CNIC-01967 CIRP-0040 秦 山 第 三 核 电 厂 辐 射 监 测 系 统 标 定 方 法 刘 正 山 1 张 庆 利 1 刘 音 瑾 1 苗 宇 星 1 耿 利 新 1 庄 陶 2 董 建 峰 2 贺 常 娥 2 (1. 中 国 辐 射 防 护 研 究 院, 山 西 太 原, 030006; 2. 秦 山 第 三 核 电 联 营 有 限 公 司, 浙 江 海 盐, 314300) 摘 要 放 射 性 气 溶 胶 破 和 惰 性 气 体 等 监 测 仪 的 标 准 标 定 方 法 和 标 定 装 置 目 前 在 国 内 还 没 有 建 立, 故 国 内 核 设 施 现 场 配 备 的 各 种 气 溶 胶 殃 和 惰 性 气 体 等 监 测 仪 还 无 法 进 行 有 效 的 标 定 o 针 对 秦 山 核 电 三 期 辐 射 监 测 系 统 的 现 状, 对 用 于 废 液 气 溶 胶 琪 惰 性 气 体 等 辐 射 监 测 仪 表 的 标 定 方 法 进 行 了 初 步 摸 索 和 确 定 o 通 过 在 202 和 103 两 次 大 修 中 的 检 测 给 出 了 初 步 标 定 结 果, 并 得 出 了 各 类 仪 表 的 传 递 系 数 o 通 过 检 测 和 标 定, 提 高 了 辐 射 监 测 仪 表 的 可 信 度 D 同 时 对 在 标 定 中 存 在 的 问 题 进 行 了 初 步 分 析 和 探 讨 o 关 键 词 : 秦 山 第 三 核 电 厂 辐 射 监 测 系 统 标 定 143
Calibration Method of Radiation Monitoring System at TQNPC Cln Chinese) LIU Zhengshan 1 ZHANG Qíngli 1 LIU Jinjin 1 MIAO Yuxing 1 GENG Lixin 1 ZHUANG Yun 2 DONG Jianfeng 2 HE Change 2 (1. China Institute for Radiation Protection, Taiyuan, Shanxi, 030006; 2. Third Qinshan Nuclear Power Co. Ltd., Haiyan, Zhejiang, 314300) ABSTRACT The calibration methods and calibration device for standard monitor of radioactive particulate, iodine, noble gas and so on are not yet set up at home. On consideration of the present situation of the radiation monitoring system at the Third Qinshan Nuclear Power Co. Ltd., we have studied the calibration method of these radiation monitoring instruments used for measuring the waste liquid, particulate, iodine and noble gas produced during the operation of nuclear reactor. Through the check against these instrurnents during the No. 202 and No. 103 overhaul, we got initially the method of the calibration and obtained the transfer coefficient of calibration when secondary solid sources are used for calibration. Through the testing and calibration, the credibility of the radiation monitoring system is enhanced. And at the same time, the problems existing in the calibration are discussed. Key words: TQNPC, Radiation monitoring system, Calibration 144
引 - 注 曰 中 国 辐 射 防 护 研 究 院 和 挂 靠 在 中 辐 院 的 核 工 业 仪 表 检 测 中 心, 即 国 防 科 工 委 华 北 放 射 性 计 量 站, 从 2006 年 开 始 共 同 对 秦 山 第 三 核 电 厂 CTQNPC) 用 于 废 液 气 溶 胶 琪 惰 性 气 体 等 辐 射 监 测 系 统 的 仪 表 进 行 了 检 测 对 于 这 些 仪 表 目 前 尚 未 有 相 应 的 现 场 标 定 国 标 可 循, 因 此 检 测 基 本 上 是 按 仪 器 出 厂 标 准 进 行 的 检 测 的 目 的 是 为 了 验 明 这 些 仪 表 的 性 能 指 标 是 否 符 合 出 厂 标 准, 是 否 满 足 监 测 要 求, 判 断 是 否 可 以 继 续 使 用 在 相 应 的 监 测 通 道 上, 及 如 何 根 据 监 测 结 果 获 得 待 测 量 真 值 检 测 工 作 包 括 了 对 仪 表 工 作 状 态 的 调 整, 对 仪 器 的 分 辨 率 线 性 重 复 性 和 稳 定 性 等 性 能 指 标 的 测 量, 以 及 在 现 场 情 形, 用 固 体 源 校 准 来 确 定 校 准 因 子 的 方 法 标 定 中 所 使 用 的 所 有 放 射 源, 其 量 值 均 可 追 溯 到 国 家 计 量 标 准 通 过 检 测 和 标 定, 可 以 提 高 仪 表 的 可 信 度, 使 之 在 核 电 运 行 过 程 中 提 供 可 靠 的 安 全 信 息, 为 核 电 的 安 全 运 行 提 供 质 量 保 证 1 标 定 方 法 说 明 对 仪 表 进 行 定 期 检 测 的 目 的, 主 要 是 为 了 及 时 发 现 仪 表 性 能 是 否 发 生 变 化, 以 提 高 测 量 结 果 的 可 信 度, 最 终 还 要 求 得 出 校 准 因 子, 以 便 可 由 校 准 因 子 乘 上 仪 表 示 值 得 出 待 测 量 的 约 定 真 值 在 检 测 中, 各 监 测 系 统 的 初 始 显 示 值 为 min-1, 但 不 同 的 监 测 系 统 测 量 对 象 并 不 相 同 表 1 中 厂 家 给 出 的 O. 122 Bq/min- 1 0.673 Bq/min- 1 等 原 始 校 准 因 子, 是 系 统 在 出 厂 前 用 标 准 气 体 ( 液 体 源 校 准 求 得 的 但 在 工 程 中 采 用 标 准 溶 液 或 气 体 对 仪 器 进 行 校 准 很 困 难, 因 此, 一 般 都 采 用 固 体 标 准 源 法 进 行 校 准, 即 在 仪 器 制 造 过 程 中, 利 用 标 准 液 体 / 气 体 源 标 定 一 次, 得 到 仪 器 的 初 级 响 应 鸟, 然 后 再 用 己 知 活 度 的 标 准 固 体 源 测 量 得 出 对 固 体 源 的 次 级 响 应 52, 两 相 比 较, 得 到 其 转 换 系 数 K: K -一 鱼 尘 L Q2/A 2 式 中 :K 一 一 - 仪 器 对 标 准 液 体 / 气 体 源 的 响 应 与 标 准 固 体 源 的 响 应 的 转 换 系 数 ; Q2 一 一 一 仪 器 对 恒 定 几 何 位 置 的 固 体 源 的 响 应, min-l ; A 2 一 一 一 固 体 源 的 活 度, Bq; Q1 一 一 仪 器 对 标 准 溶 液 或 气 体 的 响 应, min- 1 C 1 标 准 溶 液 或 气 体 的 浓 度, Bq/m 3 在 现 场 对 仪 器 进 行 标 定 时, 得 到 仪 器 在 恒 定 几 何 位 置 下 对 固 体 源 的 次 级 响 应, 考 虑 了 源 的 衰 变 后, 乘 以 转 换 系 数, 就 可 得 到 仪 器 的 灵 敏 度 也 就 是 说 由 系 统 对 次 级 固 体 源 的 确 定 的 几 何 条 件 下 的 响 应 的 变 化, 就 可 以 推 算 出 系 统 灵 敏 度 的 变 化, 即 可 用 来 修 正 原 始 校 准 因 子 比 如, 对 气 溶 胶 监 测 系 统, 厂 家 给 出 的 原 始 校 准 因 子 为 51 =0.122 Bq/min- 1, 同 时 用 次 级 固 体 标 准 源 在 确 定 的 几 何 条 件 下 测 得 的 次 级 响 应 为 5 2 =7.12X10 5 min- 1 / f1- Ci o 之 后, 若 系 统 在 现 场 使 用 过 程 中 在 相 同 的 几 何 条 件 下 测 得 对 次 级 固 体 源 的 响 应 变 化 为 5'2 = 5.67 X 10 5 min- 1 /μci, 则 说 明 系 统 的 灵 敏 度 变 低 了 一 个 因 子 C7.12X10 5 )/C5. 67X10 5 )= 1. 26 0 也 就 是 系 统 的 校 准 因 子 变 大 了, 应 当 用 这 个 值 来 修 正 系 统 的 原 始 校 准 因 子 即 此 时 系 统 的 读 145
数 XCmin- 1 ) 所 对 应 的 待 测 约 定 真 值 为 XXS 1 XCS Z /S'2) 表 1 TQNPC 辐 射 仪 表 厂 家 提 供 的 出 厂 数 据 型 号 监 测 对 象 量 程 检 查 源 灵 敏 度 / 初 级 源 响 应 LEMS-600 MX-9B(V19): 9μCi 137CS 检 查 源, 自 本 3.30 X 10 2 坠 1I' (m 3 废 液 10 4 Bq/m 3 67882 底 约 77 min- 1 min-1) 气 榕 胶 (2 X 10-2 ) ~ 10 5 Bq/m 3 MX-9B(V19): 9μCi 13 7 CS 检 查 源, ß 本 CAM-300 底 约 100 min- 1 ;γ 本 底 约 100 min- 1 PIGEF 67883, 腆 1O -3~104 Bq/m3 67884, 67885 惰 性 气 体 103~1010(Bq' MeV)/m3 MX-9B(V22): 10μCi 133Ba 检 查 源, 本 底 约 100 min- 1 O. 122 Bq/ min 1 0.673 Bq/ min- 1 MX-9B(V24): 10μCi 133Ba 检 查 源, 本 463 (Bq MeV)/ 底 约 200~500 min 一 l m 3 / min- 1 一 般 情 况 下, 厂 家 本 来 应 当 将 此 几 何 条 件 提 供 给 用 户, 最 好 是 将 测 量 的 几 何 条 件 连 同 次 级 固 体 标 准 源 一 起 提 供 给 用 户 对 于 TQNPC 来 说, 厂 家 提 供 的 标 定 数 据 皆 是 建 立 在 型 号 为 RG-OOl 的 参 考 几 何 条 件 上 的, 但 此 参 考 几 何 条 件 厂 家 没 在 提 供 设 备 时 一 块 提 供 给 TQNPC, 故 厂 家 灵 敏 度 / 初 级 源 响 应 是 元 法 传 递 到 TQNPC 现 场 为 此, TQNPC 和 计 量 院 共 同 定 制 了 型 号 为 NIM-DS0401 的 几 何 条 件, 按 照 厂 家 提 供 的 标 定 程 序, 通 过 在 相 同 工 作 状 态 下 对 TQNPC 几 何 条 件 NIM-DS0401 下 的 测 试, 与 厂 家 标 准 几 何 条 件 的 测 试 数 据 进 行 比 较, 就 可 以 建 立 起 一 种 合 适 的 传 递 方 法 : 以 厂 家 提 供 的 灵 敏 度 作 为 初 级 响 应, 在 TQNPC 几 何 条 件 NIM-DS0401 下 进 行 次 级 响 应 测 试, 计 算 多 台 监 测 系 统 的 平 均 次 级 源 响 应, 根 据 对 应 的 初 级 响 应 计 算 出 传 递 系 数 K, K= 次 级 源 平 均 响 应 初 级 源 响 应, 根 据 此 传 递 系 数, 可 将 TQNPC 几 何 条 件 下 标 定 数 据 溯 源 到 广 家 APTEC-NRC 公 司 2 标 定 结 果 按 照 以 上 标 定 方 法, 在 2006 年 和 2007 年 的 202 和 103 大 修 中 对 相 关 辐 射 监 测 系 统 进 行 了 检 测 2.1 废 液 监 测 系 统 厂 家 提 供 的 y 灵 敏 度 为 330 Bq /Cm 3 /min- 1 )( 137 Cs), 以 此 作 为 初 级 响 应 133 Ba 作 为 次 级 源 核 素, 在 TQNPC 几 何 条 件 NIM-DS0401 下 进 行 次 级 响 应 测 试, 在 " 积 分 " 模 式, 0.15 MeV, l min 定 时 条 件 下 进 行 在 202 大 修 和 103 大 修 期 间 测 试 具 体 数 据 列 于 表 2 2.2 气 溶 胶 监 测 仪 厂 家 提 供 的 灵 敏 度 为 0.122 Bq/min- 1, 以 此 作 为 初 级 响 应 99 Tc 和 36 Cl 作 为 次 级 源 核 素, 在 TQNPC 几 何 条 件 NIM-DS0401 下 进 行 次 级 响 应 测 试, 在 " 积 分 " 模 式, 0.10 MeV, 1 min 定 时 条 件 下 进 行 在 202 大 修 和 103 大 修 期 间 对 6 台 气 溶 胶 监 测 仪 测 试 具 体 数 据 以 及 仪 表 在 出 厂 时 测 试 的 数 据 列 于 表 3 146
表 2 废 液 监 测 仪 响 应 传 递 测 试 表 废 液 监 测 仪 响 应 传 递 测 试 日 期 HV/V 次 级 源 响 应 /Ccpm/μC i) 初 级 响 应 / (Bq/ (m3 min- 1 )) 传 递 系 数 K/ CBq/(m 3.μCi)) 几 何 条 件 2006-10-22 (202 大 修 2007-04 一 29 003 大 修 ) 710.8 777.2 1. 51X10 5 1. 74X10 5 平 均 1. 63X10 5 330 5. 38X 10 7 TQNPC NIM-DS0401 二 一 表 3 气 溶 胶 监 测 仪 晌 应 传 递 测 试 表 气 溶 胶 监 测 仪 响 应 传 递 测 试 日 期 核 素 探 头 编 号 HV/V 测 试 参 数 次 级 源 响 应 Sd (min- 1 /μci) 初 级 响 应 Sd 传 递 系 数 几 何 (Bq/min 一 1 ) K=S2 XS1 条 件 出 厂 2000-06-15 36Cl MD002406 770 " 积 分 " 7.12X10 5 O. 122 8.71X10 4 NRC 2000-06-15 MD002405 670 0.10 MeV 7.12X105 7. 14X 105 RG 一 2000-08-02 MD002807 710 1 min 定 时 7.12X10 5 001 2000 04-13 MD001605 680 7. 12X 10 5 2000-04-14 MD001606 630 7.12X10 5 2000-07-11 MD002803 580 7. 26X 10 5 2000--06-15 99Tc MD002406 770 " 积 分 " 2. 03X 10 5 2.50X10 4 2000 一 06-15 MD002405 670 0.10 MeV 1. 94X 10 5 2.05X105 2000-08-02 MD002807 710 2 min 定 时 1. 97X10 5 2000-04-13 MD001605 680 2.10X10 5 2000-04-14 MD001606 630 2.16X10 5 2000-07-11 MD002803 580 2. 08X 10 5 202/ 2006-10-22 36Cl 02112041 668 " 积 分 " 3.74X10 5 平 均 z O. 122 4.39X10 4 TQNPC 103 2006-10-16 大 修 2006-10-17 MD002405 MD002807 750 0.10 MeV 3. 31 X 105 3. 60X 105 790 1 min 定 时 3.65 X 10 5 NIM- DS0401 2007-05-04 MDO01605 720 3.65X10 5 2007-04-28 如 1D001606 697 3.64X10 5 2007-04-26 孔 1D002803 650 3.59X10 5 2006-10-22 99Tc 02112041 668 " 积 分 " 6.42 X 10 4 7.64X10 3 2006-10-16 MD002405 750 0.10 MeV 5.78X10 4 6.26X104 2006-10-17 MD002807 790 2 min 定 时 6.26X10 4 2007-05-04 2007-04-28 2007-04-26 MDO01605 MD001606 MD002803 720 6.20X10 4 697 6.35 X 10 4 650 6. 56X 10 4 147
2.3 碟 监 测 仪 厂 家 提 供 的 灵 敏 度 为 0.673 Bq/min- 1, 以 此 作 为 初 级 响 应 137 Cs 作 为 次 级 源 核 素, 在 TQNPC 几 何 条 件 NIM-DS0401 下 进 行 次 级 响 应 测 试, 在 " 积 分 " 模 式, 0.10 MeV, l min 定 时 条 件 下 进 行 在 202 大 修 和 103 大 修 期 间 对 6 台 腆 监 测 仪 测 试 具 体 数 据 以 及 仪 表 在 出 厂 时 测 试 的 数 据 列 于 表 4 表 4 破 监 测 仪 晌 应 传 递 测 试 表 腆 监 测 仪 响 应 传 递 测 试 日 期 探 头 编 号 HV/V 测 试 参 数 次 级 源 响 应 S zi Cmin- 1 /μc j) 初 级 响 应 Sj 传 递 系 数 几 何 CBq/min- 1 ) K=S2 X Sl 条 件 出 厂 2000-06-14 MD002401 490 " 积 分 " 1. 10X10 5 0.673 7.08X10 4 NRC 2000-06-14 MD002402 494 2000-08-02 MD002805 522 0.10 MeV 1. 07 X 10 5 1. 05X105 min 定 时 1. 10X10 5 RG 一 一 001 2000-04-14 MD001602 616 1. 04X10 5 2000-07-11 如 1D002801 562 1. 10X10 5 2000-04-14 MD001601 468 1. 11 X 10 5 202 2006-10-17 h 在 D002401 531 大 修 2006-10--19 MD002402 517 2006-10-15 MD002805 543 103 2007-04-28 MD001602 658 大 修 2007-04-27 MD002801 571 2007-05-04 孔 1D001601 559 8.81X10 4 8.73X10 4 8.57X104 9.14X10 4 8.23X10 4 8.18X10 4 8. 33 X 10 4 O. 673 5. 77 X 10 4 TQNPC Bq/!-'-Ci NIM- DS0401 2.4 惰 性 气 体 监 测 仪 厂 家 提 供 的 灵 敏 度 为 463(Bq MeV) (/m 3 min- 1 ), 以 此 作 为 初 级 响 应 137 Cs 作 为 次 级 源 核 素, 在 TQNPC 几 何 条 件 NIM-DS0401 下 进 行 次 级 响 应 测 试, 在 " 积 分 " 模 式, 0.10 MeV, l min 定 时 条 件 下 进 行 在 202 大 修 和 103 大 修 期 间 对 6 台 惰 性 气 体 监 测 仪 测 试 具 体 数 据 以 及 仪 表 在 出 厂 时 测 试 的 数 据 列 于 表 50 经 过 202 和 103 两 次 大 修 后, 最 后 确 定 了 TQNPC NIM-DS0401 几 何 条 件 下 的 次 级 源 响 应 及 传 递 系 数, 见 表 6 0 202/103 大 修 标 定 数 据 作 为 首 次 标 定 数 据, 以 后 标 定 以 此 为 依 据 3 标 定 中 存 在 的 问 题 及 分 析 探 讨 (1) 标 定 过 程 中 发 现, 对 于 采 用 微 分 模 式 的 监 测 系 统 ( 如 棋 监 测 系 统 ), 工 作 高 压 的 变 化 会 导 致 峰 位 漂 移, 对 测 量 结 果 准 确 性 影 响 较 大 因 此, 定 期 检 查 工 作 高 压 是 否 偏 离 校 准 值 很 有 必 要, 特 别 是 对 于 采 用 微 分 模 式 进 行 测 量 的 监 测 系 统 (2) 系 统 对 检 查 源 的 测 量 值 是 衡 量 监 测 系 统 是 否 正 常 工 作 的 重 要 参 数 之 一 ( 对 于 采 用 微 分 模 式 监 测 的 系 统, 其 工 作 状 态 的 变 化 在 检 查 源 测 量 结 果 上 有 明 显 的 体 现 ) 因 此, 进 行 长 期 稳 定 性 的 监 测 是 很 有 必 要 的 定 期 测 量 并 记 录 检 查 源 值, 可 以 确 保 系 统 处 于 正 常 工 作 状 态 148
表 5 惰 性 气 体 监 测 仪 晌 应 传 递 测 试 表 惰 性 气 体 监 测 仪 响 应 传 递 测 试 日 期 探 头 编 号 次 级 源 响 应 5 z1 丑 V/V 测 试 参 数 初 级 响 应 51 (min- 1 /μci) 传 递 系 数 几 何 K=5 2 X5 1 条 件 出 厂 2000-06-14 2000-06-14 2000-08 02 2000-04-14 ---- 200 而 04-14 2000-07-11 MD002404 MD002403 MD002806 MD001603 孔 tld001604 岛 m002802 458 " 积 分 " 1. 94X10 5 463 8.84X10 7 NRC 506 0.10 MeV 1. 98X10 5 1. 91X105 (Bq' MeV)/ (Bq' MeV)/ RG 一 1 min 定 时 508 1. 95X10 5 Cm3 min 一 1 ) m 3 /μci 001 560 1. 93X10 5 540 1. 96 X 10 5 528 1. 67X10 5 202 2006-10-19 孔 1D002404 460 1. 51X10 5 6.95 X 10 7 TQNPC 大 修 2006-10-18 2006-10-14 MD002403 MD002806 532 1. 56X105 1. 50X105 498 1. 52 X 10 5 NIM- DS0401 103 2007-04-28 02112039 463 1. 50X10 5 大 修 2007-02-27 民 1D002802 514 1. 38X10 5 2007-05-04 MD001603 558 1. 53 X 10 5 表 6 TQNPC NIM-DS0401 几 何 条 件 标 定 结 果 初 级 游 响 应 次 级 源 核 素 项 目 废 液 监 测 系 统 气 溶 胶 监 测 系 统 13q 监 测 系 统 330 Bq /(m 3 min- 1 ) O. 122 Bq/min- 1 O. 673 Bq/min- 1 133Ba 36Cl 99Tc 137CS 惰 性 气 体 监 测 系 统 463(Bq' MeV) / (m3 min-1) 137CS 202/103 大 修 次 级 源 平 均 响 应 /(min- 1 /μc i) 1. 63X10 5 3.60X10 5 6.26X10 4 8.57X10 4 1. 50X 10 5 TQNPC NIM-DS0401 5.38 X 10 7 4.39X10 4 7. 64X10 3 5.77X10 4 传 递 系 数 K Bq/(m 3.μCi) 6.95 X 10 7 (Bq. MeV)/(m 3.μCi) (3) 能 量 阂 值 的 问 题 在 正 常 情 况 下, 低 能 阔 值 升 高, 测 量 数 据 应 该 降 低, 但 在 标 定 中 和 日 常 运 行 中, 发 现 测 量 数 据 并 不 因 为 低 能 阂 值 的 升 高 而 降 低, 反 而 出 现 了 不 规 则 的 变 化 趋 势 有 待 于 进 一 步 的 分 析 探 讨 和 解 决 (4) 本 底 技 术 要 求 厂 家 要 求 : 如 果 没 有 人 为 本 底, 监 测 仪 表 本 底 值 小 于 或 等 于 77 cpm 这 是 在 厂 家 几 何 条 件 下 在 没 有 人 为 本 底 的 条 件 下 的 一 个 推 荐 值, 但 在 NIM DS0401 几 何 条 件 下 在 TQNPC 现 场 下, 本 底 小 于 或 等 于 77 cpm 显 然 是 不 可 能 的, 并 且 随 着 运 行 时 间 的 增 加, 仪 表 的 性 能 存 在 下 降 的 趋 势, 也 会 导 致 本 底 的 逐 步 增 加, 故 具 体 本 底 小 于 或 等 于 多 少 为 宜, 目 前 只 能 是 在 仪 表 效 率 等 达 到 要 求 的 前 提 下 尽 量 使 本 底 低 以 后 还 需 要 在 这 方 面 做 进 一 步 的 定 量 探 讨 和 研 究 149
4 结 语 放 射 性 气 溶 胶 棋 和 惰 性 气 体 监 测 仪 的 标 准 标 定 方 法 和 标 定 装 置 目 前 在 国 内 还 没 有 建 立, 故 国 内 核 设 施 现 场 配 备 的 各 种 气 溶 胶 破 和 惰 性 气 体 监 测 仪 还 元 法 进 行 有 效 的 标 定 本 文 只 是 对 秦 山 核 电 三 期 辐 射 监 测 系 统 的 现 场 标 定 在 目 前 国 内 技 术 基 础 上 进 行 了 初 步 的 摸 索, 还 有 待 于 依 据 ISO 等 国 际 组 织 的 相 关 技 术 标 准, 进 一 步 开 展 现 场 放 射 性 气 溶 胶 等 监 测 仪 标 定 测 试 方 法 的 研 究, 并 建 立 起 合 格 的 经 专 家 或 主 管 部 门 认 可 的 放 射 性 气 溶 胶 殃 和 惰 性 气 体 等 监 测 仪 器 的 标 定 方 法 和 标 定 仪 器, 使 得 辐 射 监 测 仪 器 的 监 测 数 据 可 信 可 靠, 充 分 发 挥 监 测 仪 器 在 辐 射 防 护 核 安 全 和 核 环 境 的 应 用 与 评 价 中 的 作 用 150