摘要:核电的开发和使用改变了我国能源结构,核电作为一种清洁能源,对我国东部沿海电力紧缺地区的电力能源生产起到了关键作用,核电的开发对我国经济发展具有重要的的战略意义。随着核电技术的不断发展,核能安全问题已经成了人们普遍关注的问题,在核电发展的历史上,由于对核能没有做到很好的控制和防护,对社会造成了严重的危害,如苏联切尔诺贝利核电泄露在近百年内对当地的生态构成毁灭性影响。环境辐射监控对于核电设施的安全运行具有重要作用,是核能发电过程中的重要环节。
关键词:网络化,环境辐射,监测,核能,应用
核能科学技术给人来带来巨大的经济效益同时,也时刻存在着核泄漏的风险,在核能技术应用的几十年内,世界各国出现了核事故、核恐怖给当地的社会发展和人民健康造成了巨大的损失,甚至一些大型核泄漏事件对泄漏区域造成毁灭性灾难。网络化环境辐射监测系统是核能使用中的重要工具,通过有效的核辐射监测可以对核泄漏起到应急保障的作用,对于核泄漏的防护以及核泄漏救援工作提供了必要的科学依据,网络化环境辐射监测系统采用网络信息构架,利用最新通信技术、计算机处理技术、3G/4G网络终端传输技术以及GPS定位系统对核辐射情况进行数据库统计。
一、网络化环境辐射监测系统简介
网络化环境辐射监测系统的硬件部分是由传感节点、汇聚节点、无线传输网络和中心控制器组成,系统中传感节点是由传感探测器、传感电路、数据处理器、分析转换器和传感器网络传送模块组成。在系统运行过程中,传感节点对区域内辐射情况进行探测,将探测情况以数据形式传递给汇聚节点,汇聚节点可以通过自带传感器网络传输模块将信息发送到计算机上进行处理,有专门的辐射监测控制软件对相应数据进行编码统计,通过打印、绘制等方式显示辐射状况。
探测器通过γ射线对探测区域内的辐射情况进行扫描,探测器配备有G-M管电机脉冲信号输出系统,输出信号通过机芯外接电路进行传输选择,传感节点在接到脉冲信号之后经过调节电路对矩形脉冲信号进行数字转换。处理器终端采用单片机作为设备的控制中心,在环境辐射的探测过程中,根据计算机发布探测指令,控制终端会向传感器发射电磁脉冲信号,探测节点开始运行,探测信号数据也进行相应的传输。控制器根据探测节点的数据传回对测量结果进行初步处理,并通过无线网络模块将初步处理的数据以编码形式发送至计算机辐射监控软件中。
二、环境辐射监控的发展现状
大型核电设备的核燃料后期处理过程必须考虑到核安全以及放射性排放物的标准监测,因此对于放射性核废料的管理必须通过有效的环境辐射监测进行有效的控制。目前国内外通过对几次世界性的大规模核泄漏问题进行研究分析,充分认识到核泄漏对于人类生存造成的巨大威胁,而国际上对于环境辐射的监控标准基本涵盖在以下几个方面:
1.核电设施以及核废料排放释放的γ射线辐射程度;
2.空气中辐射物质的含量监测(气体溶液、水汽、近海海水辐射物含量);
3.水资源监测(地表径流、地下水、近海区域海水);
4.核电设施附近的土壤,包括地表径流河床底泥,探测土壤中的和物质辐射情况;
5.粉尘颗粒物辐射含量监测。
国际上环境辐射监测系统是根据不同核电环境背景采取相应的监测物质取样分析的做法,针对土壤、水流因素对核电设施进行全面的辐射分析。
三、网络化环境辐射监测系统应用
网络化环境辐射监测系统的应用是一个复杂的过程,在进行区域环境辐射监控之前,首先要确立辐射监测实施方案,对相关监测指标进行预算估计,再对其他监测因素的选择设计可行方案。环境辐射的监测设计需要确定监测区域的范围标准。一般监测范围选取核电设施附近50KM范围内的区域作为辐射监测的目标范围,根据以往的区域气象数据、环境污染报告、地质勘测数据等进行综合分析,判断核设施对该区域的威胁状况;应急监测设计是在核泄漏可能发生的情况下,在疏散附近居民的同时对核电设施50KM范围内的环境因素采取实际监测,确定辐射污染的严重程度,监测重点要放在区域内老房屋的数据采集,并结合历史数据记录进行监测分析,提高辐射监测的准确性。
网络化环境监测的优势在于网络信息工程使用方面,由于环境辐射的监测不是一个孤立的实验过程,监测数据在时间变化或者地理位置变化中是一个动态的数据模式。在网络化信息共享的前提下,监测系统能够根据不同时间段区域内的辐射情况作出均值恒定取值的判定,恒定辐射取值是一个常量,作为辐射预警的临界值,一旦在未来的环境辐射监测中,数据超出临界值的范围,就有可能发生了辐射泄漏。另外,通过网络化信息技术能够实现多点监测的共享过程,环境辐射的监测过程需要对多种环境因素进行取样分析,同时以核电设施范围内50KM的广阔区域进行广泛数据采集,通过网络化的数据汇总,可以使辐射参考数据进行有效整合,对环境辐射监测的准确性有极大的提高。对于网络化数据传输系统,在环境辐射监控中需要配备一台数据通讯移动设备,可以是数据通讯接收车,也可以是数个通讯信号串联网络。
在配置了专业化的网络辐射监测交流终端后,环境辐射监测系统还需要接入气象监测系统和核电工业监测网络端口,对采集的辐射数据通过数据分析计算机进行交换,数据采集计算机由专门的编码通讯系统来完成数据的交换工作,计算机通过采集到的数据对信号编码进行解析,监测点通过多点数据定位的方式来确定辐射的恒定值,这个常数是几个变量数据取值范围的中间形态,计算机与野外固定监测点设备取得联系,获取实时动态的辐射量变取值范围。气象数据通过时间轴的转换对区域内的小型气象进行监测分析,可以得出监测区域平均辐射标准以及时间段辐射变量情况。
另外,应急环境辐射监测系统要充分利用网络化应急联动资源,在辐射监控中发现有核泄漏迹象,要在第一时间通过网络预警对核电设施进行严格控制,设施周边居民做好紧急疏散转移工作,同时,防化工作人员要在第一时间做好核泄漏的处置工作,防止核污染扩大化。
网络化环境辐射监测系统是核电设施安全保障,应急处置系统的重要组成部分,对核事故的处置方式要力求精准、快速,实现整体联动策略。在配备网络化监测设备的同时,可以有效提高辐射监测设备的性能,结合γ射线辐射率、GPS定位信息和气象收集系统,对数据进行综合处理,处理系统采用嵌入式计算系统增强数据的运算能力。总而言之,在网络化基础上构架环境辐射监测系统能够做到多项数据的交汇传导过程,通过传感器与数据模拟信号机的结合应用,增强了环境辐射监控的能力,在新型辐射监测技术的不断创新与运用中,网络化环境辐射监测系统必将为核电事业的稳定发展保驾护航。
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