放射性在線監管係統（tǒng）

2023-02-13 20:54:45 admin

本文從我國放射性（xìng）廢物（wù）庫管理現（xiàn）狀入（rù）手（shǒu），指出了放射性廢物庫監控管理係統目（mù）標及原則（zé）。根據廢物庫管（guǎn）理的實際情況，依據放射性廢物庫監測的技術標準，研究並設（shè）計了一套切實可行的放射（shè）性廢物（wù）庫監測管理方案。詳細闡述了係（xì）統的設計原理、性能要求和關鍵技術，並列舉了部分主要檢測設備的技術特點和技（jì）術指標。在放（fàng）射性廢物庫監控管理領（lǐng）域具有很（hěn）重要的參考（kǎo）價值。

1、放（fàng）射性廢物庫監控管理現狀

　　我國的原子能事業（yè）起步於上世紀五十（shí）年代中期（qī），在鞏固國防和維護世界和平方（fāng）麵起到了極其重要的作用，現在原子能事（shì）業轉向（xiàng）為（wéi）國民經濟建設服務，以放射（shè）性同（tóng）位素（sù）與核輻射技（jì）術為（wéi）代表的核技術，在我國工業、農業、醫療、衛生、地質勘（kān）探和科學研究等領域的應用越來越廣泛，同時導（dǎo）致我國產生了不（bú）少放（fàng）射性廢物。政府製訂（dìng）出相關放射性廢物處置政策（cè）、法規，各地建立不同規模（mó）的放射性廢物庫，負責收（shōu）貯和暫存各（gè）行業核技術應用中產生的（de）放射性廢物和廢放射源，對保護（hù）環境和保障公眾健康（kāng）起（qǐ）到（dào）了極其重要的（de）作用。

　　但是，由於放射性廢物庫管理（lǐ）經（jīng）驗的欠缺以及技術手段的不完善，在一定程度上對環境和公眾健康構成了威（wēi）脅。因此，在促（cù）進核能、核（hé）技術開發利用的過程中，必須加強對放射性汙染的防（fáng）治，保（bǎo）護環境，保障人（rén）體健康。加強（qiáng）對放射（shè）性廢物和廢放射源（yuán）的監（jiān）控和管理是當務之急。

　　放射性廢物的監控和管理是一個新的課題，沒有固定方案可遵循，沒有專用（yòng）儀器和設備，但17c.com卻要對整個廢物庫進行不間斷地檢測，掌握整個庫區（qū）的放射性水平和安全狀況，對任何意外情況都（dōu）能及時做出報警。這就需要一套功能完善、工作可靠的（de）放射性廢物的（de）監控管（guǎn）理（lǐ）係統，提（tí）高放射源及危險廢（fèi）棄物安（ān）全管理水平（píng）。放射性廢物庫監控管理係統應是針對廢物庫中的放射性核廢物的存在位置、狀態、安全（quán）、管理的一個綜合性的監測管理係統。

2、放射性廢物庫（kù）監控管理係統目標及原則（zé）

放射性廢物（wù）庫監控管理係統主要解決的是如下幾個關鍵問題：

　　1）廢物庫內監測：在庫內不間斷進行劑量率監測，對放射性汙染進行預警。

　　2）廢（fèi）物庫外監測：在庫外不間斷進行環境劑量率監測，防止放射性汙染（rǎn）的蔓延。

　　3）廢（fèi）物的安全管理（lǐ）：利用門禁、紅外、攝像等手段防止放射源丟失、被盜及非法移動。

　　4）本地及遠程報警：當劑量率水平及安全出現（xiàn）異常，及（jí）時報警。

　　5）庫房管理：對核（hé）廢物的出入庫（kù）進行有效管理。

　　放（fàng）射源（yuán）安全管理的關鍵是永遠保（bǎo）證放射源（yuán）處於其指定的正確位置，防（fáng）止人員誤（wù）入控（kòng）製區遭遇（yù）誤照，避免放射源的丟失和被盜。堅持輻射防（fáng）護“三原則”，即實踐的正當性，輻射防護（hù）的（de）最優（yōu）化以（yǐ）及個人劑量的限（xiàn）值。放射性廢物庫監控管理係統要做到：靈敏、穩（wěn）定、可靠，多重報警方式，信息傳輸快捷通暢。

3、城市放（fàng）射性廢物庫監控及管理係統設計的依（yī）據及標準

3.1、設計依據（jù）

　　《中華人民（mín）共和國環境（jìng）保（bǎo）護法》；《中華人民（mín）共和國放射性汙染防治法（fǎ）》；《放射環（huán）境管理辦法》國家環（huán）保局令（lìng）[90]第3號。

3.2、采用標準

　　《核技術利用放射性廢物庫（kù）選址、設計與建造技術要求》（試行（háng））；《電離輻射防護與輻射源（yuán）安全基本標準》（GB18871-2002）；《放射性廢物管理規定（dìng）》（GB14500-2002）；《放射性物質安全運輸規程》（GB11806-2004）、《使用（yòng）密封放射源的放射衛生防護要求》（GB16354-1996）、《操作開放型放射性物質的輻射防護規（guī）定》（GB11930-89）。

4、放射（shè）性廢物庫監控管理係統

4.1、概述

　　放射（shè）性廢物庫監控管理係統（tǒng）主要實（shí）現對放射源（yuán）出（chū）入庫、集中存放進行日常管理，對放射性廢物（wù）庫內工作場所、放射源存放區域以及庫區外環境（jìng）進行實時監測；並以紅（hóng）外、門禁、攝像等手段（duàn）相輔助。當所（suǒ）監測區域的輻射劑量（liàng）率、計數率超過所預設的報警閾值，或者出現放射源非法（fǎ）移動（dòng）、庫門非法開啟時，發出報警信號，存儲數據和相關（guān）信息，並上報上一級（jí）主管部門及省級輻射監測站，以保證現場設備（bèi）的放射源的（de）安（ān）全、工藝安全、人員安全和環境安全。

4.2、係統組成及各（gè）部分功能

　　放（fàng）射性（xìng）廢物庫（kù）監控管理係統由計算（suàn）機及（jí）其管理（lǐ）係統軟件、中子放射性檢測（cè）儀（yí）、γ放（fàng）射性檢測儀、通道式γ檢測儀、氣溶膠快速（sù）測量儀、氣象站、遠距（jù）離讀卡器、便攜式讀卡器（qì）、電子標簽、檢測數據顯示裝置、紅外（wài）防盜裝置（zhì）、門禁連鎖裝置、聲光報警裝置、遠程報（bào）警裝置、便（biàn）攜式輻射測量儀、遠程通信設備等組成。

　　放射（shè）性廢物庫監控管理係統（tǒng）以數據處理控製計算機為核（hé）心，采用（yòng）模塊化設計。將各功能模（mó）塊有機地結合成一（yī）個整體，完成劑量率的檢測、安防監控、報警、庫房管理以及數據存儲和上傳。放（fàng）射性廢物庫監控管理係統框圖如（rú）圖1所示。

4.2.1、庫區內放射性（xìng）檢測儀

　　庫區內放（fàng）射性檢測儀采用固定式安裝，主要包括區域就地二次儀表（含（hán）報警燈鈴（líng））、區域γ監測儀、區（qū）域中子監測儀、通道式γ放射性檢測儀、α/β放射性氣溶膠快速測量儀。用於檢測出、入庫（kù）以及存儲區內的放射源檢查和監測。當出現劑量（liàng）率或者（zhě）計數率（lǜ）越限時報警裝置發出（chū）報警信（xìn）號。

4.2.2、庫區外（wài）放射性檢測儀

　　庫區外放射性檢測儀也采用固定式（shì）安裝（zhuāng），主要包括區域就地二次儀表（含報警燈鈴）和區域γ監測儀。用於庫區外的環境放射性檢測。當出現劑量率越限時報警（jǐng）裝置發出報警信號。

4.2.3、氣象站

　　檢測氣溫、濕度、風向、風力、氣壓、雨量等氣象信息，便於對劑量率監測數據進行綜合分析。

4.2.4、遠（yuǎn）距（jù）離讀（dú）卡器、電子標簽

遠距（jù）離讀卡器和電子標簽配合使用，主要作用（yòng）是進行庫（kù）房（fáng）管理中核廢（fèi）物（wù）和管理人員（yuán）的識別。便於查詢在庫區中放射源（yuán）和人員狀況。電子標簽（qiān）分（fèn）為兩類：人員和放射源罐，其ID具有唯一性。　　

4.2.5、紅外報警係統

　　紅外防盜裝置檢測庫（kù）房內人員或物體運動情況。當出現非法的移動時，向數據處理控製計算機（jī）和報警裝置發出報警信號。

4.2.6、門禁係統

　　當出現非法開關門或者非法闖入（rù）時向報警裝置發出（chū）報警信號。同時將信息上傳數據處理控（kòng）製計算（suàn）機。

4.2.7、視頻監（jiān）控

　　在放射性廢物庫周圍以及廢物庫的存儲區、工作區，實施不（bú）間斷（duàn）的（de）視頻圖像監控，保證放射源的安全。

4.2.8、連鎖聲光報警裝置

　　當收到報警（jǐng）信息後，判斷、確認合理報警，在現場進行聲光報警。

4.2.9、便攜式輻射測（cè）量儀

　　便（biàn）攜式測量儀主要包括：便攜式中子檢測儀、便攜（xié）式輻射檢測儀、個人劑量報警儀、便攜式伸縮長杆輻（fú）射測量儀、表麵汙染（rǎn）檢測儀。主要用於（yú）庫區（qū）內輻（fú）射劑量測（cè）量和其他輔（fǔ）助測量。

4.2.10、數據（jù）處理控製（zhì）計算機

　　1）數據處理控製計算機主要對檢測儀傳輸來（lái）的監測信息進行集中處理、顯（xiǎn）示（shì）、控（kòng）製、貯存和（hé）打印。同時通過（guò）以太網可將數據上傳至上級信（xìn）息管理（lǐ）平台。

　　2）放射（shè）源出入庫（kù）的自（zì）動登記和日常管理。

　　3）放（fàng）射源及人員（yuán）管理。

　　4）可對放射源出入庫向上級部門（mén）提出申（shēn）請。上級部門授權後，通過（guò）門禁（jìn）係統才能實現庫（kù）門（mén）的開啟。

　　5）當出現報警（jǐng）信息後通過遠程（chéng）報警（jǐng）裝置發出報（bào）警信號。

4.2.11、遠程報（bào）警裝置

　　接（jiē）收數據（jù）處理控製（zhì）計算機命令，以短信方式向管（guǎn）理員手機發出報警信（xìn）息。

4.2.12、寫卡器

　　增減或修改放射源及人員電子標簽。

4.2.13、上級信息管理平台

　　1）查（chá）詢庫房管理信息

　　2）向數據處理控製（zhì）計算機進行放射（shè）源出入庫授權。

4.3、係統基本應用方（fāng）案

　　庫區內設備的布（bù）置以及嚴格的管理措施、合理的係（xì）統（tǒng）配置方案及係統應（yīng）用是保證放（fàng）射源存儲庫中放射源及管理人員安全的必備條件。必須對現有（yǒu）的設備合（hé）理應用、取長補短，才能充分發揮每種（zhǒng）設備的最大功效。

4.3.1、管理人員檔案管（guǎn）理及其電子標簽製備

　　數據處理（lǐ）控製計（jì）算機利用寫卡器（qì）為庫房管理人員製備電子標簽，其ID應為（wéi）終身唯一編號。同時將（jiāng）管理人員的基本（běn）信息輸入計（jì）算機，存入數據庫備（bèi）檔。同時賦予管理（lǐ）人員相關的操作（zuò）權限。管理人員以後（hòu）進入庫區必須攜帶自己的電子標簽才能進行相應操作。

4.3.2、係統初次使（shǐ）用時庫內（nèi）現有放射源備檔及電子標簽製備係統初次使用時（shí），應先將（jiāng）已經庫存的（de）放射源進行備檔，主要將放（fàng）射源的種類、活度（dù）、劑（jì）量、放置位置等重要信息輸入計（jì）算機，存入數（shù）據庫，同時也要為（wéi）放射（shè）源製備終身唯一編號的電（diàn）子標簽。並將標簽固定於放射（shè）源罐。

4.3.3、庫存（cún）放射源統計

　　利用遠程讀卡器的自動識別功（gōng）能。自動識別庫區內的電子標簽（放射（shè）源和人員）的類型和數量，進而明確庫存的放射源或者庫區停留的工作人員。

4.3.4、放射源入庫

　　1）操作人員通過數據處理控製計算機經（jīng）以太網（wǎng）向上級部門提出申（shēn）請，在得到上（shàng）級部門的授權後，方（fāng）可通（tōng）過計算控製門禁係統解除對庫門的鎖定，打開庫房門。此時（shí）記錄打開庫房（fáng）門的時間。

　　2）管理人員進入（rù）庫區（攜帶自己的電子標簽，便於（yú）遠程讀卡器（qì）自動識別，計算機將存儲此信息）。

　　3）如果是第一次入庫的放射源則要進行放（fàng）射源備檔及（jí）電子標簽製備。

　　4）運（yùn）輸車輛進（jìn）入庫區，將需要入庫的放射源移動到操作台上；遠程讀卡器自（zì）動識別放射（shè）源id，放射（shè）性檢測儀工作檢測當前（qián）的劑量值；數據處理計算機將當前的數據和（hé）曆史（shǐ）最近存（cún）儲數據進行比對，同時在現場顯示裝置上顯示對比結果，確認入庫放射源無誤，並記錄入庫的劑量值（zhí）。

　　5）將放射源安置於存儲區相應位置；

　　6）車輛離開（kāi）庫區，關閉庫門，記錄關門時（shí）間。

4.3.5、庫存放射源（yuán）出庫

　　1）操作人員通過數據處理控（kòng）製計算機經以太網向上級部門提出申請，在得到（dào）上級部門的（de）授權後，方可通過計算控（kòng）製門禁係統解（jiě）除對庫門的鎖定，打開庫房門。此時記錄打開庫房門的時間。

　　2）管理人員進入庫區（攜帶自己的電子標簽（qiān），便於遠程讀卡器自動識別，計（jì）算機將存儲此信息），將需要出庫的放射源取出移動到操作台上；遠程讀卡器自（zì）動識別放射源id，放射性檢（jiǎn）測儀工作檢測當前的劑量值；數據處理計算機將當前的數（shù）據和曆史最近存儲數據進行比對，同時在現場顯示（shì）裝置上顯示對比結（jié）果，確認出庫（kù）放射源無誤，並（bìng）記錄出庫的劑量值。

　　3）車輛進入（rù）庫區（qū），裝載後退出（chū）庫區。關閉庫門（mén），記錄關門時間。

4.3.6、輻射劑量率（lǜ）水平監測

　　1）在庫區內的工作區域，以及放射源存儲區域，連續（xù）不間斷的監測（cè）劑量率水平的變（biàn）化，及時作出預警；

　　2）在庫區外不（bú）間斷進行環境劑（jì）量率水平及氣象的監測（cè）；

　　3）利用便攜式（shì）儀表對重點放射源進行監測、排查。

4.3.7、視（shì）頻監（jiān）控

　　在放射（shè）性廢（fèi）物庫周（zhōu）圍以及廢物庫的存儲區、工（gōng）作區，實（shí）施不間斷的視頻圖像監（jiān）控，保證放射源的安全。

4.3.8、輻射報警

　　當遇到下列情況時，觸發聲光報警裝置報警，並上（shàng）傳報警信（xìn）息。

　　1）庫門（mén）非法打開或（huò）者沒有打開時紅（hóng）外報警裝置報警即觸發聲光報警裝置報警。

　　2）未檢測到操作（zuò）人員進（jìn）入，但檢測到放射源進入或者離開庫區。

　　3）存放區所測劑量率值（zhí）超過設定域值（zhí）。

　　4）庫區（qū）外所測劑量率值超過設定域值。

　　5）庫門未關，庫內長（zhǎng）時間沒有（yǒu）管理人員。

6）出庫放射源未經（jīng）檢測記錄直接出庫。　　

7）入庫放射源未經檢測記錄直（zhí）接入（rù）庫。

5、輻射監測係（xì）統主要設備選型及技術性能

5.1、輻射區域監測儀

　　區域監測儀采集γ探測器測量數據等進行處理、顯示、存貯（zhù），在巡檢方式下應答上位機的（de）呼叫（jiào）信號，並能夠（gòu）處理（lǐ）上（shàng）位機命令，將（jiāng）各種測量結果、各儀表的工作狀態和報警信號實時傳送給數據（jù）處（chù）理中心（xīn）。接收上位機的時鍾信息，並按該信息調整時鍾。

輻射報警儀/輻射檢（jiǎn）測儀技術參數：

　　射線類型：Χ、γ；能量範圍：60 keV～7 MeV；測量範圍：劑量率：10nGy/h～1Gy/h，10nSv/h～1Sv/h；長期穩定性：≤5%；自（zì）檢功能：開機（jī）進行自檢（jiǎn）和自診斷功能；輸入接口：1路RS232、1路RS485，與探測器連接；通訊接口：1路RS485，1個RJ45，1個USB口，可（kě）與（yǔ）計算機（jī）相連接通訊；通訊協議：支持TCP/IP協（xié）議，支持GPRS無線數據傳輸；報警閾設置：整個測量範圍內任意設備，可設置報警、高報、高高報、失效（xiào）等報警閾值；報警輸（shū）出：每組報警1對開關量（liàng）輸出，AC220V，7A；數據存儲：1G存（cún）儲空間，1年5 min的（de）曆史數據；外殼防（fáng）護（hù）等級：IP64，適合戶外安裝；備電：備電自動切換，備（bèi）電電池可以（yǐ）支持工作72小（xiǎo）時以上；重量：監（jiān）測儀（yí）（不含電池）10 Kg。

5.2、輻射劑（jì）量率探測器

　　γ輻射劑（jì）量率探測器內置工業級CPU和高壓模（mó）塊，采用（yòng）英國進口的帶能量補（bǔ）償的ZP1202和ZP1304GM計數管作（zuò）為探測元器件，在探測器內部進行數據處理和計（jì）算，高低量程自動切換，將測量結（jié）果通過（guò）RS485與外部通訊。具有集成度高、可靠性強、數據可（kě）靠、響應時間（jiān）快（kuài）的特（tè）點。

輻射報警儀技術性能：

　　探測射線類型：X、γ；探測器類型：帶能量補償的雙（shuāng）GM管（進口）；GM管型（xíng）號：低量程ZP1202高量程ZP1304（英（yīng）國）；能（néng）量範圍：50 keV～3 MeV（±30%）；參考（kǎo）能量（liàng）：137Cs，661keV；測量範圍：50nGy/h～10Gy/h；50nSv/h～10Sv/h；量（liàng）程：自（zì）動切換；能（néng）量響應：≤±30%；響應時間：3 s；角響應：≤5%（4π立體角）；基本誤差：≤±10%（137Cs，661keV）；不確定度：≤±10%；變異係數：≤10%；長期穩定性：≤±10%；重複性（xìng）：≤±10%；外殼防護等級：IP67；溫度範圍：-20℃～+60℃；供電：DC12V；安裝方式：就地（dì）壁掛式；傳輸距離：≤800 m（探測器到監測儀）；設計壽命：大於20年。

5.3、中子探（tàn）測器

　　中子探測器采用進（jìn）口H3探（tàn）測器，內置工業CPU進行數據采集處理，與WF-9200采用RS485通訊，靈敏度高、線性好，壽命長，一致性好（hǎo），可實現互換性，適用於測量環境級（jí）的射（shè）線測量。

　　中子檢測儀技術性能：

　　探測射線（xiàn）類型：中子射線；探測器類型：H3；能量範圍：熱中（zhōng）子-14 MeV；參考（kǎo）能量：镅鈹中子（zǐ）源；測量範圍：0.1μGy/h～100000μGy/h；基本誤差：≤±15%（镅鈹中子源）；變異係（xì）數（統（tǒng）計漲落）：≤10%；長期穩（wěn）定性：≤±10%（2μGy/h）；安裝方式：壁掛或就地；外殼防護等級：IP64；探測器尺寸：Φ220×320 mm；供電：DC12V；輸出：RS485通訊；重量：11.5 Kg。

5.4、移（yí）動式人員通道輻射檢測儀

　　采用環境γ寬量（liàng）程WF-PTM-F數字化塑料閃爍探測器（qì）。探測器采用3R3塑料閃爍晶體和光（guāng）電倍增管作為探測元（yuán）件，內置工業級CPU和高壓模塊，采用CW-HV雙高（gāo）壓切（qiē）換技術，有效拓寬了探測器測量範圍，實時進行（háng）溫度補償，測量（liàng）數（shù）據（jù）在（zài）探測器內部進行處理，與外部RS485進行通（tōng）訊，保證了測量精度（dù）和環境（jìng）適應性，具有靈敏（mǐn）度高、測量範圍寬、精度高、抗幹擾能力強、穩定性好、應用範圍廣的（de）特（tè）點。

　　通道式輻（fú）射檢測儀技術性能：

　　探測（cè）射（shè）線類型：Χ、γ；能量範圍：30 keV～10 MeV；參考能量：137Cs，661keV；測量範圍：0.01μSv/h～100mSv/h；能量響應：≤30%；響應時（shí）間：3S；各向同項響應：≤10%（4π立體角）；基本誤差：≤±20%（137Cs，661keV）；長期（qī）穩定性：≤±10%，變異係數：≤10%；殼防護等級：IP65；通訊：RS485；供電：DC12V。

5.5、如（rú）圖所示（shì）係統軟件示例

放射（shè）性在線監管係統