輻射偵測儀器系統

壹、 概述

貳、 輻射偵測儀器設置目的、功能

參、 輻射偵測系統整體介紹

肆、 DRMS的系統結構與通訊方式

伍、 區域輻射偵測器(AREA、SD系統)

陸、 流程輻射偵測器(PROCESS、SP系統)

柒、 安全相關之輻射偵測簡介

 

壹、概述

由於輻射無聲無色無味,因此必須藉助某些物質能和輻射發生游離反應,而反應的結果又能夠很容易地被測量出來。當輻射和物質發生作用後會產生離子對,閃爍光或電子電洞等現象,這些作用後之產物經過信號收集、放大及處理,最後由顯示器顯示出來即為輻射偵測之基本方式,我們就是利用這種間接的方法來度量輻射(定性及定量)。
輻射偵測儀器不僅是保健物理人員的眼睛,也是輻射防護的工具及輻射防護作業之重要參考依據,雖然輻射儀器的種類很多,但主要是針對不同輻射與偵測目的而設計,包括人員劑量佩章、輻射劑量筆、手提輻射偵檢器、污染偵檢器、環境監測器、DRMS輻射偵檢儀等,都是為了偵測輻射,達成輻射安全管制的目的而設計,充分瞭解儀器的操作及基本原理,將有助於電廠安全運轉及外釋管控。
本廠的輻射偵檢儀器,係裝設於全廠預先選定之位置,用以自動偵測、計算和記錄輻射強度(Radiation Level),而運轉、儀控、保健物理課與化學課依據運轉規範定時執行Channel check、儀器校正、抽樣進行分析確認,提供電廠安全運轉所需的資料與警示,當任一個輻射儀器強度超過設定值時,一/二號機控制室會發出警報,或動作相關連鎖設備,提醒運轉/維護/管制人員採取必要防護措施與檢修維護,確保人員的曝露劑量不超出10 CFR 20限制,而本廠80個輻射偵測站可分成兩個支系統簡介:

  1. 區域輻射偵測系統(Area Monitoring System):
    分佈在全廠各選定地點(包括走道、工作間等),用以偵測一般區域輻射強度,提供高輻射警報,避免工作人員輻射傷害。

  2. 流程輻射偵測系統(Process Monitoring System):
    流程輻射偵測系統包括LIQ、GAS、PIG、WRGM、DHRRM、SLM等,用來監測流程內的氣體或液體有多少輻射強度?當流體系統輻射強度增加時,藉以管制輻射廢氣、廢液排放量,防止環境污染。

貳、輻射偵測儀器設置目的功能:

  1. 用以警示廠房內可能造成的輻射傷害。
  2. 用以預先警示由於機組故障可能造成的輻射傷害。
  3. 用以提供任何不明或不慎將放射性釋放到外界的警示。
  4. 依據儀器量測數據決定工作時間的長短及管制人員、物料進出。
  5. 提供工作人員是否採取適當的防護措施(屏蔽或穿戴防護衣物)的依據。

參、輻射偵測系統整體介紹

  1. 數位式輻射偵測系統(DRMS)的功用
    核三廠的數位式輻射偵測系統(Digital Radiation Monitoring System)係由美國的GA公司所產製,廠區內所有的重點流程輻射偵測器及區域輻射偵測器都採用單一廠牌(GA)的偵測器.並且藉著通訊電纜將所有的輻射偵測器連結到中央監控電腦,構成全廠完整的輻射偵測網。本系統可在一/二號機控制室、管制站,廢料廠房控制室、管制站等提供下列兩類輻射偵測器的線上資訊:
    • 用來測量廠內特定區域的輻射暴露率的RT叫做區域輻射偵測器,測量值使用的單位為mR/hr或R/hr。
    • 用來測量流程管路中液體或氣體排放之整體輻射濃度(單位為mci/cc)的RT叫做流程輻射偵測器。例如Liquid monitor,Gas monitor,或Particulate iodine and gas(PIG)等。
    DRMS所提供的資訊可供運轉員研判是否有輻射性流體不正常洩漏到其他系統,進而查知故障的系統,及早採取補救措施。此外廠房內各空調風道的排氣出口均裝置有輻射偵測器,所有的監測內容及偵測結果,將隨時以線上監測方式,24小時監測排放氣體的輻射強度,液體的排放渠道亦然,DRMS採用電腦處理資訊,所以它還可以提供定期性排放濃度報表與趨勢分析等。

  2. 系統設計理念
    DRMS設計建造之時,採用了下面5項設計理念,茲將分述各項設計理念如下:
    1. 分散式資料處理
      全廠八十個輻射偵測器各自處理其偵測的輻射強度,每個輻射偵測器都有它自己專用的微電腦處理器,快速不斷地取樣、計數、轉換為工程單位,隨時提供最新的輻射強度動態資料,中央監控電腦於是能同時掌握全廠各輻射偵測器的狀態。
    2. 具擴充修改能力
      裝機啟用之後,因改善工程需要而增設或修改輻射偵測器(例如舊廢料廠房之GT-RT-339移位至新廢料廠房並改為HC-RT-401,輔助廠房GL-RT-930移位至燃料廠房並改為GG-RT-238)。本系統具有擴充的彈性,新增加的輻射偵測器可插入現有的通訊網路中,不必直接拉設通訊線到中央電腦去,此外新增的儀器也不會增加中央系統的負擔,使用者僅須在應用軟體上作少許參數的修正即可完成擴充修改工程。
    3. 中央監控及顯示
      中央監控電腦藉著定時不斷地詢問各個輻射偵測器方式,運轉人員可以從中央監控系統得知目前各偵測器的測量值及其警報狀態(例如:粉紅色是表示通訊失效,紅色是高輻射警報,藍色是喪失取樣流量等)。
    4. 多重性與可靠性
      因為輻射資訊都集中到一點來中央監控電腦,所以中央監控顯示系統必須是多重的,以保證單一中央監控故障時的系統可靠性。除此之外,每一個偵測器(MONITOR)的通訊途徑也是多重的(例如控制室安全串JP049/054盤等)。基於安全的理由,某些重要地方的輻射濃度或劑量率測量,多採用多重偵測器(SLM/WRGM/P.I.G等)來監測同一項參數。
    5. 獨立性
      安全有關的輻射偵測器另有分離且個別專用的通訊線,現場的輻射偵測器藉此專用通訊線傳訊到控制室裡的特定指示控制盤(JP049/054)。這一條獨立專用的管道可確保通訊的可靠度,不會因為整體的通訊迴路故障(30ma Current loop/串接)而喪失安全有關的輻射偵測器資料。這種通訊結構使得安全相關與非安全相關之輻射偵測器,兩者之間有必要的分離性及獨立性。

  3. 名詞定義
    下列各專有名詞是DRMS所特有的名詞,為了往後行文方便,各名詞仍以英文稱呼,而將其意義譯成中文,茲分述如下:
    1. Channel(控道)
      單一型式的輻射偵測控道,從偵檢頭、電子線路直到其下游相關的邏輯電路連貫成一控道,專責單一型式的輻射偵測,叫做Chnnel。
      例如iodine channel、gas channel、area detector channel。
    2. Train(串)
      指輻射偵測動作ESFAS設備,包括A、B串,動作相關安全設備。
    3. Monitor(輻射偵測器)
      在本廠DRMS裡,每一個輻射偵測器的命名均冠以RT。簡單地講,每一個RT就是一個Monitor。但是Monitor的型式有很多種,如GAS、AREA、PIG等等,不同的Monitor具有不同偵檢頭數目。例如AREA型的RT僅有一支偵檢頭,而PIG型RT則有三支偵檢頭。每一個Monitor都配有一套微電腦系統,叫做 輻射偵測處理器,專門負責RT所有偵檢頭的儀控工作。
    4. Detector(偵檢頭)
      能將游離輻射轉換成電氣訊號的儀器叫做偵檢頭。例如常見的Geiger-Mueller tube(G-M)、Ion chamber都是DRMS所採用的偵檢頭。
    5. Sampler(取樣器)
      用來收集氣體或液體的容器,供測量輻射濃度,叫做取樣器。
      例如gas sampler、iodine sampler。
    6. Process Monitor(流程輻射偵測器)
      測量流程管路中液體或氣體之整體輻射濃度(單位為mci/cc)的RT叫做流程輻射偵測器。例如Liquid monitor,Gas monitor,或Particulate iodine and gas(PIG) monitor。
    7. Area Monitor(區域輻射偵測器)
      用來測量廠內特定區域的輻射暴露率的RT叫做區域輻射偵測器,測量值使用的單位為mR/hr(millioroentagens/per hour)。
    8. 輻射偵測處理器
      安裝在現場每一個RT上的微電腦系統,用來處理及儲存RT-80的輻射強度資料,並負責跟中央監控電腦通訊。
    9. 中央監控電腦
      是DRMS的中央控制顯示系統,配備一套迷你電腦。這部電腦藉著通訊網路,定時向現場的輻射偵測處理器發出詢問,要求各個RT送出它的輻射資料及警報狀態到 中央監控電腦,除此之外使用者可以從中央監控電腦下達某些指令來操作現場的RT,例如:啟/停取樣泵、動作檢驗射源、清潔沖洗取樣室等。
    10. Loops (通訊迴路)
      DRMS採用Dual daisy-chain(雙條菊花環式)通訊迴路,每個輻射偵測處理器都是迴路中的一節,彼此前後串連聯結,迴路兩端接到 中央監控電腦的主電腦上,詳細結構在後面的章節會再探討。
    11. 盤面式設定及讀取之資料庫設定器
      盤面式設定及讀取之資料庫設定器安裝在主控制室的JP049及JP054盤,專門給安全相關的RT所使用,個別的監控顯示器,其面板上有LED指示窗、鍵盤,能監控及顯示單一的Monitor,其電源是CLASS 1E的匯流排所供給。
    12. 可攜式設定及讀取之資料庫設定器
      可攜帶型的控制、顯示模組,用在現場維修時,可攜至RT旁,直接與輻射偵測處理器通訊,具有檢查、顯示及控制等功能。
    13. Isokinetic Probe (等化式取樣集嘴)
      專用於風道的取樣集嘴,由於它的特殊造型設計,能取得代表性的氣體樣品,但需定期倒吹清管避免阻塞。
    14. Data Base
      每個RT的輻射偵測處理器微電腦裡都存有必要的參數,集中存放在資料庫裡,這些資料是由使用者依實際需要而輸入,而且只有特定的維修使用者擁有修改之能力,一般使用者只能讀取資料庫,而不能修改資料庫的內容。
    15. Data Base Item
      資料庫裡的每一筆資料叫做Data Base Item,例如:警報設定值、單位轉換因數、流量率設定值等。資料庫的資料又可區分為兩種,一為Monitor Item,另一為Channel Item。前者的資料項應用於整個RT,而後者僅應用於單一偵檢頭所屬之控道(Channel),例如區域輻射偵測。

肆、DRMS的系統結構與通訊方式

  1. DRMS的結構與通訊
    DRMS系統的最大特色就在Digital這個字上,這話怎麼說呢?很簡單,整個DRMS系統全部採用電腦(迷你電腦或微電腦)來處理資訊,而電腦只能辨認兩種符號,0或1,所以整個系統所運作處理的訊息都是以0或1的組合來表示,故稱作數位式輻射偵測系統。
    廠內傳統儀器所測量的物理量如溫度、壓力、液位等,大多採用傳送器式叫換能器(Transducer),將物理量轉換成電氣訊號。例如某溫度傳送器將0°C到100°C的溫度變化線性地轉換為4mA到20mA的電氣訊號。這種傳統儀器所送出的電氣訊號可以有連續性的變化,其數值所代表的物理意義也較容易理解。DRMS有別於傳統儀器,它從感測器(SENSOR)開始就跟人家不同,大多數的輻射偵測器採用脈衝型的偵檢器來測量輻射線,輻射線強度的大小靠偵檢器測量其入射信號的多寡而決定,換言之輻射強度可以計數率高低來衡量。現今輻射度量儀器絕大多數採行這種技術,故數位式電子線路大量運用於輻射量儀器。
    我們有興趣的是要瞭解DRMS所有八十部輻射偵測器究竟如何把訊息傳送到一、二號機控制室及保健物理管制站?是怎樣的技術能讓四個地方的人員能同時查詢DRMS的狀態?DRMS能做到這麼方便於使用,完全是依賴電腦處理。講地更精確一點,它採用數位式通訊技巧,利用電腦高速運作的優點,而使得現場近百部輻射器能不斷地接收 中央監控電腦命令而傳遞出它自己的輻射測量值。從使用者的感覺來看,它彷彿可以監看到所有輻射偵測器的動態變化,因為系統每2秒鐘就更新(UP-DATE)資料一次,這對70年代而言,速度已經夠快了。
    DRMS有三項不同的次系統,分別是中央監控電腦、 輻射偵測處理器、盤面式設定及讀取之資料庫設定器。整個DRMS由這三種次系統連結而成,彼此之間的通訊靠著中央監控電腦來指揮,雖繁雜卻不紊亂,而各個次系統靠著通訊電纜連接,茲將各次系統之間的通訊方式分述如下:
    1. 輻射偵測處理器與中央監控電腦通訊架構
      此二者之間的通訊是以中央監控電腦為主動,輻射偵測處理器為被動。當中央監控電腦發出問訊要求(Poll request)時,輻射偵測處理器才會回答 中央監控電腦的詢問。以本廠一號機為例,控制室及保健物理管制站各有一部中央監控電腦,其間有三個通訊迴路,分別是LOOP1、LOOP2及LOOP5。 中央監控電腦有既定的時程表,大約每2秒鐘就對所有的輻射偵測處理器做一次警報狀態詢問。在中央監控電腦對輻射偵測處理器做警報詢問(Alarm poll)時,輻射偵測處理器若是跟前次警報詢問時的狀態一樣,則輻射偵測處理器送出無變化訊息,如有警報狀態改變,那就要將各控道(CHANNEL)的測量值報告給 中央監控電腦。
      通訊迴路兩端的中央監控電腦平均負擔迴路中半數輻射偵測處理器工作,中央監控電腦按時依序對迴路中的輻射偵測處理器逐一做警報詢問,每3警報詢問會有一次資料詢問。所謂資料詢問(Data Poll)就是中央監控電腦要求輻射偵測處理器回答警報狀態及控道偵測值的詢問。所以中央監控電腦每隔6秒就會更新一次收集的控道偵測值,當然若有警報改變時, 中央監控電腦會立即要求輻射偵測處理器報告警報改變後的控道值。請留意的是,中央監控電腦與迴路中眾多的輻射偵測處理器是靠串連的方式連接,所以 中央監控電腦送出的訊息必需貫穿整個迴路,這一則訊息中帶有指定回答的輻射偵測處理器之位址碼,每一個輻射偵測處理器收到訊息都會檢查該訊息是否指定到它自己,如果不是則不予回應。被訊息所指定到的 輻射偵測處理器在收訊後立刻檢查訊息要求的內容,並作出回應,任一輻射偵測處理器通訊線路故障則造成中央監控電腦無法頡取輻射偵測處理器之資料。
      中央監控電腦除了依程式設計定期詢問現場輻射偵測處理器以外,它也可以接受操作人員的要求,送出特殊的訊息給輻射偵測處理器,例如送出動作檢驗射源命令、變更警報設定值、或要求 輻射偵測處理器傳回歷史檔案。
    2. 輻射偵測處理器與盤面式設定及讀取之資料庫設定器的通訊連接
      核三廠的安全相關輻射偵測器在DRMS內被歸類且集中在LOOP5,一、二號機都一樣。但是中央監控電腦不是CLASS 1E,在緊急停機事件時,有可能失電。為了確保運轉員能掌握安全相關的輻射偵測器資訊,避免因 中央監控電腦故障時失去通訊,特別在JP049及JP054兩盤分別安裝了盤面式設定及讀取之資料庫設定器模組(Module)。
      每一個CLASS 1E的RT都配有專屬的盤面式設定及讀取之資料庫設定器,直接跟輻射偵測處理器連接,並且區分A、B兩群,分別裝在JP049及JP054。所有CLASS 1E的設備都採用CLASS 1E電源,不會有斷電之虞。
      輻射偵測處理器跟盤面式設定及讀取之資料庫設定器之間的通訊基本上與輻射偵測處理器跟中央監控電腦之間的通訊方式近似,只是較簡單,無需由 盤面式設定及讀取之資料庫設定器送出輻射偵測處理器的位址碼,因為兩者之間是一對一的交談,用不著搜尋交談對象。除此,它們的通訊速度也較慢一些,數位訊位傳遞的速度只達1200 baud(bit/sec)。
      註:輻射偵測處理器與中央監控電腦的通訊速度是4800 baud。
    3. 中央監控電腦與中央監控電腦
      核三廠有四部中央監控電腦,以環式通訊線連結在一起,在任何一部中央監控電腦都可以選擇全廠任一RT,監視其輻射偵測值。這其中的奧秘只在於四部 中央監控電腦彼此之間,互相分享資訊,藉著通訊線可以讓使用者很方便地找到他想要看的RT資訊。

  2. 輻射偵測處理器
    每一個輻射偵測器(RT)都配備一套微電腦系統叫做輻射偵測處理器。輻射偵測處理器算是1970年代的產品,採用INTEL的8085 CPU做為系統的主腦。 輻射偵測處理器可說是特別設計的工業用電腦系統,專門應用在DRMS,其內部除了微電腦系統以外,還配備有若干電驛供控制警報燈號或啟停設備之用,也有不同的電源供應器提供系統所需要的電壓。
    簡而言之, 輻射偵測處理器具有五大項功能,現分項敘述如下:
    1. 運算處理功能
      輻射偵檢器所測量的信號是脈衝(PULSE),脈衝數量的多寡便是輻射強度大小的度量,故輻射偵測處理器必須有特定的計數器(COUNTER)用來計算偵檢器的脈衝數,也就是說要算出計數率來,一般是採用每分鐘的計數次(CPM)來做單位。 輻射偵測處理器的計數器算出計數率之後,立刻交由電腦根據特定公式算出輻射曝露率(mR/hr)或濃度大小。其採用公式如下:
      mR/hr(工程單位)=(CPM)´C.F.------a
      µci/cc(工程單位)= (CPM)´C.F.------b
      註:C.F.是轉換因數的縮寫(Conversion Factor)。
      1. 式用於區域輻射偵測器
      2. 式用於流程輻射偵測器
      輻射偵測處理器算完工程單位之後,會將數值跟警報設定點做比較,如測量值高過設定點它將送出警信息,讓運轉員察知RT已發生變化。
    2. 儲存記憶的功能
      輻射偵測處理器有若干記憶體,儲存輻射偵測器運作所需的程式及參數。不同型式的輻射偵測器所使用的運算程式各自相異,其電路板(CPU板)也略有差異。但基本上所有RT的微電腦部份大致是相同的,例如運算處理程式都固定存放在唯讀記憶體(ROM),而系統運作參數如轉換因數、警報設定點….等則存放在隨機存取記憶體(RAM)。除此之外, 輻射偵測處理器特別預留一塊記憶體空間,用來儲存輻射測量值的歷史檔,例如每10分鐘/每1小時的平均值各有24筆資料,用來表示過去4個小時/24小時(1天)內的輻射偵測值變化趨勢,而每天平均值有28筆資料,用來偵測過去28天之變化趨勢。
    3. 控制功能
      維護人員可從中央監控電腦或盤面式設定及讀取之資料庫設定器,下達某些命令來啟停輻射偵測之設備或動作其元件。例如按〝C/S〞鍵可以讓偵檢器的檢驗射源動作,按〝FLOW〞鍵可以改變取樣泵的馬達啟停狀態,按 〝PURGE〞鍵則動作電磁閥,使正常取樣閥關斷,且打開清淨流體的進口閥。
    4. 通訊功能
      輻射偵測處理器具有特殊設計的通訊電路,藉著簡單的電纜線與中央監控電腦或輻射偵測處理器相聯,而具有數位通訊之功能, 盤面式設定及讀取之資料庫設定器也以類似的方式與輻射偵測處理器通訊。
    5. 提供儀控之電源
      輻射偵測處理器一律採用外來的120VAC電源,至於其內部各組件的電源則需經降壓、整流等處理而來。輻射偵測處理器能提供下列各項電源:
      1. +5VDC邏輯電源:微電腦用。
      2. +24VDC:電驛用,高壓電源的輸入源。
      3. +24VDC:通訊電流用。(不同於第2項)
      4. 偵檢器的高壓電源:由第2項的+24VDC經HVPS轉換為直流高壓,有700V、1250V、1800V等不同型式。

  3. 中央監控電腦
    中央監控電腦在DRMS中扮演著主導資料收集及資料編輯的角色。它負責收集輻射偵測處理器所測量的輻射強度資訊,並將為數眾多的資訊編輯成易讀的格式或畫面,提供使用者取用。另外 中央監控電腦還提供四個常用功能鍵,讓操作者能從遠端遙控現場RT的運作。
    中央監控電腦的第一項功能是收集現場輻射偵測處理器所傳送過來的數位訊息,將之解碼轉換成可讀的格式,這部份的動作我們看不到,故不予深入探討。本節將重點放在 中央監控電腦的顯示模式及控制功能鍵上。
    1. 中央監控電腦的顯示(DISPLAY)模式
      • GRID顯示:
        將整個系統的每一個偵檢器以一個方格顯示出來,有特定的編碼可資辨認各個偵檢器。且由方格的頻色可判斷輻射強度狀態。故障可依中央監控電腦的顯示顏色判斷 。
        ALERT Alarm(黃色),HI Radiation Alarm(紅色),Loss Of Flow(淡藍色),Loss Of Count(深藍色),Power Failure(紫紅色),Communciation Failure(紫紅色)。   
      • CHANNEL顯示:
        可選擇6種CHANNEL有關的顯示鍵,能顯示偵檢器的狀態、輻射偵測值的變化趨勢、設定參數等。
        1. 群組查詢作業
        2. 診斷作業包括:
          (a).本機、監測器現況。
          (b).每10分鐘、1小時、1天平均趨勢。
          (c).監測器,控道項目顯示。
          (d).監測器項目、控道項目比對。
          (e).控道現況。
          (f).位置圖示。
          (g).事件記錄。
          (h).運轉規範。
      • 系統更改作業。
    2. 控制功能:
      中央監控電腦可以控制現場偵測器的某些功能,如取樣泵的啟動、停止,濾紙的行進,取樣室的清除排放(PURGE)以及檢驗射源的動件。中央監控電腦的功能尚有多種,屬於維護人員操作的範圍,不再多加介紹。

  4. 盤面式設定及讀取之資料庫設定器
    盤面式設定及讀取之資料庫設定器與輻射偵測處理器的對話關係是一對一,一具 盤面式設定及讀取之資料庫設定器只跟一部MONITOR連線通訊。本廠只有CLASS 1E的輻射偵測器才配有固定 盤面式設定及讀取之資料庫設定器,安裝在控制室的JP049及JP054盤。裝置盤面式設定及讀取之資料庫設定器的目的是在確保喪失NON-1E電源時,輻射偵測器仍有指示及控制功能。
    所以凡屬CLASS 1E的設備,如RT-113,213,119,220,225,226,211,128,228等9個輻射偵測器都有CLASS 1E電源及 盤面式設定及讀取之資料庫設定器指示,盤面式設定及讀取之資料庫設定器能顯示輻射測量值,警報設定值及其他設定參數。
    盤面式設定及讀取之資料庫設定器也能控制取樣泵的啟停、檢驗射源的動作,功能如同中央監控電腦。例如:
    專有名詞/符號定義/說明:
    1. PURGE(清洗) 將清潔之空氣或液體引入輻射取樣室以清洗其內壁。
    2. C/S為CHECK SOURCE的簡寫,動作C/S可以檢查輻射偵測器的整體功能是否正常。

  5. 控制室JP049與JP054盤(參考安全相關之輻射偵測簡介)

伍、區域輻射偵測器

  1. 目的:
    用以偵測電廠中某些區域(特定區域)的區域輻射劑量,當輻射強度超過限制值時,本系統將提供警報。

  2. 概說:
    區域輻射偵測系統的每個控道包括一個位置固定的蓋革牟勒(GM)偵測器和一些電子設備用來放大偵測信號,提供儀器電源並且提供現場和控制室的輻射讀數,當達到高輻射強度時(Hi Radiation Level)警 報會出現,控制線路的電源故障時警報也會出現。在偵測區蓋革管偵測到的輻射能量被轉換成脈波信號,這些脈波送到控制室就可顯示出輻射劑量率,區域輻射偵檢系統的指示範圍列於。

    出現過高的輻射強度時,在現場和主控制室都裝有聽得到和看得見的警報,廢料間的每個偵檢器都有三個讀數,在一號、二號機的主控制室各有一個讀數,另一個是在廢料間的控制室。每一值都必須檢查每一個控道的記錄,看看輻射強度是否有變化,電子放大器每個月必須測試一次,在更換燃料停機時每項儀器要做校正,另外在定期測試中若指示偏差而影響系統之性能時,也要做儀器刻度校正。
    區域輻射偵檢器裝在下列之位置:
    1. 燃料間新燃料儲存區(Fuel Building New Fuel Storage Area)。GG-RT-018
    2. 輔助間取樣室(Auxiliary Building Sample Room)。GL-RT-087
    3. 冷凝水除礦器區(Condensate Polishing Demineralizer Area Monitor)。CG0RT-120
    4. 廢料桶儲存廠房卡車裝載區(Drum Storage Building Truck Bay)。
    5. 廢料桶儲存廠房控制區(Drum Storage Building Control Area)。
    6. 用過燃料池(Spent Fuel Pool)。GG-RT-113
    7. 廢料廠房吊車操作區(Radwaste Building Crane Handling Bay)。
    8. 廢料控制室(Radwaste Control Room)。
    9. 廢料廠房裝桶控制站(Radwaste Building Drumming Control Station)。
    10. 廢料取樣室(Radwaste Sample Room)。
    11. 放射機具修配場(Hot Machine Shop)。
    12. 主控制室(Main Control Room)。
    13. 圍阻體封板(Containment Seal Table)。
    14. 圍阻體操作層(Containment Operating Deck)。
    15. 圍阻體更換燃料通道(Containment Refueling Canal)。
    16. 放射化學實驗室(Radiochemistry Lab)。
    17. 廢料固化系統流程區(Radwaste Solidification System Process Area)。

    用過燃料池與圍阻體更換燃料池的區域偵檢器會執行與安全有關的功能,當燃料廠房產生高輻射信號時,正常的燃料廠房通風系統將被隔離且起動燃料廠房緊急通風系統。當圍阻體有高輻射信號時,圍阻體廠房的除氣系統也會被隔離。所以在燃料廠房通風排氣道的輻射偵檢器和圍阻體除氣系統的排氣道輻射偵檢器互具重複性(Redundancy)。
    在廢料固化系統使用兩只輻射偵檢器,用來偵測已裝有廢料的廢料桶和廢料槽的輻射強度,這些偵檢器的指示將顯示在廢料固化系統的控制盤上,而且各具獨立性。偵測器組件:每個偵測器有一只蓋革管(G-M Tube)裝在一個防水的容器,密封起來以便容許用水或溶劑來除污(Decontamination),這些偵測器裝設在現場適當的牆壁上,並有警報讀數裝置。現場警報讀數裝置:裝在防水的容器,密封起來以便用水或溶劑除污,本裝置包括有:
    1. 電源指示器(Power-on Indicator)。
    2. 五位數十倍進位刻度表〔Five-decade(0.1 to 10 mrem/hr) Readout Meter〕。
    3. 高輻射警報指示燈(High-level Alarm Lights)。
    4. 一只警鳴器(One Audible Alarm)。
    5. 控制室讀數:主控制室和廢料控制室的讀數都是經由電視銀幕(CRT)顯示出來,另外,與安全有關的區域輻射偵檢器、一級防震數字和類比計都不停地作記錄。
    6. 測試源:在每一個控道裝有半衰期長的輻射測試源,並且可以遙控操作,其能量射出範圍與被偵測的輻射能譜範圍是相同的,測試源的強度足以輕易地感應“正 〞刻度反應。所有相關的偵檢器控制範圍和位置都列於。
  3. 設計基準:
    • 安全設計基準:
      1. 數字顯示的輻射偵檢系統(Digital Radiation Monitoring Systems)必須能夠判明燃料操作事故,是發生在圍阻體內或者是在燃料廠房,並且輸送信號去起動適當的特殊安全設施系統。
      2. 本系統(DRMS)在發生地震安全停機(SSE)之後,必須仍然能夠執行它的功能。
      3. 本系統(DRMS)之所有設備必須符合前(一)項安全設計基準並且能夠承受單一故障。
    • 功率產生設計基準:
      1. 現場的所有偵測器乃設計在周圍溫度5℃∼49℃的範圍內,都能適當地執行其應有的功能。
      2. 在相對濕度0∼100%之範圍內能適切的執行其功能。
      3. 裝在輔助廠房、廢料廠房、控制廠房、燃料廠房、圍阻體與控制廠房,入口的偵測器都可在正常的大氣壓力下運轉。在做圍阻體壓力試驗時,裝在圍阻體內之偵測器應暫時移除。
      4. 區域偵檢器是一種非飽和設計,當偵測器所接受之輻射強度繼續增加而超過它的範圍時,它產生的輸出信號不會下降。
      5. 所有監視警報儀器都是電子裝置,並且可以連續調整確保能符合10CFR50,Appendix A,General Design Criterion 13之規定。
      6. 在發生爐水流失事故(LOCA),圍阻體區域偵檢器將無法執行其功能,但在定期的圍阻體完整性的壓力試驗將不受影響。
      7. 所有區域輻射偵檢器的電源,除了"用過燃料池和更換燃料池"是來自防震第一等級(Class 1E)的儀用交流電源系統外,均來自儀用交流匯流排。
      8. 含有液體、氣體或特殊輻射源的區域,在正常運轉時若有可能產生2.5mrem/hr以上的輻射劑量率,就必須裝設區域偵檢器,但只有在下列的情況下例外:
        1. 附近設有另一區域偵檢器,而它的靈敏度足以偵測到此區域的輻射量,並且它的警報設定值與其他區域一樣。
        2. 在人員很少進出的地方,譬如需要不定期的維護,或定期測試的區域;因為在人員進出時均隨身帶有輕便的偵檢器。
        3. 意外輻射釋出的可能性很小的地方,譬如密封的容器雖然在正常運轉中,其空間已經含有低輻射,像容積控制槽區(Volume Control Tank Area)和硼回收槽區(Boron Recycle Tank Area)。
        4. 在氣體或空浮放射性微粒成份較多而且又設有空浮放射性強度偵測器的區域,譬如廢料廠房的通風系統設有氣體流程偵檢器,用來偵測氣體廢料壓縮機與氣體廢料緩衝槽各閥的洩漏量。
      9. 有關區域輻射偵檢器的資料列於其設計目的:
        1. 發生意外事故致使放射性物質逸出時,幫助電廠運轉人員決定是否需要人員撤離該地區。
        2. 廠房內如有非經許可或任意的移動放射性物質,可預先提供警報。
        3. 警告廠房內已有某些區域發生不正常的高輻射程度(High Radiation Levels)。
        4. 當輻射強度發生變化時,提供在該區域工作人員區域輻射的讀數及警報。
        5. 對於偵測燃料和廢料儲存和操作區域,符合10CFR50 AppendixA,General Design Criterion 63之要求。
        6. 提供臨界警報偵檢器並且保證符合 10 CFR 70和法規指引8.12的要求。
        7. 能夠保證固體廢料容器合乎裝船和儲存時的輻射程度(Radiation Level)要求。當容器需要加裝屏蔽或屏蔽不夠時,偵檢器會發出警報。
      10. 每一個區域輻射偵檢器在現場及控制室,都會有指示和警報,偵檢器警報設定值是由偵測器裝置位置的正常背景輻射及在限制區域人員暴露率的限制值,和此區域在正常運轉狀況之下的計算值來決定。
      11. 每一個偵測器可以用半衰期長的輻射源來測試設備是否仍可使用,測試源射出的能量與被偵測的能譜是相同的。
      12. 現場每個盤面上至少都有一個階位跳脫(Level Trip)和一個故障跳脫警報裝置,階位跳脫指示高輻射量,故障跳脫指示控道故障。

  4. 區域輻射偵測器工作原理
    區域
    輻射偵測器所採用的偵檢頭是G-M管,這是充氣式偵檢頭,其形狀為圓筒型,中心為一極細之金屬絲作為正極,外殼則為負極。正負極之間加以直流高壓,約600Vdc,這使得G-M管內正負極之間建立起很強的電場。
    如果放射線(X射線或伽馬射線)射入G-M管內,使得管內的氣體分子發生游離,生成離子對,則這正負離子群就會受到電場力的作用而分別往G-M管的外殼(負極)及中心(正極)移動。由於電場作用力足夠大,足以將負離子,也就是電子,加速到相當快的速度,其動能足夠撞擊其他中性氣體分子而產生二次游離。因此G-M管內的離子對生成方式就像反應爐內的中子連鎖反應,一生二、二生四,一直增長到整個G-M管內全部氣體都游離為止。
    G-M管
    內的離子對分向兩極移動時,就是電流導通的現象,但是這段時間很短暫,其電氣訊號就像脈衝一樣,一旦游離作用停止脈衝電流很快跟著消失。當放射線不存在時,G-M管內沒有離子對生成,故管子的正負極之間無電流導通,R8沒有電流通過,於是Q1的基極電壓不夠大,Q1不能導通,信號端(SIGNAL)沒有電壓信號。
    如果放射線使G-M管導通,則R8有電流貫穿使得Q1具有夠大的基極電壓,於是Q1導通,R9遂有電流貫穿,信號端便產生電壓(I×R9)。這一瞬間的電壓信號就代表偵檢器計數到一次放射線。偵檢頭靠著多心導線電纜與 輻射偵測處理器連接,的右邊J1代表接頭的一端叫做JACK,與電纜的PLUG連接,然後連到輻射偵測處理器去。
    區域輻射偵檢器所送出的放射性信號是很像方波式的脈衝(PULSE),這信號的多寡就代表區域放射線強度大小,因此度量放射線強弱就是要計算脈衝信號有多少。由於 輻射偵測處理器是一部微電腦,具有很強的數位處理功能,它接收區域輻射偵檢器的信號,予以計數,然後算出對應的曝露率,以mR/hr表示。最後的結果可由控制室或管制站的 中央監控電腦收到,也可以在現場的輻射偵測處理器指示錶看出。
  5. 區域輻射偵測器裝設位置及判讀方法
    核三廠共有25個區域輻射偵測器,分置在廠區各廠房內,全部採用G-M管偵檢頭,測量範圍多數在10-1到104mR/hr。只有少數採用RD-12B的偵測器其範圍是100到105mR/hr。
    區域輻射偵測器所裝置的場所都有放射線存在的顧慮,同仁前往附近工作時應予留意。經常出現高輻射警告的是RT-132、RT-087、RT-021,及廢料廠房某些房間的區域輻射偵測器。
    現場儀器錶頭指示、燈號功用說明:
    現場每一部區域輻射偵測器都有輻射偵測處理器,在輻射偵測處理器箱子上方會有放射劑量率指示錶,其下有狀態指示燈及蜂鳴器。紅色燈號表示高輻射警報、黃色表示輻射強度已達警告值、綠色則為正常。劑量錶的單位是mR/hr,準確度是±15%。這個準確度是儀器校正時的接受標準,所以現場輻射強度指示錶僅供參考,正確劑量率仍應以人員攜帶之劑量筆為準。
    蜂鳴器在輻射達到警告值或警報值以上時,發出聲響示警,現場人員可以按下旁邊的黑色按鈕,表示已確知該狀態,則警報音響立即停止。
    某些輻射偵測器的偵檢頭與輻射偵測處理器不在一起,這須靠附加的現場指示器RL-10來輔助使用人員。例如RT-132A的偵檢頭在圍阻體內雙重門口,它的 輻射偵測處理器則在圍阻體外148’走道邊,所以在進入圍阻體工作之前可先看外面輻射偵測處理器的指示值,進入圍阻體後,在RT-132A的偵檢頭旁邊也有一只指示錶及燈號警報箱,叫做RL-10,附近的工作人員就靠RL-10來判斷當地的輻射強度。RL-10(Local indication and alarm assembly)
    1. 可於正常操作狀況下,於現場提供可觀看之輻射強度指示。
    2. 異常操作狀況下,於現場提供可觀看之輻射強度指示/提供可聽之警報。
    3. 配有RL-10的輻射偵檢器多在圍阻體及廢料廠房。

  6. 區域輻射偵測器委託放射實驗室校正

    委託核三廠放射試驗室驗證區域輻射偵檢器與校正
    區域輻射偵檢器先送放射試驗室測試公證,儀控課再依據其所提供之高壓與轉換係數輸入後,掛標準射源驗證功能。

陸、流程輻射偵測器

  1. 概說:
    流程和空浮輻射偵檢系統包括許多控道,能連續偵測廠內各個運轉系統和排出蒸汽的輻射強度。每一偵測器所得到的信號經現場微處理機的處理後,傳送到控制室和保健物理站的輻射偵測系統,另外與安全有關的偵測器直接連接到控制系統上。本系統(RMS)在廢料廠房控制室也設有監視用電視銀幕(CRT),可以顯示裝在廢料廠房各個輻射偵檢器的狀況。所有偵檢器的高輻射警報均接到控制室警報盤上,以一只共用的警報窗來顯示。廢料廠房的輻射警報也連接到共用的警報窗,同時在廢料廠房控制室和主控制室的警報盤上示出,而每一控道各別的警報則以紫紅色閃爍的字幕,顯示在CRT電視銀幕上。另外與安全有關的輻射資料在控制室,均由記錄器記下。至於Class 1E及非Class 1E偵檢器所產生的信號,則分別傳送到各個控制迴路上,提供控制連鎖信號,Class 1E輻射偵檢器的信號會動作特殊安全設施。
    每套輻射偵測組件都包括取樣泵、過濾器、感測器和鉛管。在感測器周圍有屏蔽來擋掉背景輻射,以便偵測器能達到最高的靈敏度。空浮放射性偵測系統以取得的樣品來分析惰性氣體,微粒和碘的濃度。流程和排出物放射性偵測系統的功用是用來偵測、記錄和控制,該系統之放射性物質正常運轉時,預期運轉事故和假想事故造成的放射性物質之釋放。
    本系統提供運轉人員有關廠內蒸汽流程和排放至大氣的放射性強度,當放射性強度過高時會有指示和警報,這些必須符合一般設計基準63(General Design Criterion 63)的要求,並且動作其他後備系統去隔離通風和流體系統的出口,一方面也記錄排放到周圍環境放射性物質的逸出率,這些必須合乎法規指引1.21和一般設計基準60和64的要求。例如:主蒸汽系統(AB)、輔助廠房通風(GL)、燃料廠房通風(GG)、核機冷卻水系統(EG)…等等,所有可能存在放射性物質的流程上,都策略性地配置適當的偵測器來監控它。
    雖然每個輻射偵測器分散在不同的流程系統內(AB、GL、GG、EG、HB….),並且有屬於該系統的儀器編號,例如AB-RT499A/B/C,但為了數位輻射偵測系統(DRMS)的辨認查圖方便,貝泰公司將流程輻射偵測系統命名為SP系統,而區域輻射偵測系統則命名為SD系統。查閱輻射偵測器的應用圖面,主要有控制邏輯圖(見各系統)及控制接線圖(CWD),在CWD圖集內有SD及SP兩系統之接線圖。在依序介紹各式流程輻射偵測器之前,先要簡單地解釋一些偵檢頭工作原理。
    1. 測試用輻射源:每部偵檢器都裝有測試用輻射源,由控制室操作,與偵測器的放射性樣品同樣可作為運轉和刻度的校正。
    2. 電源供給:Class 1E的放射性偵測系統,電源係來自Class 1E的馬達控制中心(MCC)。
    3. 靈敏度:每一排放物偵測系統必須能夠偵測到所釋放之放射性最小值(在FSAR第十六章的最低限制),由於必須考慮靈敏度,偵檢器都裝在排出物的釋放點,在釋放點和廠區周界之間的稀釋因數,必須符合10CFR20和40CFR90,以對流程和排出物偵檢器提供精 確的靈敏度。
    4. 偵檢器位置:偵檢器都裝在低輻射背景且靠近被偵測系統的區域,以減少背景輻射的干擾及縮短取樣管的長度。
    5. 範圍和設定值:流程和排出物的範圍和設定值都列於程序書中。
    6. 系統參數:系統參數的預期範圍、成分和濃度,各個系統詳細的資料在FSAR section 9和11都可以找到。

  2. 目的:
    用來測量廠內流程管路中液體或排氣之整體輻射濃度,研判是否有輻射性流體不正常洩漏到其他系統,進而查知故障的系統,及早採取補救措施。

  3. 設計基準:
    流程和排出物放射性偵測系統的主要設計基準如下:
    1. 安全設計基準:
      當空浮放射性超過容許值時,控制室的通風偵檢器、圍阻體除氣系統的偵檢器、燃料廠房的排氣道偵檢器在設計上都會起動特殊安全設施。這些放射性偵測器都屬於保護系統的元件,其設計必須合乎IEEE standard 279,環境和地震等級必須符合IEEE standard 323和344的規定。這些系統的安全性評估在FSAR section 7、3有詳細的討論。
    2. 功率產生設計基準
      功率產生設計基準I:
      由於電廠排出物很有可能具有放射性,所以不管這些排出物是連續性或間歇性的放出,流程和排出物放射性偵檢器一直是連續運轉以合乎法規要求。
      功率產生設計基準Ⅱ:
      當放射性核種的濃度超過一般設計基準60(General Design Criterion 60)的限制值時,本系統(P&ERM)會發生警報並且自動限制排出物的排放,但要完全的阻止排放是不可能的,所以偵檢器對於排出物的活性量必須提供連續性的指示。
      功率產生設計基準Ⅲ:
      本系統(P&ERM)偵測圍阻體大氣,內部附屬設備或者發生LOCA時,流體的再循環,排出物流程,和假想事故所釋放的放射性要合乎一般設計基準64(General Design Criterion 64)的要求。
      功率產生設計基準Ⅳ:
      本系統可以示出一、二次系統爐水之洩漏量。
      功率產生設計基準Ⅴ:
      排出物放射性偵檢器可以提供足夠的放射性逸出的資料。
      功率產生設計基準Ⅵ:
      流程偵檢器提供有關空浮放射性污染連續性的遙控指示和記錄。這些空浮放射性通常都在人員常進出的區域,以微粒和碘的形式出現,只有在空浮放射性釋出的可能性較小的區域除外。為了符合NRC法規指引8.8的要求,必須對職業性的輻射暴露加以控制。

  4. 各種流程輻射偵測偵檢頭功能介紹及各式偵檢器的架構
    1. 閃爍發光體與光電倍增管
      有些特殊的物質如碘化鈉(NaI)受到輻射線照射時,能將輻射線(伽傌或貝他)的能量轉換成另一型式的能量,亦即可見光型式。此轉換過程的時間非常短暫,而且輸入與輸出的能量略成正比。於是可利用這個特性,結合光電倍增管,再將閃爍發光體所發出的光轉換為電子信號,成為可測量計算的信號。原來不可見且抽象的輻射線經過偵檢器的作用,變成可量測的信號,使我們有能力計數入射的次數,及辨認射線能量之強弱。這一類閃爍發光體結合光電倍增管的偵檢器應用在氣體輻射偵測器、液體輻射偵測器及微粒、碘、氣體輻射偵測器上。
    2. 離子腔式偵檢器
      這一型偵檢器是充氣式偵檢器,工作原理有幾分相似於G-M管。它與G-M管所不同的是管內的帶電粒子(離子)所受到的電場作用力較小,不足以產生氣體放大效應,亦即無能力製造二次游離。換句話說,離子腔內的離子對完全是由外來輻射線使內部氣體分子游離而成的,離子對生成後會分向正、負極移動,但因電場的吸引力不很強,離子移動時無法再撞擊其它氣體分子生成二次離子對。於是離子腔偵檢器(ION CHAMBER DETECTOR)所收集的離子對數目多寡就代表輻射線強弱。這一型偵檢器應用在主蒸汽管輻射偵測器(SLM)及圍阻體高強度輻射偵測器(DHRRM)。
    3. 半導體式偵檢器
      在DRMS所有輻射偵測器中,只有廣域型氣體輻射偵測器使用到半導體式偵檢器,它們所用的材料是CdTe,工作溫度為常溫,工作電壓也低,這跟其他半導體偵檢器很不相同。基本上半導體偵檢器是利用P-N介面所生成的空乏區(Depletion Region)作為輻射線的作用區,入射的輻射線在此區產生游離作用,生成離子對而被P、N兩極所收集。故偵檢器所量到的電氣脈衝信號便代表一次輻射線事件。

  5. 氣體輻射偵測器(GAS)
    1. 功能:
      偵測通風系統內的空浮(Airborne)強度。
      裝設氣體輻射偵測器之系統有:GK-RT128,RT228,GG-RT213,GT-RT119,GH-RT008,GH-RT041。
    2. 工作原理:
      流程氣體藉著取樣泵、取樣管路吸入取樣室內,在此氣體輻射偵檢器測量氣體有否輻射線。
    3. 偵檢器規格:
      薄片式塑膠型發光體結合光電倍增管,對貝他射線敏感,廠家命名為氣體輻射偵檢器。
    4. 工程單位:
      µci/cc=(CPS*轉換係數)
      轉換係數=1.41E-08。

  6. 液體輻射偵測器(LIQ)與容積效率驗證(RT-82/82A)
    1. 液體輻射偵測器功能:偵測液體流程內液體輻射強度。
    2. 裝設液體輻射偵測器之系統有:FA-RT017,HE-RT016,HB-RT082,RT082A,EG-RT364,BM-RT410, RT417,DA-RT254共11個。
    3. 工作原理:
      流程液體經取樣進入取樣室,由液體輻射偵檢器測量放射性強度。RT內部的管路流程簡單,類似氣體輻射偵測器。但某些系統由於外部取樣管內已有足夠壓力迫使液體流經RT,故不需要安裝取樣泵 。
      僅FA-RT017單獨裝有熱交換器,³49℃時自動停止取樣泵,防止高溫為害偵檢器,偵檢器規格:碘化鈉晶體結合光電倍增管,對伽馬射線敏感。
    4. 工程單位:µci/cc
    5. 容積效率驗證
  7. 微粒、碘、氣體輻射偵測器(P.I.G)
    1. 功能:
      偵測通風系統內的空浮強度,此型偵測器有三支偵檢器分別用 偵測微粒、碘及氣體的放射性強度。大家所熟悉而慣於稱呼的PIG MONITOR即為此型偵測器。P代表微粒,I代表碘,G則代表氣體。
      通常裝置在通風排氣管的木炭濾器上游。裝設PIG偵測器之系統有:GL-RT015,GG-RT-238,GL-RT-931,GT-RT211,RT423,GH-RT038,RT338, RT401,全廠總計有13只PIG偵測器。
    2. 工作原理:
      流程氣體藉著取樣泵經取樣管路吸入PIG內,先經過微粒輻射偵檢器的濾紙過濾微粒,若微粒帶有放射性就被第一支偵測器所測得,接著氣體流過活性炭濾器,碘在此被捕捉下來接受第二支偵測器測量。最後氣體流到氣體取樣室受第三支測器測量惰性氣體之放射性。
    3. 偵檢器規格:
      微粒輻射偵檢器(P)貝他靈敏的發光體結合光電倍增管。
      RD-59有I與G兩支偵檢器,分別測量碘的伽馬及氣體的貝他,前者的發光體是碘化鈉(NaI),後者則為薄片式塑膠發光體,當然都結合了光電倍增管。
    4. 工程單位
      µci/cc=(CPS*轉換係數)
      轉換係數=3.68×10-10

  8. 廣域型氣體輻射偵測器(WRGM)
    原名叫做Wide Range Gas Monitor,簡稱為WRGM。
    1. 功能:
      監測廠房對外釋放空氣的輻射強度,因能涵蓋12階十進位(12個decade),故稱做廣域型氣體輻射偵測器。每一具WRGM配有低、中、高三個範圍的輻射偵檢器,相互重疊銜接,所以能量測到廣大的範圍。裝設WRGM偵測器之系統有:GL-RT069,GT-RT227,GG-RT221,GH-RT031,CG-RT004,GH-RT217。
    2. 工作原理:
      流程氣體自取樣管路進入取樣處理台內,在這裡先過濾微粒及碘等物質,被過濾的物質有容器盛裝能送到實驗室分析。氣體離開取樣處理台後,進入取樣偵測台內。在偵測台內有三支偵檢器分別負責低中高不同範圍的輻射偵測。三支偵檢器的名稱分別是 氣體輻射偵檢器、中高階氣體輻射偵檢器。
    3. 偵檢器規格:
      低範圍的偵檢器是氣體輻射偵檢器,與氣體輻射偵測器的相同。中高範圍的偵檢器都是採用半導體偵檢器,材料是CdTe。
    4. 工程單位:
      濃度µci/cc,排放率µci/sec

  9. 主蒸汽管輻射偵測器(SLM)
    原名叫做Steam Line Monitor,簡稱為SLM。
    1. 功能:
      裝設在主蒸汽管路旁邊,監測主蒸汽之放射性強度。主蒸汽的放射性物質來自於蒸汽產生器U型管破裂或斷管,使一次測的RCS洩漏到二次側,於是主蒸汽便含有放射性物質,SLM的功能就在監測蒸汽產生器內有否U型管破裂,裝設SLM偵測器之系統只有AB系統,三支主蒸汽管各設一套SLM監測之,編號分別是AB-RT499A、499B、499C。

    2. 工作原理:
      由於主蒸汽溫度很高,不能引進氣體輻射偵測器內,所以SLM採用不跟蒸汽接觸的偵檢器,一為G-M管,另一支為離子腔偵檢器,兩支偵檢器分別位於主蒸汽管兩側,共同監測主蒸汽之放射線,前者負責低範圍,後者負責高範圍。
      為了減少背景影響,SLM偵檢器係彼此緊鄰相隔,周圍均以3-1/4〞的鉛板封著,僅有一面薄鋼片蓋住,使之面對Steam Line。SLM是要測量Steam Line的Radiation,但是SLM並不直接測量Steam的Beta activity,而是測量Steam Line附近的等效Gamma adiation Dose Rate.10- ~ 103uci/cc = (101到105mR/hr)工程單位:mR/hr,此乃因為偵檢器不是 氣體輻射偵檢器,所測之單位仍以暴露率表示。惟廠家提供的放射性濃度與暴露率之間的關係是10-到103µci/cc,等於101到105mR/hr。所以本廠SLM的偵測範圍是10-3到105µci/cc。
    3. 偵檢器規格:
      G-M(GEIGER-MUELLER)管是區域輻射偵檢器,範圍是10-1到104mR/hr(101~106cpm),用來偵測Gamma Photon。其BETA Checksource(1uci CL-36)用來測試偵測電路之完整性。
      離子腔偵檢器的範圍是102到107mR/hr(靈敏度1.2×10-10A/R/hr),Checksource(200uci CS-137)用來測試偵測電路之完整性。

  10. 圍阻體高強度輻射偵測器(DHRRM)
    1. 功能:
      這種偵檢器是離子腔式,目的在於監測嚴重事故,例如爐心失水事故(LOCA)之後,圍阻體內的輻射強度究竟有多?由於一般的區域輻射偵檢器只量到是104mR/hr,根本不足以應付可能的高輻射強度。 所以採用離子腔偵檢器的高階游離腔區域輻射偵檢器,能監測到108R/hr。
    2. 工作原理:
      構造上與區域輻射偵測器非常相像,所不同者只是偵檢器而已。高階游離腔區域輻射偵檢器量到的信號是直流電流,送到輻射偵測處理器後被轉換為電壓信號再變成數位信號,最後換算為輻射暴露率:侖琴/小時。
    3. 裝設位置:
      圍阻體148呎,蒸汽產生器A與B的生物屏蔽牆外各一只,編號分別是GT-R225、RT-226。

    4. 偵檢器規格:
      高階游離腔區域輻射偵檢器,工作高壓約為875VDC,對放射線靈敏度為10-11Amp/R/hr
    5. 偵測範圍:
      100~108R/ hr。(工程單位:R/hr)。
    6. 工程單位:
      R/HR=(CPS*轉換係數)
      轉換係數=1.00E-1。

柒、安全相關之輻射偵測

  1. 控制室JP049與JP054盤介紹
    DRMS系統內屬於安全相關的輻射偵測器計有GK-RT-128、GK-RT-228、GT-RT-119、GT-RT-220、GG-RT-113、GG-RT 213、GT-RT-225、GT-RT-226、GT-RT-211共9只,這9只輻射偵測器在通訊架構上全部安置在LOOP5。安全相關的設備使用CLASS-1E電源,且設備也必須符合1E的標準,因為 中央監控電腦電腦不算1E設備,在廠外失電事故時將喪失電源,所以安全相關的輻射偵測器不能獨賴中央監控電腦(現已改為Non-Q雙電源)來提供資訊,必須另設一套1E等級的設備來接收現場RT所傳來的輻射強度信號,並動作保護信號以啟動緊急通風設備,JP049與JP054就是這套介面設備,用來接收現場輻射偵測器信號,若有高輻射警報就送出接點動作信號到SSILS去動作設備。
    屬於安全相關的設備都有多重性設計,亦即兩套以上的設備來共同肩負相同的工作。在DRMS的安全相關介面設備JP049屬A串,JP054屬B串,JP049與JP054盤基本上是由 盤面式設定及讀取之資料庫設定器、PQ-FF001/003雙電源、動作電繹、記錄器、24Vdc/9Vdc雙電源供應器共同阻成,盤面並有雙電源24Vdc/9Vdc LED監視。

    此二介面盤上最重要的組件就是盤面式設定及讀取之資料庫設定器,前面的單元已介紹過它的功能,它用來跟現場的 輻射偵測處理器通訊,如有高輻射警報就使輸出電驛失能,動作接點信號送到SSILS盤(JP036M或JP061M)。除了 盤面式設定及讀取之資料庫設定器模組以外,盤內當然要有電源供應器及電驛。電源供應器將交流120V轉變為+24V及+9V直流電給電驛及 盤面式設定及讀取之資料庫設定器使用。電驛則用來接受盤面式設定及讀取之資料庫設定器的命令以動作輸出接點,此接點信號送三處,一為A串SSILS盤JP036M,一為B串SSILS盤JP061M,另一則為電腦點。除此之外,另有一具記錄器,用來記錄RT-225或RT-226的輻射值。
    執行定期測試、檢修工作時,必須依程序書分別於JP036M/JP061M 旁通CREVS、FBEVS、CPIS A/B串,確定相關之狀態燈與警報出現。JP049上有4只盤面式設定及讀取之資料庫設定器,而JP054則有5只盤面式設定及讀取之資料庫設定器。至於個別的 盤面式設定及讀取之資料庫設定器外表則大同小異,盤刻字因偵測器型式而異。盤面式設定及讀取之資料庫設定器的簡單操作方式是這樣的:

    1. 讀取目前測量值:
      按偵檢器所屬的CHANNEL鍵,例如RT-113、220的MR/HR,RT-128、228、213、119的GAS,RT-225、226的R/HR,RT-211有3支偵檢器,各佔一個CHANNEL,分別是GAS,PART及IOD。當按下此鍵之後,顯示幕就立刻指示現在的測量值,單位是mR/hr(RT-113、220),R/hr(RT-225、226)或µci/cc(其餘的空浮偵測器)。
    2. 讀取警報設定點:
      例如欲讀取RT-225的警報值,依序按盤面式設定及讀取之資料庫設定器的CH、0、0、9、ITEN,顯示幕就會示出1.0E+02,表示設定值為100R/hr。
    3. 讀取ALERT設定點:
      如同前面方法,只不過改為ITEM 010而已。所以按鍵順序是:
      CH、0、1、0、ITEM。

  2. 控制室緊急通風啟動信號(CREVS)
    控制室
    緊急通風啟動信號原名叫CONTROL ROOM EMERGENCY VENTILATION SIGNAL,此信號由GK-RT128或RT-228的高輻射警報(9.4×10-6µci/cc)所產生。RT-128及RT-228裝置在控制室正常通風進氣管上,此風管的進氣照理講不應有空浮,若有空浮出現則必須隔離正常通風管路,改用緊急通氣設備。CREVS的功用就在自動隔離正常通風管路,啟動緊急通風設備。關於上述的設備流程及邏輯信號處理,請參看P&ID GK部份及控制邏輯圖SA部份。有幾個名詞上的定義易使人混淆,在此略做說明澄清。
    1. TRAIN:
      中文我們叫做串,這是用來指設備。例如CREVS會動作兩串設備,A串有F-022、F-023,B串則是F024、F025。
    2. CHANNEL:
      這是指產生CREVS的信號來源,一個CHANNEL就是一條信號通道,CREVS有兩條信號來源,即RT-128和RT-228,分別叫CH.A及CH.B。當任一信號通道出現警報值時,JP049或JP054盤的輸出電驛會動作兩組接點,一組送到A串SSILS盤JP036,另一組則送到B串SSILS盤JP061,然後由JP036及JP061各別去啟動A串及B串的設備。 所以在儀器故障時為了避免誤動作設備起見,必須將故障所屬的 CHANNEL自A串設備及B串設備隔離出來。舉個例子,當RT-128故障檢修時,要到A串JP036M隔離CREVS的CH.A輸入,也要到B串JP061M隔離CREVS的CH.A輸入。以上對設備串及信號通道的定義說明亦適用於後面的章節(CPIS和FBEVS)。

  3. 燃料廠房緊急通風啟動信號(FBEVS)
    燃料
    廠房緊急通風啟動信號原名叫FUEL BUILDING EMERGENCY VENTILATION SIGNAL,簡稱叫FBEVS。此信號由裝設在燃料廠房的RT-113及RT-213所產生。RT-113是區域輻射偵測器,裝在用過燃料池旁邊牆壁上,高輻射警報設定點是100mR/hr。RT-213則抽取燃料廠房正常排氣管路的氣體予以偵測,高輻射警報設定點是1.4×10-4µci/cc。RT-113或RT-213的高輻射警報都會動作FBEVS,這就代表燃料廠房內出現異常事件,很可能是燃料操作意外事故,此時燃料廠房的正常排氣管路必須立刻隔離,改用緊急通風設備。
    FBEVS除了啟動燃料廠房緊急通風以外,它也送到CREVS信號的輸入端去產生CREVS,理由是燃料廠房若釋出空浮到大氣,控制室人員應避免由正常通風進氣吸入大氣中的空浮,所以FBEVS出現也要同時動作CREVS去啟動控制室緊急通風設備。
  4. 圍阻體排氣隔離信號(CPIS)
    圍阻體
    排氣隔離信號原名叫CONTAINMENT PURGE ISOLATION SIGNAL,簡稱叫CPIS。此信號來源是CHANNEL A的RT-119或RT-225及CHANNEL B的RT-220或RT-226。RT-119是圍阻體高(低)容積排氣風管的空浮偵測器,抽取圍阻體內的空氣作偵測如有空浮警報即送出CPIS。RT-220則裝在更換燃料池旁的牆壁上,用來監視更換燃池的區域輻射強度,其高輻射警報可能是更換燃料作業發生意外事故。至於RT-225、RT-226則是高強度輻射偵測器,設定在100R/hr,這般高的輻射值只有在非常重大的事故如LOCA時才會出現,此時當然要動作CPIS,隔離空浮氣體對外排放。
    CPIS出現時表示可能有些空浮已經出現在圍阻體外的大氣,為了保守起見,CPIS不管RT-128、228是否測到空浮,它也令CREVS動作,儘量避免控制室人員吸入空浮。