以下方面：常规岛通风排放气体监测仪（/灵敏GM计数管）设计要求：设计要求：安装方式：inline（管内）安装示意图：3-1（见右图）测量介质：气体测量核素：85Kr、133Xe测量量程：3.70104Bq/m33.701010 Bq/ m3 3.70109Bq/m33.701
20、015 Bq/ m3常规岛通风排放气体监测仪（/灵敏GM计数管）存在问题：存在问题：探测器类型要求为“/灵敏GM计数管”的具体含义 需要知道所测量管道的安装方式和管径、壁厚（牵扯到能量的问题）、材料、探测器的嵌入深度；测量介质的温度范围、压力范围等因素；探测点的外场情况等。常规岛通风排放气体监测仪（/灵敏GM计数管）解决方案：解决方案：可采用双管切换的方式来解决量程的问题也可以用新的测量方法来解决量程的问题，阐述如下： 现在的计数管测量方式是计数管输出一个完整的脉冲，新的方式是在计数管给出输出脉冲的前沿起始部分通过电子学的手段将提供给计数管的高压在纳秒级时间降至计数管的工作电压以下，人为的将计
21、数管的雪崩过程停止，常规岛通风排放气体监测仪（/灵敏GM计数管）从而使计数管输出一个脉宽在几微秒（甚至更小）的脉冲，之后，又将提供给计数管的高压在纳秒级时间恢复，使之恢复到正常工作状态。这种工作方式理论上可使单个计数管的量程跨度达到8个量级，所以足够本仪器使用要求。9 14C、3H 取样器 这两种取样器我厂为多个核电站提供过，在得到进一步的技术资料后，对现有设计进行相关改动，应该就能满足要求。10 安全壳大气13N/18F监测 我厂计划与南华大学联合研制11 16N (灵敏探测器)监测 我厂计划与南华大学联合研制12 关于标定问题对于上述各仪器仪表的标定，具体可分为以下三种方式标定：第一种对于
22、离线设备对于离线设备：延用我厂原设备的方式。第二种对于管旁设备对于管旁设备：在有同类离线设备时，放射源尺寸和核素延用之。第三种对于管内设备对于管内设备：在有同类离线设备时，放射源尺寸和核素延用之。关于结构设计方案关于结构设计方案 依据测量仪表的安装方式，AP1000项目中的仪表可分作三类： 离线安装(offline)； 管旁安装(online)； 在线安装(inline) 。 下面逐一进行说明： 离线安装(offline) 离线安装测量仪表采用我厂现有的结构形式，并结合实际工程中的接口要求、压力和温度条件对仪表进行相应部分的重新设计，使之满足工程要求。 管旁安装(online) 依据工程项目中
23、不同的测量条件，对于高温、高压或高浓度介质的测量，通常采用管旁设计安装，并保证工艺管道的完整性、可靠性。 该类仪表直接以工艺管道作为取样容器，探测装置贴近工艺管道外壁测量；采用不同类型和尺寸的准直装置得到所需要的介质测量体积。 管旁安装(online) 考虑到该类仪表使用的外场环境本底通常较高，需要较厚的外屏蔽层，因此仪表的外形尺寸通常较大，质量较重，所以该类仪表整体采用立式设计(相对于水平管道而言)，底座安装方式，探测器由顶部装入；仪表采用两体设计，两部分相对合包住所需测量的工艺管道。 管旁安装(online)管旁安装(online)整体外形类似图如下： 在线安装(inline) 该类仪表通
24、常用于所测量的介质的压力、温度不是太高的场所，考虑仪表设计得紧凑性，使用的便捷性，仪表的设计直接将取样容器管与探测器安装部分作为一体，仪器与工艺管道通过取样容器管两端法兰盘连接，底部的安装架与底座或墙体固定，改善工艺管道的受力，通常仅需对各电器部分进行维护，减轻了维护的强度 。在线安装(inline)在线安装(inline)整体外形类似图如下： 综 述 通过以上的技术分析，基本上各通道的监测仪表在规格技术上不存在问题，只是少数的个别问题还需与设计院协商沟通后解决。具体情况如下： 完全能做的通道有40个；正在研制的通道有9个（两类）；合作研制的通道有5个（两类）；有疑问的通道有7个（三类）。注：此处的“通道”是指由探测器形成的探测点。
