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氮-16輻射監(jiān)測(cè)儀

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北京斯朋特電子儀器有限公司

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產(chǎn)品簡(jiǎn)介

氮-16輻射監(jiān)測(cè)儀主要元器件采用了更新?lián)Q代產(chǎn)品；提高了模擬輸出精度；增加USB接口，與便攜式筆記本通訊；用便攜式筆記本和應(yīng)用軟件組成用戶終端，取代原袖珍終端功能。增加RS485接口與輻射監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通訊。

詳細(xì)介紹

氮-16輻射監(jiān)測(cè)儀是核反應(yīng)堆蒸汽發(fā)生器泄漏監(jiān)測(cè)專業(yè)設(shè)備。蒸汽發(fā)生器是壓水堆核電站核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)的主要設(shè)備之一，是連接反應(yīng)堆一、二回路的關(guān)鍵設(shè)備。蒸汽發(fā)生器傳熱管(U型管)由于腐蝕、微振磨損、耗蝕及疲勞破裂等原因而造成泄漏是壓水堆核電站的多發(fā)性事故，是造成容量因子損失的主要原因之一。蒸汽發(fā)生器的可靠性對(duì)核電站的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行影響*，已成為一項(xiàng)性重要課題[1]。

氮一16輻射監(jiān)測(cè)儀屬于核電站輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中工藝輻射監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)"1，用于測(cè)定壓水堆核電站蒸汽發(fā)生器U型管破損所致一回路水向二回路側(cè)的泄漏率。在功率運(yùn)行情況下，通過測(cè)量破損發(fā)生時(shí)在二回路主蒸汽管道內(nèi)所出現(xiàn)的氮-16(16N)高能Y輻射，確定蒸汽發(fā)生器U型管的泄漏率；在熱停堆工況下，則可測(cè)量主蒸汽管道內(nèi)出現(xiàn)的氪(Kr)、氙(Xe)等惰性氣體或其他核素；靈敏度高，速度快，可有效防止核污染，保證核反應(yīng)堆安全運(yùn)行，被確定為壓水堆核電站開通*的儀器。圖1是氮一16輻射監(jiān)測(cè)儀。

國(guó)內(nèi)外概況及發(fā)展趨勢(shì)：蒸汽發(fā)生器傳熱管(U型管)的破損監(jiān)測(cè)是壓水堆核電站運(yùn)行中的重要監(jiān)督項(xiàng)目，通常采用蒸汽發(fā)生器排污取樣法、主冷凝器和除氧器排氣監(jiān)測(cè)等方法。這些方法的共同缺點(diǎn)是：反應(yīng)時(shí)間慢，至少需要3～10 rain，且系統(tǒng)較復(fù)雜，需要取樣設(shè)備，樣品經(jīng)降溫降壓后，進(jìn)入監(jiān)測(cè)裝置；不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)監(jiān)測(cè)等[1]。

為防止出現(xiàn)滿溢事故污染蒸汽輪機(jī)，避免發(fā)生嚴(yán)重污染，上目前采用監(jiān)測(cè)氮～16的方法。其裝置簡(jiǎn)單，靈敏度高，反應(yīng)速度快，測(cè)量時(shí)間短(約10 s)，可以連續(xù)監(jiān)測(cè)。法國(guó)EDF公司從1983年開始研制該儀器軟件及傳輸系數(shù)，1988年由法國(guó)M G P公司正式投產(chǎn)，已有數(shù)百臺(tái)氮一16輻射監(jiān)測(cè)儀投入運(yùn)行。我國(guó)秦山核電站一期工程和大亞灣核電站均采用該公司產(chǎn)品。迄今，我國(guó)境內(nèi)在役和正在建設(shè)的壓水堆核電站所安裝的氮-16輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基本是從法國(guó)進(jìn)口。

目前國(guó)外氮一16輻射監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì)是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化，有就地和遠(yuǎn)程顯示單元，用彩色液晶實(shí)時(shí)顯示；可以有多種配置和通訊方式，并已形成商品。

1994年1月至1996年6月，研制了氮一16輻射監(jiān)測(cè)儀(見圖1)，鑒定會(huì)認(rèn)為氮-16輻射監(jiān)測(cè)儀研制是成功的，*了國(guó)內(nèi)的空白，處于國(guó)內(nèi)，達(dá)到了上同類產(chǎn)品水平。主要技術(shù)指標(biāo)與當(dāng)時(shí)MGP公司產(chǎn)品相同。

2006年，為C2項(xiàng)目研制了，C2測(cè)量箱和處理單元機(jī)箱的電路在C 1的基礎(chǔ)上進(jìn)行了較大改進(jìn)。主要元器件采用了更新?lián)Q代產(chǎn)品；提高了模擬輸出精度；增加USB接口，與便攜式筆記本通訊；用便攜式筆記本和應(yīng)用軟件組成用戶終端，取代原袖珍終端功能。增加RS485接口與輻射監(jiān)測(cè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通訊。C2處理單元機(jī)箱結(jié)構(gòu)由C l的N I M機(jī)箱結(jié)構(gòu)改為壁掛式機(jī)箱，16N和γ處理組件合并在一個(gè)處理單元機(jī)箱中，體積縮小，取消了端子箱；增加了電磁兼容性資質(zhì)，符合IE C61000-6-2和IE C61000-6-3的標(biāo)準(zhǔn)要求。與MGP公司當(dāng)前產(chǎn)品相比，各有所長(zhǎng)，技術(shù)性能和指標(biāo)見表l。

的研制成功*。

工作原理

16N在反應(yīng)堆一回路內(nèi)產(chǎn)生，是由冷卻劑中的氧原子經(jīng)過160(n，p)16N反應(yīng)生成的，有*的γ輻射，其半衰期為7．35 s，是一回路冷卻劑的主要放射源。當(dāng)U型管破損時(shí)，冷卻劑中的16N就會(huì)進(jìn)入主蒸汽管道。氮一16輻射監(jiān)測(cè)儀就是通過測(cè)定主蒸汽管道中16N的放射性活度，再經(jīng)過由計(jì)算方法預(yù)先確定的泄漏率傳輸系數(shù)的換算，求出蒸汽發(fā)生器傳熱管(U型管)冷端、熱端、彎管段或中段(平均)的泄漏率。

泄漏率與16N的γ計(jì)數(shù)率和傳輸系數(shù)的關(guān)系如下：

Q=n/c (1)

式中：

q為泄漏率（L／h）；

n為測(cè)點(diǎn)處16N的γ輻射計(jì)數(shù)率（S-1）

C為傳熱管的泄漏率傳輸系數(shù)(S-1×L-1×h)，或者(S-1×kg-1×h)。

傳輸系數(shù)C與探測(cè)器幾何因子k1、探測(cè)器效率因子k2及從傳熱管泄漏點(diǎn)到主蒸汽管道

探測(cè)點(diǎn)之間的傳遞時(shí)間有關(guān)，用下式表示：

C=K1×K2×AV (2)

式中：AV為傳熱管單位泄漏時(shí)16N探測(cè)點(diǎn)處主蒸汽管道中的16N的放射性活度，量綱為(Bq×m-3×kg-1× h)。AV與傳遞時(shí)間t的關(guān)系如下：

AV =(Ap／Q)(rv／rp)e-lt (3)

式中：