安全壳高量程区域辐射监测装置的制作方法

本发明属于核辐射监测与防护技术领域，具体涉及一种事故后高量程区域辐射监测装置。

背景技术：

随着我国能源结构调整和环保压力增加，核电建设步伐将会加快，每一台压水堆核电机组的建设都将伴随着安全壳高量程区域辐射监测仪刚性需求，同时前期运行的二代或二代改进型核电机组开始进入仪控系统改造阶段，也对安全壳高量程区域辐射监测仪有大量市场需求。

安全壳高量程区域辐射监测仪用于连续测量核电厂安全壳内的γ辐射剂量率，主要用于发现和识别核电厂事故，而不是用于保护核电厂工作人员；安全壳高量程区域辐射监测仪还用作事故后监测，测量事故发生后安全壳内的γ剂量率变化，为事故缓解或事故处理提供依据。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的主要目的是提供了一种事故后高量程区域辐射监测装置。

本发明采用的技术方案为：

一种安全壳高量程区域辐射监测装置，该检测装置包括安装在安全壳内的γ灵敏电离室探测装置，以及通过硬电缆与γ灵敏电离室探测装置连接的硬电缆转接盒，该检测装置还包括设置在安全壳外测量间与硬电缆转接盒通过硬电缆连接的前端处理单元，以及布置在安全壳外测量间的墙壁上的就地辐射处理单元，所述就地辐射处理单元通过rs485接口与前端处理单元进行通信，接线箱分别与电离室探测器和就地辐射处理单元连接，并提供电源。

进一步地，所述γ灵敏电离室探测装置和硬电缆转接盒均安装在电离室固定底座上，所述γ灵敏电离室探测装置通过4个绝缘支撑柱与电离室固定底座隔离，所述γ灵敏电离室探测装置包括电离室，该电离室包括保护壳套和置于保护壳套内的电离室本体，电离室本体的前端设有绝缘子，沿绝缘子外周套设有前端绝缘体和硬电缆固定座，伸入电离室内的硬电缆和硬电缆保护套的端部固定在硬电缆固定座上，并连接电缆接头，所述电离室本体的后端设有后端绝缘体，在后端绝缘体与电离室本体之间安装有两组碟簧；电离室本体包括同轴设置的外层高压电极、收集极以及中心高压电极，并且外层高压电极、收集极以及中心高压电极通过绝缘子固定，所述收集极延伸出绝缘子，并与电缆接头连接，沿收集极与电缆接头连接部分的外周设有收集极外套，所述中心高压电极的前端嵌入检查源。

进一步地，所述外层高压电极的后端焊接有高压尾端，所述中心高压电极尾端与高压尾端螺纹连接，在中心高压电极的尾端两侧设有尾端绝缘体，该尾端绝缘体一端接触高压尾端，其另一端与收集极之间设有一组弹簧；所述中心高压电极前端设有首端绝缘体，所述检查源设置在中心高压电极前端与首端绝缘体之间。

进一步地，所述保护壳套与电离室本体之间设有两组绝缘支撑环，所述中心高压电极与绝缘子之间设有四组碟簧。

进一步地，所述保护壳套的后端上设有充气嘴，该充气嘴通过电离室本体尾端上的开孔向其内部充气，所述保护壳套的后端并通过螺纹连接后盖，所述保护壳套的前端焊接前盖。

进一步地，所述电离室固定底座采用316l不锈钢，其高度和壁厚分别为27mm和3mm。

进一步地，所述硬电缆转接盒内部安装有聚酰亚胺固定块，将连接器固定在固定块上，该连接器包括镜像对称设置的公头连接器和母头连接器，所述公头连接器包括公头外壳，在公头外壳的前后端分别压入有公头前端绝缘体和公头尾端绝缘体，在公头外壳尾端与尾夹之间设有尾夹石墨垫圈ⅰ，硬电缆依次穿过尾夹ⅰ、公头尾端绝缘体和公头前端绝缘体与公头内芯焊接；所述母头连接器包括母头外壳，在母头外壳的前后端分别压入有母头前端绝缘体和母头尾端绝缘体，在母头外壳尾端与尾夹ⅱ之间设有尾夹石墨垫圈ⅱ，硬电缆依次穿过尾夹、母头尾端绝缘体和母头前端绝缘体与母头内芯焊接，所述公头外壳和母头外壳连接处设有石墨垫圈，进行密封。

进一步地，所述前端处理单元包括可调增益放大器、v/f转换器以及arm控制单元，所述可调增益放大器通过硬电缆与γ灵敏电离室探测装置连接，所述可调增益放大器通过v/f变换单元连接arm控制单元，arm控制单元通过rs485接口连接至就地辐射处理单元。

进一步地，所述就地辐射处理单元包括arm中央处理器以及与arm主处理器连接的显示屏、输入键盘、rs485端口、网络端口以及多个i/o端口，

所述显示屏按设定的格式显示测量数据；

所述键盘输入相应的信息；

所述rs485端口传输或接收前端处理单元发送的数据；

所述网络端口实现与外部计算机通信和交换数据；

所述ⅰ/o端口接收被测量的温度、压力和流量信号，输出报警或开关控制信号。

本发明的有益效果：本发明探测γ射线辐射，测量范围1×10-2gy/h～1×105gy/h测量范围宽，量程宽度达到8个数量级，测量上限达到105gy/h；且耐辐照、耐高温、耐高压、耐高湿等事故工况。

附图说明

图1为本发明的原理连接框架原理图；

图2为本发明中γ灵敏电离室探测装置和硬电缆转接盒安装图；

图3为本发明中γ灵敏电离室探测装置的结构示意图；

图4为本发明中硬电缆转接盒的结构示意图；

图5为本发明中前端处理单元的框架原理图；

图6为本发明中框架原理图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

参照图1，本发明具体公开了一种安全壳高量程区域辐射监测装置，该检测装置包括安装在安全壳内的γ灵敏电离室探测装置1，以及通过硬电缆与γ灵敏电离室探测装置连接的硬电缆转接盒2，该检测装置还包括设置在安全壳外测量间与硬电缆转接盒通过硬电缆连接的前端处理单元3，以及布置在安全壳外测量间的墙壁上的就地辐射处理单元4，所述就地辐射处理单元4通过rs485接口与前端处理单元3进行通信，接线箱5分别与电离室探测器1和就地辐射处理单元4连接，并提供电源。

安全壳高量程区域辐射监测装置参数设置如表1-1所示：

表1-1监测装置参数设置

如图2、3所示，所述γ灵敏电离室探测装置1和硬电缆转接盒2均安装在316l不锈钢电离室固定底座6上，其高度为27mm，其壁厚为3mm，所述γ灵敏电离室探测装置通过4个绝缘支撑柱7与电离室固定底座隔离，所述γ灵敏电离室探测装置1包括电离室，该电离室探测装置总体外形尺寸(长×宽×高)：850mm×150mm×130mm，装置总重量≤8.5kg，其包括保护壳套101和置于保护壳套101内的电离室本体，电离室本体的前端设有绝缘子106，沿绝缘子106外周套设有前端绝缘体112和硬电缆固定座111，伸入电离室内的硬电缆108和硬电缆保护套109的端部固定在硬电缆固定座111上，并连接电缆接头，所述电离室本体的后端设有后端绝缘体114，在后端绝缘体114与电离室本体之间安装有两组碟簧117；电离室本体包括同轴设置的外层高压电极102、收集极103以及中心高压电极104，并且外层高压电极102、收集极103以及中心高压电极104通过绝缘子106固定，所述收集极103延伸出绝缘子106，并与电缆接头连接，沿收集极103与电缆接头连接部分的外周设有收集极外套107，所述中心高压电极104的前端嵌入检查源105；所述保护壳套1的后端上设有充气嘴116，该充气嘴116通过电离室本体尾端上的开孔向其内部充气，所述保护壳套101的后端并通过螺纹连接后盖，所述保护壳套101的前端焊接前盖；电离室尺寸(直径×长度)加不锈钢保护套后，探测器尺寸(直径×长度)重量约2.5kg；在充气、接线、焊接工艺完成之后，整个电离室是一个不可拆卸的密封整体。

所述保护壳套101与电离室本体之间设有两组绝缘支撑环113，采用过盈配合以防止电离室本体受振时与外壳产生径向位移；所述中心高压电极104与绝缘子106之间设有四组碟簧117，所述收集极104与后端绝缘体114之间设有一组弹簧118，在焊接封装时给其一定的预压紧力，使三同轴电极之间可靠连接，防止受振时发生相互位移；在电离室本体与后端绝缘体114之间设置的两组碟簧117在给电离室一定预压紧力的状态下焊接外壳固定电离室，以防止电离室在受振时与外壳产生轴向位移。

所述电离室本体与保护壳套101之间采用绝缘材料隔离，所述外层高压电极102和中心高压电极104分别与收集极103之间采用绝缘材料隔离；所述后端绝缘体114、前端绝缘体112、绝缘子106以及绝缘材料均采用耐辐射材料聚酰亚胺，聚酰亚胺耐高温达400℃以上，长期使用温度范围-200℃～300℃；聚酰亚胺还具有良好的介电性能，介电常数为3.4左右，介电损耗仅0.004～0.007；聚酰亚胺其薄膜在5×109rad快电子辐照后强度保持率为90％，其具有很高的耐辐照性能；其热膨胀系数在2×10-5m/℃～3×10-5m/℃，具有良好的热稳定性。

在硬电缆108与前盖115连接处，设计了一段较长的不锈钢硬电缆保护套，护套与后盖采用氩弧焊焊接，硬电缆108与硬电缆保护套109采用铜或银钎焊焊接，在地震时起到保护硬电缆及焊接焊缝的作用；将伸入电离室内的硬电缆和硬电缆保护套固定在硬电缆固定座上，再连接电缆接头，以保证在前盖焊接或受振时，硬电缆受力不会传递到电缆接头上，防止电缆接头受力虚接或断开；所述绝缘子106的外端面呈凸形阶梯状，所述收集极103穿过绝缘子往外伸出并与电缆接头连接，其连接部分外周套设有收集极护套，所述外层高压电极102固定于绝缘子上往内缩进。

如图4所示，所述硬电缆转接盒内部安装有聚酰亚胺固定块，将连接器固定在固定块上，该固定块一方面保证连接器电位浮空，另一方面承受来自硬电缆的拉力，以防止在工程布线过程中，由于硬电缆牵引力过大导致连接器连接失效；该连接器包括镜像对称设置的公头连接器和母头连接器，所述公头连接器包括公头外壳201，在公头外壳201的前后端分别压入有公头前端绝缘体202和公头尾端绝缘体203，在公头外壳201尾端与尾夹ⅰ204之间设有尾夹石墨垫圈ⅰ205，硬电缆依次穿过尾夹ⅰ204、公头尾端绝缘体203和公头前端绝缘体202与公头内芯206焊接；所述母头连接器包括母头外壳207，在母头外壳207的前后端分别压入有母头前端绝缘体208和母头尾端绝缘体209，在母头外壳207尾端与尾夹ⅱ210之间设有尾夹石墨垫圈ⅱ211，硬电缆依次穿过尾夹ⅱ210、母头尾端绝缘体209和母头前端绝缘体208与母头内芯212焊接，所述公头外壳201和母头外壳207连接处设有石墨垫圈213，进行密封。

硬电缆外壳与尾夹ⅰ204和尾夹ⅱ210均采用铜/银钎焊焊接，硬电缆芯与公头内芯206和母头内芯212的焊接采用高温焊锡钎焊；尾夹ⅰ204和尾夹ⅱ210与连接器壳体的密封及公母连接器的密封采用铅垫压紧密封；铅垫具有良好的延展性，可获得良好的密封性。

如图5、6所示，所述前端处理单元包括可调增益放大器、v/f转换器以及arm控制单元，所述可调增益放大器通过硬电缆与γ灵敏电离室探测装置连接，所述可调增益放大器通过v/f变换单元连接arm控制单元，arm控制单元通过rs485接口连接至就地辐射处理单元。

γ灵敏电离室探测装置的输出信号通过硬电缆传输到可调增益放大器中适当放大，然后进入v/f转换模块，再进入arm控制单元的采集、处理电路。当γ灵敏电离室探测装置输出电流较大时，arm控制可调增益放大电路减小放大倍数。

前端处理单元通过rs485接口与就地辐射处理单元进行通信，将被测数据传输到就地辐射处理单元进行处理和显示。

所述就地辐射处理单元包括arm中央处理器以及与arm主处理器连接的显示屏、输入键盘、rs485端口、网络端口以及多个i/o端口，所述显示屏按设定的格式显示测量数据；所述键盘输入相应的信息；所述rs485端口传输或接收前端处理单元发送的数据；所述网络端口实现与外部计算机通信和交换数据；所述i/o端口接收被测量的温度、压力和流量信号，输出报警或开关控制信号。

通过γ灵敏电离室探测装置、硬电缆、前端处理单元、就地辐射处理单元以及接线箱的连接形成的安全壳高量程区域辐射监测装置的整体性能特征如表1-2所示。

表1-2监测仪整体性能特征

以上对本发明实施例所公开的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。