核电辐射监测系统设计

关键词： 屏蔽 核电厂 辐射 防护

第一篇：核电辐射监测系统设计

核电厂对有害辐射的屏蔽防护措施有哪些

核电厂对有害辐射的屏蔽防护措施有哪些? 核电厂对有害辐射的屏蔽防护措施方面，我认为可以从两点进行讨论，即从员工个人与群体的防护、核电厂在建设生产过程中的防护两方面进行讨论。

一、员工个人与群体的防护

一、外照射防护方法： (一)、时间防护

时间防护的原理是：在辐射场内的人员所受照射的累积剂量与时间成正比，即个体所受辐照剂量=剂量率×辐照时间。

因此，在照射率不变的情况下，尽量减少人体在放射源危险范围内停留的时间，即缩短照射时间便可减少所接受的剂量，或者人们在限定的时间内工作，就可能使他们所受到的射线剂量在最高允许剂量以下，确保人身安全(仅在非常情况下采用此法)，从而达到防护目的。

综上，时间防护的要点是尽量减少人体与射线的接触时间(缩短人体受照射的时间)。 (二)、距离防护

距离防护是外部辐射防护的一种有效方法，采用距离防护的射线基本原理是首先将辐射源是作为点源的情况下，辐射场中某点的照射量、吸收剂量均与该点和源的距离的平方成反比，我们把这种规律称为平方反比定律，即辐射强度随距离的平方成反比变化(在源辐射强度一定的情况下，剂量率或照射量与离源的距离平方成反比)。

增加射线源与人体之间的距离便可减少剂量率或照射量，或者说在一定距离以外工作，使人们所受到的射线剂量在最高允许剂量以下，就能保证人身安全。从而达到防护目的。

综上，距离防护的要点是尽量增大人体与射线源的距离。 (三)、源强防护 通过加入大量屏蔽物质，核辐射在穿透这些物质时强度会减弱，一定量的屏蔽物质包裹于核辐射源中，减弱核辐射源强，间接的保护人员安全

源强防护的要点是通过降低辐射源的强度，从而达到人员防护的目的。 (四)、屏蔽防护

在工作人员与放射源之间设置屏蔽，减少其工作环境的辐射水平。

屏蔽防护的原理是：射线包括穿透物质时强度会减弱，一定厚度的屏蔽物质能减弱射线的强度，在辐射源与人体之间设置足够厚的屏蔽物(屏蔽材料，例如对于X射线常用的屏蔽材料是铅板和混凝土墙、钢板，或者是钡水泥(添加有硫酸钡-也称重晶石粉末的水泥)墙。)，便可降低辐射水平，使人们在工作所受到的剂量降低最高允许剂量以下，确保人身安全，达到防护目的。

综上，屏蔽防护的要点是在射线源与人体之间放置一种能有效吸收射线的屏蔽材料。

二、内照射的防护方法：

我们都知道，放射性物质进入体内的途径有：食入、吸入、从裸露伤口进入、通过皮肤渗入等，防护的关键在于切断造成内污染的各种途径。 (一)、集体防护

集体防护措施主要有以下几种：

1、加强通风;

2、稀释;

3、防止放射性物质扩散。 (二)、个人防护

个人防护主要是针对放射性物质进入人体的途径，主要措施有：

1、正确佩戴个人呼吸用品;

2、严禁在控制区域进食、吸烟;

3、不带裸露伤口进控制区域工作。

二、核电厂在建设生产过程中的防护

一、核电厂对环境和社会公众的辐射危害主要是由于向水体和大气中排放放射性物质造成的。 (一)、在核电厂正常运行的情况下，会产生气态废物、液态废物、固态废物以及放射性活化产物等，并可能将其带入我们所生活的环境实体中，此类核辐射污染在排出前就已经经过了严格处理且污染的量非常少，可以说此类污染在合理范围内对环境和公众是无影响的。 (二)、在核电厂发生了核事故的情况下，由于屏蔽设施遭到破坏，会导致裂变产物大量释放被释放进我们所生活的环境实体中，故而严重的核事故会对公众和环境造成严重威胁，例如：1979年3月28日三英里岛核电站事故、.1986年4月26日切尔诺贝利核泄漏事故(史上危害最大核事故)、1957年10月10日温斯克尔大火、1993年4月6日托木斯克核爆炸、1970年12月18日加卡平地核事故

二、核电厂用于降低公众和环境照射的措施有很多，在电厂设计阶段、运行阶段以及出现事故阶段都有措施来保证公众和环境受到的影响最小。

这些措施涉及废物处理、安全措施和应急防护行动等各个方面。 (一)、设计阶段

核电厂的设计和选址必须考虑放射性流出物对环境、生态和公众的影响，核电厂应能保证在发生最大可信事故条件和不利的扩散条件下也不会给公众带来不可接受的照射。除了要电厂本身的技术要满足要求外，众多外部因素也是必须考虑的部分。

1、外部事件：如反核能运动。

2、厂址和环境：

(1)地质方面要求非火山地震带，没有岩层断裂; (2)水源方面要求核电站当地水源最小的年份也要满足核电站用水;

3、人口和社会资源分布：

(1)当地居民密集度，一般不建设在大城市傍边，一般建郊区;

(2)电站需要一个缓冲区，应急缓冲区，包括出现事故后的人员撤离响应考虑，考虑当地风向的一般情况，考虑当地大气的一般流动情况;

(3)能源需求，核电站的发电是高科技，一般给区域用电负荷大供电，所以一般建在工业地区吧;不过交通考虑较小，这点不同于火电站需要大量化石能源供应那样;

(4)地区经济，核电站的效应是明显的，包括经济效应和环保效应。 (二)、运行阶段和事故阶段

为了防止放射性物质向环境释放，在电厂的设计中考虑了多重屏障和包容体，对放射性物质进行有效包容。

如：将燃料芯块包裹于燃料包壳之中，再将燃料包壳包裹于一回路压力边界中，最后再在最外部加上安全壳予以保护。

(三)、为了使公众所受照射低于管理限值和设计目标值，需要严格控制放射性物质的排放量。

(1)首先，放射性废物在排放前必须经过严格的处理和监测程序;

(2)其次，对于废液和废气的排放，规定放射性产物在水中和空气中的浓度不得超过限值，包括排放总限值和浓度限值;

(3)最后，许可证持有者接受社会公众和相关检测部门的监督，信息公开保持常态化。

结语

以上就是个人对于核电厂对有害辐射的屏蔽防护措施方面，从员工个人与群体的防护、核电厂在建设生产过程中的防护两方面进行的讨论。从讨论之中我们可以清楚地看到，核辐射的防护问题与核电站的建设运行有着密切的联系，这里涉及到大量物理、经济、地理、政治问题，故而我们可以得出核电厂的建设是一个复杂的大问题，光是辐射防护问题就使得核电厂的建设不可能一蹴而就。

(共计2415字)

第二篇：辐射环境监测方案

一、我院辐射环境监测工作由放射科组织，委托林区疾控中心或环境监测部门进行周围环境辐射剂量的监测。

二、我院工作人员从事放射诊断操作时必须穿防护服，带铅眼镜和防护手套，配戴个人计量仪。

三、个人计量仪定期送达林区疾控中心或环境监测部门进行剂量监测。

四、放射科每年应对放射防护装置个人防护监测结果进行一次检查和总结，确保空气吸收剂量率等指标达到《电离国徽防护与国徽源安全基本标准》GB18871-2002和《医院X射线诊断卫生防护标准》GBZ130-2002要求。

五、自觉接受卫生行政主管部门和环保行政主管部门对我院进行的辐射环境监测。当防护装置发生变化时，主动邀请卫生、环保部门对新装置的效果进行监测。

第三篇：辐射工作场所监测制度

台州市椒江区海门街道社区卫生服务中心

辐射工作场所监测制度

一、 一切伴有辐射的实践或设施，都应根据具体情况，按辐射防护最优化原则制定出相应的辐射监测计划，开展辐射监测。监测结果应定期向辐射防护和环境保护部门报告，发现异常情况时应随时报告。辐射防护和环境保护部门也应对这些辐射工作单位进行抽样性的监测。

二、 个人监测

1、辐射工作单位必须对第一类工作条件下的工作人员进行个人监测。工作人员可能受到、x、高能 射线或中子照射时，应佩带相应的个人剂量计。当内照射可能较大时，应定期进行内照射监测。个人监测结果要逐个记录、存档，其保存时间不少于停止辐射工作后30年。

2、在事故或应急情况下，根据情况可对有关人员以及少数有代 表性的公众成员进行个人监测。

3、工作人员离开开放型放射源工作场所时，应该进行体表放射性污染检查。

三、工作场所监测

1、为检验工作环境在连续操作时是否符合辐射安全要求，鉴别是否有异常或紧急情况发生，工作场所应进行常规监测。依据辐射源的特点和操作方式，常规监测应对工作场所中的辐射水平、空气中放射性核素的浓度以及表面污染水

平等进行监测。在可能出现高水平照射或事故照射的场合，必须配置可以自动报警的连续监测装置。测量结果，连同测量条件、测量方法和仪器、测量时间等一同记录并妥状况保存。

2、在实践或设施的运行过程中，会使工作人员所在环境的剂量当量率发生较大改变的岗位，应进行操作监测。

3、当工作环境安全控制的资料不够充分，或操作过程可能出现异常时，应进行特殊监测。

四、辐射工作人员的健康管理

1、对辐射工作人员的医学监督根据一般职业医学原则进行。其目的是：评价职工健康情况;提供原始健康状况的资料;以及确保职工的健康情况在开始从业时和从业期间都能适应他们的工作。

2、对第一类工作条件下的工作人员必须进行常规医学监督。

3、从事辐射工作前的健康检查内容包括医学史的询问，特别是先前的辐射照射史和各种毒物接触史的调查：一般医学检查;末梢血化验检查;以及根据工作和健康情况，由负责医师提出的其他有关检查。

4、辐射工作从业期间的定期医学检查，内容根据其受照类型的程度，以及工作人员健康状况确定，除一般健康检查项目外，尚可追加对辐射照射敏感的检查指标。

5、定期医学检查频率一般为一年一次，如辐射照射情

况和工作人员健康状况需要的话，则可将检查周期缩短或延长。

6、医学检查应由授权的医疗机构承担。医学监督记录与个人剂量监测数据一样，保存时间不得少于其停止辐射工作后30年。

7、授权的医疗机构的负责医师依据辐射工作人员健康标准，对受检工作人员适任性作出判断，以保证辐射工作人员在正常和异常情况下，都具有安全地执行任务的健康条件。

8、异常受照的工作人员是否继续从事其本职工作，由授权的医疗机构会同辐射防护部门，考虑其以往照射情况、工作需要、本人技能等情况后，可令其继续从事原任工作;也可改做受照剂量低的辐射工作，乃至调离辐射工作。

台州市椒江区海门街道社区卫生服务中心

第四篇：安检机辐射监测方案

东站汽车客运站X射线装置监测方案

一、为保证X射线装置的正常使用，保护行李安检操作人员及进站旅客的人身安全，特制定此监测方案。

二、从事射线装置的操作人员必须进行个人放射剂量监测。

三、监测须委托具有能力的相关专业部门进行，须出具有资质的个人剂量监测报告。

四、每次监测周期为一年，每三个月进行一次检测。

五、如监测过程中发现个人剂量超标，须委托专业部门进行检测分析超标原因，在事件未得到解决之前，暂停超标装置的使用。

六、新购入射线装置或原有装置进行关键零部件更换时须重新进行监测。

广州长溢汽车客运站有限公司

二〇一二年六月二十日

第五篇：内燃机车状态监测系统设计

许小伟1，盛俊1，吕明1，刘才兰2，金华标

1(1.武汉理工大学能源与动力工程学院 武汉 430063) (2. 武汉广远经济发展有限责任公司 武汉 430060)

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摘要：为了使内燃机车既能够可靠运行，安全营运，又可以节能降耗、优化管理，设计了基于Linux操作系统的内燃机运行状态监测系统，实现了内燃机车动力系统的在线状态监测与故障诊断、节能降耗与维修管理。该系统基于柴油机瞬时转速信号的气缸状态监测，辅以柴油机进气的温度压力信号、发电机的电压电流信号、油门拉杆的位移信号以及机车的速度信号，进行多参数融合诊断;再将诊断的结果及状态数据通过GPRS无线通信模块发送到地面数据库之中，结合数据库专家系统，分析机车的运输组织、质量状态和能耗状态，提出维修维护及运输组织的优化建议，实现内燃机车动力系统的高效营运和安全管理。 关键词：状态监测;故障诊断;多参数融合; GPRS通信;专家系统 中图法分类号：

1 引言

随着机车速度的不断提高，工作条件

越来越严酷;而且内燃机日趋性能高端化、结构复杂化，所以更加容易引起机件的损伤和失效，由此可能造成更为严重的损失，影响机车的可靠运行和安全营运。与此同时，调研发现30%以上的国产机车内燃机实际油耗超过正常油耗的10%，超过设计油耗值更多。另外，机车惰转率非常高，货运机车尤为突出，其中部分机车柴油机的惰转率达30%以上。因此实施机车内燃机动力系统的状态监测和故障诊断，是内燃机安全运行的重要保障;优化机车的运输组织和节能降耗管理，是降低机车运用成本、提高机车营运效率行之有效的手段。

系统通过信号采集、数据处理、故障诊断、数据发送和运行管理，来实现机车动力系统的状态监测与综合管理。

GPRS无线通信模块以及地面数据管理中心组成，对多个机车内燃机的工作状态进行在线实时监测。

图 1系统结构框图

如图2所示，系统以Linux操作系统为应用平台，由信号采集模块、监测与诊断模块、GPRS无线通信模块和综合管理模块四个模块组成[1] [2]，其中采集模块包括瞬时转速、增压器采集、发电机采集和油门位移采集四个子模块。另外，为了实时显示机车的状态参数，便于进行人机交互，在PC104处增加了人机交互模块。

2 系统设计

依据机车维护维修的功能要求，对内燃机车状态监测系统进行了设计。 2.1 总体设计

如图1所示，内燃机车状态监测系统由若干个随车安装的机车运行状态监测仪、

图 2系统硬件框图

许小伟:男,1983年7月，湖北宜昌人,硕士,主要研究领域为柴油机监测诊断与电子控制

该系统利用柴油机飞轮端的瞬时转速的波动，对柴油机气缸运行状态进行在线监测;结合柴油机进气温度和增压压力信号、发电机输出的主电压和主电流信号、油门拉杆的位移信号以及机车的速度信号，对机车动力系统进行多参数融合诊断;然后依托于因特网，通过GPRS模块将监测的状态参数和诊断结果发送到地面数据库中;最后，利用地面数据库的专家系统，进一步进行数据的分析处理，实现机车的综合管理。 2.2 信号采集模块

信号采集模块，由GPS定位节点、转速采集节点、增压器采集节点、发电机采集节点、油门位移采集节点五个信号节点组成的CAN通信网络。

通过GPS定位节点RC87，获得机车的实时位置信息，得到机车的速度信号，并将信号发送到CAN总线上。其信号采集电路比较简单，不作介绍。

转速采集节点，包括采集柴油机某个气缸处的上止点信号和柴油机飞轮端的瞬时转速信号;然后信号经数据处理，利用瞬时转速中蕴含的状态信息，进行气缸的状态监测。其示意图如下：

图 3转速采集节点框图

系统所用的传感器为磁电传感器，其信号幅度为±2V～±15V。经过如图3的处理，上止点信号被调理成与柴油机曲轴同周期的脉冲信号，且其下降沿间的时间间隔是较为固定的，在使用时使用其下降沿;瞬时转速信号则直接经过电压跟随器后，再进行A/D转换，输出幅值为3.3V的数字信号，发送到CAN总线上。

另外三个信号采集节点除了信号的前端具体的调理电路不同之外，后端信号处理都相同。下面介绍其中的增压器采集节点。

图 4增压器采集节点框图 由图4可知，该节点用来采集柴油机进气口的进气温度和增压压力信号。传感器采集的温度信号为I2C信号，压力信号为模拟信号。然后信号经过调理电路，A/D采集和I2C采集，在单片机TMS470R1A256的作用下，发送到CAN总线上。 2.3 监测与诊断模块

在监测与诊断模块中，基于瞬时转速的气缸运行状态监测是核心，多参数融合诊断是重要组成部分。

由于柴油机瞬时转速的波动是气缸爆发压力波动的直接表现，而气缸爆发压力又直接受气缸燃烧状态的影响。当柴油机发生引起缸内燃烧状态的故障时，瞬时转速的波动将发生相应的变化。因此，利用瞬时转速信号中蕴含着非常丰富的柴油机工作状态的信息，可以方便实现对柴油机各个气缸工作状态的监测。根据柴油机瞬时转速波动的变化情况，运用单次谐波相位分析法[3]，进行滤波、频域分析等数据处理，选取特征参数，提取特征值，就可以对柴油机进行故障诊断和故障定位。

如图5所示，诊断模块是采用基于NIOS系统的FPGA来完成的[4]，它采用Avalon总线外设的方式与系统相连。其中，NIOS CPU是模块运行的核心，主要运行系统各个部分所需要的指令代码。

图 5监测与诊断模块结构框图 在NIOS CPU和上止点信号的控制下，通过FPGA上自定义的IP模块---A/D接口

电路，将瞬时转速信号存放在其自定义的端口中，供PC104读写与控制;另外，系统通过外接一个CAN控制器，实时侦听CAN总线上的信号，再经过一个自定义的 IP模块，将SPI总线转换为ISA总线上的端口供PC104读写与控制。

PC104读取CAN总线上机车的状态信息，进行状态检测与故障诊断，将结果显示在人机交互模块;同时，将状态参数和诊断信息通过GPRS模块传输到地面数据库中。 2.4 GPRS无线通信模块

GPRS无线通信模块，以GSM/GPRS网络为通信平台，利用GPRS/SMS为信息承载方式，采用TCP/IP协议为联网运行方式，服务于各行业用户的数据传输业务，特别适用于间断性的、突发性的和频繁的、小量的数据传输，尤其适用于M2M(machine-to-machine)领域的应用及应用系统的开发[5]。另外，模块还具有实时性、经济性、可靠性的特点，而且其通信网络不需要维护，适合广大中小用户组网营运。

图 6GPRS无线通信模块结构框图 如图6所示，在状态监测与诊断过程中的数据和结果按自定义协议组合成数据包，再通过PC104的串口发往GPRS无线通信模块。然后模块将需要发送的数据包，通过GPRS网络利用MC55再次将数据包封装成TCP/IP包，然后通过Internet网传输至地面数据库。地面数据库的服务器再利用协议栈将TCP/IP包还原为原始的数据，实现了数据从PC104到地面数据库的无线透明传输。 2.5 综合管理模块

该模块是系统的综合管理模块，由服务器、数据库、专家系统和人机交互四部分组成。如图7所示，首先通过地面数据库的服务器，无差别的接收从GPRS模块发送过来的数据包，然后将数据包还原为原始的数据，然后将还原后的数据导入数据库;同时根据数据库专家系统，对数据进行处理和分

析。另外，通过人机交互界面，用户可以既浏览数据库中的数据，还可以浏览专家系统分析得到的维护维修建议。

图 7地面数据库模块结构框图

该专家系统利用实时采集的机车状态

参数，根据内燃机故障诊断的机理、机车维护维修的理论和经验，对内燃机车的动力系统进行状态分析和故障诊断。首先，分析机车的燃油消耗、能效状态和机车的运输和操纵管理等，及时优化机车管理;然后，对机车部分参数做趋势分析[6]，了解机车的状态变化，预防机车故障，提出维护建议;当内燃机发生故障时，及时准确的找出故障位置，提出维修建议。具体功能如下：

1.数据备份和查询：基于Socket S/C机制，接收GPRS无线通信模块发送的数据，并在数据库中备份;用户根据自己的需要，查询所需要的数据信息;

2.运行质量管理：根据柴油机的工作原理，统计机车日常运行过程中的质量状态参数，计算得到柴油机的效率比、柴油机动力性能利用参数、增压器工作参数、气缸工作参数，得到机车的运行质量状况;

3.牵引运用管理：考察柴油机在规定时间段内，根据其不同的负荷状态，计算得出柴油机的牵引运用参数(包括高负荷率、中负荷率、低负荷率、空转率、停机率、惰转率)，并绘制柱状图，从而得到柴油机的牵引运用状况;

4.运输组织管理：考察柴油机在规定时间段内，在不同负荷状态区间的转换，计算得出柴油机的运输组织参数(包括高负荷频次、中负荷频次、低负荷频次、空转频次、停机频次、惰转频次)，并绘制柱状图，从而得到柴油机的运输组织状况;

5.操纵状态管理：根据机车日常运行过程中的操纵参数(如：油耗率、机车实际输出功率)，计算油耗率和实际输出功率的比值，来考核驾驶员的操纵水平;

6.机车能效管理：统计机车的燃油消耗和输出功率，分析二者是否合理，根据分析结果提出相应的改善措施，实现节能降耗的目标;

7.机车维护和维修：在专家系统中，将数据库中的原始数据作为神经网络的输入，利用神经网络算法，得到机车维修维护建议和能效改善建议，实现机车的综合管理。

[1] Rotharmel, S., “IP based Telecom Power System Monitoring Solution in GPRS Networks”[C], Telecommunications Energy Conference, 2007. INTELEC 2007. 29th International, pp. 769-774, Sept. 30 2007-Oct. 4 2007

[2] A Martí, J.C. Campelo, J. Pardo, R. Ors, J.J. Serrano, “A distributed control system for citric

3 结论

该系统以Linux操作系统为应用平台，

已经完成了机车动力系统状态监测和故障诊断的设计与调试。同时，利用CAN总线良好的可扩展性，将来可根据需要扩充采集机车其它系统的状态参数，添加更多的节点组成CAN通信网络，完善该内燃机车状态监测系统。

该内燃机车状态监测系统的核心模块---气缸状态监测仪，已经在武钢、莱钢、湘钢等很多工矿企业的机车上得到了批量使用，对用户进行机车的运行管理起到了一定的指导作用。

随着系统的技术逐渐成熟，将会进一步的推动内燃机车的维护维修管理技术的发展。同时，节能降耗、优化管理也是目前内燃机车的维护维修管理中不可或缺的一环，通过对系统进行能效分析和运输组织，实现了对内燃机车的综合管理。

参考文献：

fruitsconservation and maturation based on CAN and Internet networks” [C],, Industrial Electronics, 2007. ISIE 2007. IEEE International Symposium on, pp.1899-1904, 4-7 June 2007 [3] 余瑞峰.基于瞬时转速的16V240柴油机故障诊断仪关键技术的研究.武汉理工大学硕士论文[D].2007.5

[4] 李立.基于SOPC技术的柴油机在线状态监测和故障诊断装置的研究[D]. 武汉理工大学硕士论文，2008.5

[5] 张学强,胡以怀,金晓军,常勇.基于

GPRS_Internet的船舶主机监测系统的实现[J].造船技术,2006.6:25-28

[6] 喻方平，缪敏，黄海亮. 船舶发电柴油机在线监测与故障诊断系统[J].中国航海，2003.2:76-78，

Design of Diesel Locomotive Condition Monitoring System

Xu Xiaowei1,Sheng Jun1,Lv Ming1, Liu Cailan2, Jin Huabiao1

(1.Energy and Power Engineering Collage Wuhan University of Technology, Wuhan 430063)

(2.Guangyuan economic development of Wuhan Co., Ltd, Wuhan 430060)

Abstract：In order to make the diesel operate safe and reliable, but also save the energy and optimize the management,design the engine condition monitoring system based on the Linux operating system,to achieve online monitoring and fault diagnosis of the locomotives, actualize the decrease consumption and the maintenance management of the diesel. The system is founded on instantaneous speed of the diesel engine to monitor the cylinder state;meanwhile,supplemented by the temperature and pressure signal of the intake air of the diesel , the voltage and current signal of the generator, as well as the displacement signal of the throttle rod, proceed the integration of multi-parameter diagnosis for the diesel;and then send the diesel parameter and the diagnosis result to the ground-based database with the GPRS wireless communication module;at last analyse the transport organizations and the energy consumption of the locomotive with the expert system,to advance the repair and maintenance recommendations and achieve the integrated management measure for the diesel locomotives.Key Words：condition monitoring; fault diagnosis;integration of multi-parameter diagnosis; GPRS communications; expert system

作者简介： 姓名：许小伟性别：男

出生年月：1983年7月籍贯：湖北宜昌 学位：在读硕士

通讯地址：武汉理工大学余家头校区能源与动力工程学院轮机自动化实验室 邮编：430063

联系电话：15827570007 E-mail：xxw15@163.com