L международная выставка-презентация
научных, технических, учебно-методических и литературно-художественных изданий
Физические основы автоматизированных систем радиационного контроля атомных электростанций (АСРК АЭС)
| Группа | Учебная литература |
|---|---|
| Название на русском языке | Физические основы автоматизированных систем радиационного контроля атомных электростанций (АСРК АЭС) |
| Авторы на русском языке | Елохин А.П. |
| Название на английском языке | Physical fundamentals of the automated system of еру radiation control of nuclear power plants (ARMS NPP) |
| Авторы на английском языке | A.P. Elokhin |
| Вид издания на русском языке | Учебное пособие для студентов вузов |
| Издательство на русском языке | М.: НИЯУ МИФИ, 2019. – 576 с. |
Резюме
В предлагаемом учебном пособии рассматриваются вопросы физического обоснования методов и средств автоматизированных систем радиационного контроля (АСРК) АЭС и других объектов использования атомной энергии (ОИАЭ). В качестве средств рассматривается совокупность детекторов ионизирующего излучения (ИИ), используемых для решения задач АСРК. В качестве методов – выбор детекторов, различающихся физическими принципами работы и используемых для измерения радиационных параметров ИИ различного вида и энергии. Отдельной главой выделены методы регистрации ионизирующих излучений, используемые при выбросах и сбросах радиоактивной примеси в воздушную и водную среды при проведении радиационно-экологического контроля, а также методы, использующие в качестве носителей беспилотные (радиоуправляемые) летательные аппараты (БПЛА), оснащенные дозиметрической аппаратурой (БДК), или радиоуправляемые подводные аппараты (ПДК). Преимущество подобной аппаратуры состоит в возможной автономности ее работы и в том, что она обладает способностью передавать информацию в режиме реального времени. В качестве таковой могут выступать как БПЛА (вертолеты, квадрокоптеры), так и подводные носители, несущие на себе комплекс дозиметрической аппаратуры, аппаратуру визуального наблюдения окружающей среды и специальный блок передачи информации.
В рамках представленного учебного пособия проводится краткий анализ эффектов, обуславливающих радиационную стойкость элементов радиоэлектронной аппаратуры, составляющих основу детекторов ионизирующего излучения и электронных блоков его регистрации. Этот вопрос становится крайне актуальным при использовании детекторов ионизирующего излучения при высоких мощностях доз ИИ.
Рассматриваются основные характеристики формирования погрешности измерений.
Проведен анализ правовой базы создания АСРК, учитывающей положения федеральных законов, регламентирующих деятельность АЭС и определяющих правовую основу радиационной безопасности населения и окружающей среды от воздействия ионизирующего излучения, превышающего уровни естественного γ-фона. Сформулированы концепция и основные принципы радиационного контроля, основанные на стандартах МЭК 61504. Рассмотрены вопросы оптимизации АСРК. Дано обоснование средств и объема контроля. Показано, что подобные системы могут служить в качестве систем раннего обнаружения развития радиационных аварий на АЭС. Проведен анализ кабельного хозяйства, представленного силовыми, контрольными и радиочастотными кабелями. Приводятся рекомендации по использованию их ресурса с рядом ограничений, определенных особенностями их хранения и эксплуатации.
В первой главе учебного пособия рассматриваются основы взаимодействия ионизирующего излучения, т.е. γ-излучения, нейтронного излучения, взаимодействие заряженных частиц со средой и особенности их прохождения в средах.
Во второй главе даются понятия дозиметрическим характеристикам взаимодействия ионизирующего излучения при прохождении его в среде. Отдельно уделяется внимание вопросам формирования дозовых эффектов на границе раздела сред, отличающихся плотностью и зарядовым числом (Z) атома, что оказывается весьма существенным при работе радиоэлектронной аппаратуры в поле ИИ.
Третья глава посвящена методам и средствам радиационного контроля АСРК. в этой главе также решаются вопросы погрешности измерений, метрологического обеспечения измерений, достаточно подробно рассматривается вопрос физического принципа работы детекторов ионизирующего излучения: газонаполненных ионизационных детекторов; кристаллических и полупроводниковых детекторов; сцинтилляционных счетчиков; термолюминесцентных дозиметров; химических детекторов; детекторов, основанных на фотографическом методе дозиметрии фотонного излучения.
В четвертой главе кроме правовых вопросов, определяющих разработку, строительство и эксплуатацию АСРК, проводится анализ параметров действующих систем радиационного контроля и определяются основные направления оптимизации систем радиационного контроля (СРК). Там же дается более детальная картина общей характеристики системы, режимы ее работы, рассматриваются структура, функции АСРК, цели, задачи системы АСРК и методы их решения, а также основные метрологические характеристики системы. Проводится анализ оптимизации объема контроля в зоне повышенной радиации энергоблока и ряд технических вопросов, связанных с основными техническими характеристиками системы. Подобные системы представляют интерес для эксплуатационного персонала АЭС, связанного с вопросами радиационного контроля, а также для проектных организаций, осуществляющих непосредственно проектные работы по указанным системам.
В пятой главе рассматриваются перспективные методы определения радиационных характеристик радиоактивного загрязнения окружающей среды ‒ воздушного бассейна и подстилающей поверхности в результате радиационных аварий на ОИАЭ. Рассмотрены методы применения БПЛА для оценки радиоактивного загрязнения воздушного бассейна, подстилающей поверхности в условиях штатной работы и радиационных аварий, а также беспилотных радиоуправляемых подводных дозиметрических комплексов-БДК, предназначенных для проведения радиационного контроля водной среды и донной поверхности, оборудованных, специальными дозиметрическими и спектрометрическими датчиками, а также приемо-передающей аппаратурой, позволяющей передавать полученную информацию в режиме реального времени (on-line) на пульт оператора. БДК оказываются крайне необходимы при анализе водной среды и донной поверхности акватории, прилегающей к АЭС Фукусима_1 в Японии.
Основой для оптимизации объема контроля с помощью АСРК является опыт эксплуатации аналогичных систем, а также новые возможности, открывающиеся в результате совершенствования как отдельных технических средств контроля, так и технических средств сбора, накопления, обработки и обмена информации.
Новые возможности по сравнению с ранее эксплуатируемыми на действующих энергоблоках подобными системами связаны с использованием в составе АСРК микропроцессорных устройств на нижнем уровне и программно-технического комплекса (ПТК) верхнего уровня, объединенных локальной вычислительной сетью системы.
Приведенная в настоящем учебном пособии структура АСРК позволяет существенно повысить надежность системы в целом, а высокая надежность технических средств верхнего уровня, достигаемая, в частности, за счет применения резервированной ЭВМ, позволяет отказаться от излишнего резервирования каналов контроля особо важных параметров, что приведет к снижению затрат при создании системы и снизит эксплуатационные затраты.
При реконструкции АСРК необходимо учитывать опыт эксплуатации СРК на АЭС, что позволит оптимизировать объем контроля, т. е. уменьшить число как точек контроля, так и датчиков контроля, что непременно приведет к сокращению кабельных коммуникаций, уменьшению финансовых затрат на аппаратуру, снижению объема ее ремонта и т.д. Таким образом, оптимизация объема контроля должна привести к снижению финансовых затрат при эксплуатации модернизированной АСРК, что, в свою очередь, приведет к повышению конкурентоспособности системы на международном рынке товаров и услуг в области использования атомной энергии.
Условия функционирования систем подобных АСРК непосредственно связаны с кабельным хозяйством, под которым понимаются силовые, радиочастотные и контрольные кабели, осуществляющие энергопитание блоков и устройств АЭС и систем АСРК, в частности, а также передачу информации, без которой невозможна эксплуатация любых систем. Поэтому в третьей главе на примере кабельного хозяйства оборудовании цеха тепловой автоматики измерения (ТАИ) БЛОКА № 1 РоАЭС приводятся результаты анализа условий эксплуатации и хранения указанного кабельного хозяйства, проведенного Институтом приборов (НИИП г. Лыткарино Мос. обл.) в 2000 г. В частности, получено, что фактическое техническое состояние обследованных контрольных кабелей типов КВВГнг, КВВГЭнг и др. (см. выводы к гл. 3), силовых кабелей типов АВВГнг, ВВГнг, ПвБВнг и радиочастотных кабелей РК 75, РК 50 по основным нормативным параметрам, приведенным в приложении, соответствует техническим условиям и государственным стандартам.
Учебное пособие подготовлено на основе курса лекций, читавшихся автором в течение ряда лет в Национальном исследовательском ядерном университете «МИФИ» на кафедре «Автоматика». Материал книги рассчитан на читателя, знакомого с атомной и ядерной физикой, с эффектами взаимодействия ионизирующих излучений с веществом и методами регистрации ионизирующих излучений. Поэтому указанные вопросы затронуты лишь в степени, необходимой для понимания соответствующих разделов курса. Учебное пособие предназначено для студентов и преподавателей технических университетов с ориентацией учебного процесса на развитие атомной промышленности, а также для инженерно-технического персонала АЭС и других ОИАЭ, проходящего курсы повышения квалификации по радиационной безопасности, для инженеров проектных и научных сотрудников научно-исследовательских институтов, ведущих разработки в области развития и использования атомной энергии.
МЕДАЛЬ «ЗА ВЕРНОСТЬ ТРАДИЦИЯМ ОТЕЧЕСТВЕННОГО ОБРАЗОВАНИЯ» С УДОСТОВЕРЕНИЕМ