一種數(shù)字化核設施環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種數(shù)字化核設施環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)，包括控制設備和現(xiàn)場測量設備，所述的控制設備包括中央站，所述的現(xiàn)場測量設備包括環(huán)境介質(zhì)取樣器、氣象傳感器和輻射探測器，所述的輻射探測器為內(nèi)置高量程劑量率探測器的數(shù)字化NaI(TI)譜儀，環(huán)境介質(zhì)取樣器、氣象傳感器和數(shù)字化NaI(TI)譜儀分別與就地工業(yè)計算機連接，將測量和取樣信號傳輸至就地工業(yè)計算機，所述的就地工業(yè)計算機通過有線和無線兩種通信方式連接中央站，中央站遠程監(jiān)控所有現(xiàn)場測量設備的工作狀態(tài)。該系統(tǒng)可以在給出γ輻射劑量率的同時進行核素識別，通信可靠，帶寬高，不易干擾，能夠保障系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獲取率。
【專利說明】一種數(shù)字化核設施環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于核輻射測量儀表及自動化控制【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種數(shù)字化核設施環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有已運行和大部分在建核電廠的環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)設計監(jiān)測項目少，設備故障率高，需要運行人員經(jīng)常性現(xiàn)場維護，而且只能用于常規(guī)環(huán)境監(jiān)測。福島核電廠發(fā)生核事故后周圍的環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)被破壞，完全沒起到為決策者提供監(jiān)測數(shù)據(jù)的功能。國家核安全局在2012年發(fā)布《福島核事故后核電廠改進行動通用技術(shù)要求(試行)》中明確提出了輻射環(huán)境監(jiān)測的改進要求，雖然各核電站根據(jù)要求對環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)進行了改進，但已經(jīng)實施的改進內(nèi)容主要是增加監(jiān)測站的數(shù)量和增加應急監(jiān)測設備的數(shù)量，并沒有有效提高環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)在事故情況下的可靠性和可用性，環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)在事故情況下依然存在很大的整體失效風險。現(xiàn)有核電廠環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要問題體現(xiàn)在以下幾個方面:
[0003]I)現(xiàn)有環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)只能監(jiān)測Y劑量率，不能識別核素。
[0004]2)現(xiàn)有通信手段一般使用電話線和GPRS，通信方式不可靠，經(jīng)常通信中斷且易受到干擾，不能保證數(shù)據(jù)獲取率。
[0005]3)現(xiàn)有環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)在中央站不能遠程監(jiān)控取樣設備運行狀態(tài)，無法獲知設備是否運行正常，也不能在中央站遠程控制取樣設備的啟動和停止，只能工作人員赴現(xiàn)場手動啟動和停止。
[0006]4)現(xiàn)有環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)的電力供應和通信方式都依賴外部，在外部電源和通信方式中斷時將喪失監(jiān)測功能。
[0007]5)中央站抵抗外部事件能力較差，且中央站一旦損壞不能在短時間內(nèi)修復，會導致環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)長時間不能恢復。
[0008]6)現(xiàn)有環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)只能滿足正常情況下環(huán)境監(jiān)測要求，在事故情況下特別是外部事件導致的事故情況下存在很高的系統(tǒng)整體癱瘓風險。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有核電廠環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)的各種不足，提供一種數(shù)字化核設施環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)，使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)具有更加精簡、模塊化、集成化的特點。
[0010]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:一種數(shù)字化核設施環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)，包括控制設備和現(xiàn)場測量設備，所述的控制設備包括中央站，所述的現(xiàn)場測量設備包括環(huán)境介質(zhì)取樣器、氣象傳感器和輻射探測器，其中，所述的輻射探測器為內(nèi)置高量程劑量率探測器的數(shù)字化NaI (TI)譜儀，環(huán)境介質(zhì)取樣器、氣象傳感器和數(shù)字化NaI (TI)譜儀分別與就地工業(yè)計算機連接，將測量和取樣信號傳輸至就地工業(yè)計算機，所述的就地工業(yè)計算機連接中央站，中央站遠程監(jiān)控所有現(xiàn)場測量設備的工作狀態(tài)。
[0011]進一步，如上所述的數(shù)字化核設施環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)，其中，還包括移動中央站，所述移動中央站在環(huán)境監(jiān)測車上通過移動計算機和無線通信設備實現(xiàn)中央站的功能。
[0012]進一步，如上所述的數(shù)字化核設施環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)，其中，所述的數(shù)字化NaI (TI)譜儀內(nèi)置的高量程劑量率探測器為GM管或半導體探測器；數(shù)字化NaI (TI)譜儀自帶電源并設有無線通信模塊，事故情況下能夠?qū)y量數(shù)據(jù)直接無線傳輸至中央站或移動中央站。
[0013]進一步，如上所述的數(shù)字化核設施環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)，其中，所述的環(huán)境介質(zhì)取樣器通過專用電纜與就地工業(yè)計算機連接。
[0014]進一步，如上所述的數(shù)字化核設施環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)，其中，所述的就地工業(yè)計算機通過光纖和無線網(wǎng)絡與中央站連接。
[0015]本發(fā)明的有益效果如下:本發(fā)明所提供的數(shù)字化核設施環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)可應用于大型核電廠、小型堆、研究堆和其他核設施的環(huán)境輻射監(jiān)測，所采用的NaI(TI)譜儀可以在給出Y輻射劑量率的同時進行核素識別，給出空氣中的天然和人工放射性核素，靈敏度高，測量出空氣中的人工放射性核素能夠幫助核設施運行人員更早的發(fā)現(xiàn)核事故，進行早期報警。該環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)最多可使用光纖、無線3G和無線射頻三種冗余的通信方式，通信可靠，帶寬高，不易干擾，能夠保障系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獲取率。環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)采用獨創(chuàng)性的設計了中央站移動功能，提高了事故情況下系統(tǒng)的可靠性。同時，該系統(tǒng)還具備接口條件少、擴展功能強大的特點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為現(xiàn)有核電廠環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0017]圖2為本發(fā)明數(shù)字化核設施環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。

【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。
[0019]如圖2所示，本發(fā)明所提供的數(shù)字化核設施環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)，包括控制設備和現(xiàn)場測量設備，所述的控制設備包括中央站和移動中央站，所述的現(xiàn)場測量設備包括環(huán)境介質(zhì)取樣器、氣象傳感器和輻射探測器、就地工業(yè)計算機，其中，所述的輻射探測器為內(nèi)置高量程劑量率探測器的數(shù)字化NaI (TI)譜儀，環(huán)境介質(zhì)取樣器、氣象傳感器和數(shù)字化NaI (TI)譜儀分別與就地工業(yè)計算機連接，將測量和取樣信號傳輸至就地工業(yè)計算機，所述的就地工業(yè)計算機連接中央站，中央站遠程監(jiān)控所有現(xiàn)場測量設備的工作狀態(tài)。
[0020]該系統(tǒng)啟用全新的核輻射探測器，使用內(nèi)置高量程劑量率探測器(GM管或半導體探測器)的數(shù)字化NaI (TI)譜儀取代目前核電廠環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)通常使用的GM管探測器或高氣壓電離室探測器。該探測器使用NaI (TI)探測器測量低量程，使用GM管或半導體探測器測量高量程，這樣組合能夠滿足Y劑量率測量量程的需要。此外由于NaI晶體可以分辨Y射線的能量，因此NaI (TI)譜儀可以在給出Y輻射劑量率的同時進行核素識別，給出空氣中的天然和人工放射性核素，靈敏度高，測量出空氣中的人工放射性核素能夠幫助核設施運行人員更早的發(fā)現(xiàn)核事故，進行早期報警。而且數(shù)字化NaI (TI)譜儀具備獨立的無線通信設備，事故情況下可以將測量數(shù)據(jù)直接傳輸至固定中央站或移動中央站。
[0021]在本發(fā)明的環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)中，環(huán)境介質(zhì)取樣器與就地工業(yè)計算機之間通過專用電纜連接，氣象傳感器與就地工業(yè)計算機之間通過氣象電纜連接，數(shù)字化NaI (TI)譜儀與就地工業(yè)計算機之間通過網(wǎng)線連接，就地工業(yè)計算機與中央站之間通過光纖連接，并可進行3G無線通信。數(shù)字化NaI (TI)譜儀自帶電源和不依賴公網(wǎng)的無線通信模塊，可以在事故后長期可靠運行，可以通過無線通信模塊與中央站和移動中央站進行無線通信。本發(fā)明最多可使用光纖、無線3G和無線射頻三種冗余的通信方式，通信可靠，帶寬高，不易干擾，能夠保障系統(tǒng)的數(shù)據(jù)獲取率。
[0022]相比傳統(tǒng)的核電廠環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)，本發(fā)明在就地增加了工業(yè)計算機，所有測量設備和取樣設備的信號都傳輸至就地工業(yè)計算機，就地工業(yè)計算機與中央站使用光纖連接，可以在中央站遠程監(jiān)控所有測量和取樣設備的工作狀態(tài)，數(shù)據(jù)也能在就地實時顯示。這種設計方式還可以在中央站遠程控制取樣設備的啟動和停止，實現(xiàn)取樣自動化，大大降低了人員的工作量。
[0023]考慮到現(xiàn)有核電廠環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)中央站不易維修和恢復的缺陷，新設計的環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)采用獨創(chuàng)性的設計了中央站移動功能，事故后固定中央站損壞時，可在環(huán)境監(jiān)測車上使用移動計算機和無線通信設備迅速恢復中央站功能。現(xiàn)有核電廠環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)只能在就地或中央站產(chǎn)查看，而新設計的環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)基于WEB開發(fā)中央站數(shù)據(jù)采集和控制軟件，可以實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)異地遠程瀏覽，更利決策者使用數(shù)據(jù)。新設計的環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)采用模塊化和集成化的設備，結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠，故障率低，易于擴展，且設備故障時可以實現(xiàn)故障設備即換即用，使系統(tǒng)滿足正常和事故兩種情況下的監(jiān)測要求。
[0024]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若對本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其同等技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種數(shù)字化核設施環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)，包括控制設備和現(xiàn)場測量設備，所述的控制設備包括中央站，所述的現(xiàn)場測量設備包括環(huán)境介質(zhì)取樣器、氣象傳感器和輻射探測器，其特征在于:所述的輻射探測器為內(nèi)置高量程劑量率探測器的數(shù)字化NaI (TI)譜儀，環(huán)境介質(zhì)取樣器、氣象傳感器和數(shù)字化NaI (TI)譜儀分別與就地工業(yè)計算機連接，將測量和取樣信號傳輸至就地工業(yè)計算機，所述的就地工業(yè)計算機連接中央站，中央站遠程監(jiān)控所有現(xiàn)場測量設備的工作狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字化核設施環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:還包括移動中央站，所述移動中央站在環(huán)境監(jiān)測車上通過移動計算機和無線通信設備實現(xiàn)中央站的功倉泛。
3.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字化核設施環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述的數(shù)字化NaI (TI)譜儀內(nèi)置的高量程劑量率探測器為GM管或半導體探測器。
4.如權(quán)利要求2所述的數(shù)字化核設施環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:數(shù)字化NaI(TI)譜儀自帶電源并設有無線通信模塊，事故情況下能夠?qū)y量數(shù)據(jù)直接使用無線通行方式傳輸至中央站或移動中央站。
5.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字化核設施環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述的環(huán)境介質(zhì)取樣器通過專用電纜與就地工業(yè)計算機連接。
6.如權(quán)利要求1所述的數(shù)字化核設施環(huán)境輻射監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述的就地工業(yè)計算機通過光纖和無線網(wǎng)絡與中央站連接。
【文檔編號】G01D21/02GK104296803SQ201410478811
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】張偉, 王欣 申請人:中國核電工程有限公司