国产耐辐照摄像机在某核电站的应用
王屹锟 徐灿 王礼坤
中图分类号：TM623 文献标识：A 文章编号：1674-1145（2019）6-192-01
摘 要 本文通过对某型国产耐辐照摄像机在国内核电站的应用，分析对比了国产耐辐照摄像机的工作原理，同时对比与国外某型耐辐照摄像机在图像成像，防中子等方面的效果；阐述应用国产耐辐照摄像机替代进口耐辐照摄像机的可行。为核电行业耐辐照摄像机国产化升级提供了宝贵经验和发展思路。
关键词 耐辐照 摄像机 国产化
一、研究现状
某核电厂反应堆厂房20米平台耐辐照彩色摄像机日常使用过程中发现，其使用的国外某型耐辐照摄像机在反应堆首次临界三个月后，出现摄像机噪点过多，成像显示性能严重下降，不能完全满足一个换料周期使用的需求。根据现场的使用需求，开展了国产化设备替代的研究。
工业电视系统耐辐照摄像机的应用位置大多在黄区和橙区，在红区应用数量较少。结合辐射控制区的辐剂量水平不难计算出，在1至5个换料周期内，橙区位置的累积剂量都不超过6500Gy，目前国产耐辐照摄像机的耐辐照水平已能达到或超过104Gy累积剂量，这样的指标完全能够满足并应用在控制区橙区位置，我们有理由展望本次研究对国内同类型核电站耐辐照摄像机的国产化将产生重要影响。
二、应用和研究过程
国产耐辐照摄像机试点应用选取了位于反应堆大厅+20m平台的彩色耐辐照变焦摄像机进行替代。选取该位置摄像机进行替代主要有以下方面考虑：该位置耐辐照摄像机主要用于对反应堆大厅内设备运行情况的总体观察以及对火灾报警的核实。摄像机所处位置的剂量率<6.5kGy的风险是可控的，并处于国产耐辐照摄像机的适用范围内。
根据项目技术规格书对剂量率和累积剂量要求，该位置的耐辐照摄像机应达到剂量率1Gy/h，累积剂量1000Gy。由于电站内现场辐射监测仪表未能提供该位置准确的辐射成份信息，造成我们无法针对性掌握该位置γ射线、热中子、快中子的占比情况，因此我们在选取国产耐辐照摄像机时只能考虑对γ射线、热中子、快中子进行尝试性的综合防护，而不是通过精准的辐射计算来设计和选型。这样虽然不能彻底且最优的解决该位置国产耐辐照摄像机的选型，但可以在增加替代成功率的情况下，为下一步的优化选型提供参考。
三、摄像机防护及结构原理
为增加试用和替代的成功率，国产耐辐照摄像机选型在射线防护类型、剂量率和累积剂量上考虑了一定的余量，对快中子、热中子、伽马射线、中子慢化吸收过程中的二次辐射（γ射线）均考虑了多层次的防护。
首先，在摄像机内部构建γ射线防护层，使其耐γ射线剂量率可达100Gy/h，累积剂量2000Gy。再对于热中子和快中子的综合防护，考虑到电站属于热中子反应堆，且热中子的防护难度要远低于快中子，因此采用了以对热中子多重的慢化吸收为主，对快中子慢化为辅的方式构建中子防护层。其构型选用了如下图所示的屏蔽结构，采用反射镜+相机的形式。
根据对现有文献的调查，很少有人就除γ射线以外，核电站中对耐辐照摄像机的图像造成损伤的主要因素是热中子还是快中子进行过研究。因此我们很难凭借主观认识推测在热中子反应堆中，对摄像机损伤起决定性影响的是热中子还是快中子。因此本次研究还将指导我们开展进一步的研究，优化对γ射线、热中子、快中子防护的比例，进一步优化国产耐辐照摄像机。
四、应用成果
本次替代活动在2号机组开展，1号机组仍保留原有选型的进口摄像机。替代的范围仅限前端耐辐照摄像机及配套的云台、照明灯和接线箱，在没有更换和升级任何后端设备及厂区线缆的情况下，实现了国产耐辐照摄像机与原进口耐辐照摄像机的系统兼容，替代工作完成于201大修完成，顺利经受了一个换料周期的考验，该位置摄像机的使用效果较原摄像机有明显改善，通过图像对比的方式可以形象的展示兩种摄像机在同样工况下，相同运行时间的情况，完成替代后我们对两个机组的摄像机进行对比。
本次替代的结果基本令人满意，虽然选型的国产耐辐照摄像机对中子的防护效果明显增强，但长期来看图像质量缓慢下降的问题依然存在，因此我们认为该款国产耐辐照摄像机的中子复合防护层的成份仍有调整的余地。由于本次选型的国产摄像机中子防护以热中子为重心，后续应用的新产品将逐渐向快中子部分倾斜，并在逐步调整中观察摄像机在实际应用中是否有改善。我们可以通过前后使用效果的对比，得出热中子和快中子对耐辐照摄像机图像质量的影响情况，并指导和选择更适合热中子反应堆的国产耐辐照摄像机在电站中应用。
五、结语
通过国产耐辐照摄像机在某核电站的应用经验，我们认为国产耐辐照摄像机已经基本满足M310及衍生堆型中白区至橙区对耐辐照摄像机的使用要求，经过几年的使用，其可靠性也得到一定程度的验证。
参考文献：
[1] 0738XDTLTXS02 核岛闭路电视系统手册.
[2] 赵慧，姚黎志，尚云龙.核环境下信息的采集与处理技术研究[J].电子制作，2013（13）.
