一种适于高温堆场外应急简化的应急辐射监测与通告系统

摘要

本发明公开一种适于高温堆场外应急简化的应急辐射监测与通告系统，其包括：监测终端，其监测所述高温气冷堆周围的辐射强度；处理服务器，其设置在所述高温气冷堆附近，与所述监测终端连接，接收所述监测终端的监测信号并进行处理；决策服务器，其与所述处理服务器连接，接收处理后的所述监测信号并发布决策命令；移动终端，其与所述处理服务器连接，接收所述处理服务器的通知信号；指示终端，其与所述处理服务器连接，接收所述处理服务器的指示信号并作出指示。这样，仅需要在核电厂内或核电厂外近区设置少量监测终端，监测范围小，使用数量少，使得整个系统涉及使用的成本变少且整个应急系统构成简单，使用灵活。

说明书

技术领域

本发明涉及核电站应急技术领域，具体涉及一种适于高温堆场外应急简化的应急辐射监测与通告系统。

背景技术

高温堆，即高温气冷堆，是一种技术先进、安全性好、用途广泛、有发展前景的核反应堆，以堆芯燃料结构形式的不同，主要分为棱柱状燃料元件高温堆和球形燃料元件高温堆。高温气冷堆采用全陶瓷包覆颗粒燃料元件，全陶瓷堆芯结构设计，用惰性气体氦气做冷却剂，能提供高温氦气。反应堆具有良好的固有安全性，全陶瓷包覆颗粒燃料元件可在高温下仍能保持良好的性能，即使丧失冷却剂，堆芯也能够依靠自然规律导出热量，燃料不会超温烧毁，可以说是一种无堆芯熔化可能性的反应堆，安全性极高。各国在进行高温气冷堆堆本体技术研究的同时，还开展了高温气冷堆氦气透平直接循环发电和高温核工艺热应用研究，采用具有固有安全性的模块式高温气冷堆的概念进行工业项目的设计，具有非常广泛的发展前景。

但是，从保护公众与环境的角度出发，我们仍然需要对高温气冷堆的运行状态进行监督，以便在高温气冷堆周围辐射强度发生异常变动时，能够做出恰当的应急响应。高温气冷堆的高安全性特征可能使得其事故中周围辐射长期处于低水平，且高温堆瞬态特性缓慢，这就使得高温气冷堆的应急响应允许时间长。.在这种情况下，应急相关系统如果仍然采用传统的设计思想，系统成本与其需求不匹配，造成社会资源浪费的同时，还可能引入不必要的核恐慌。因此，研究出一种适于高温堆场外应急的简化的系统，是目前亟需解决的问题。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。

发明内容

为解决上述技术缺陷，本发明采用的技术方案在于，提供一种适于高温堆场外应急简化的应急辐射监测与通告系统，其包括：

监测终端，其监测所述高温气冷堆核电厂内和/或周围的辐射强度；处理服务器，其设置在所述高温气冷堆核电厂内或附近，与所述监测终端连接，接收所述监测终端的监测信号并进行处理；

决策服务器，其与所述处理服务器连接，接收处理后的所述监测信号并根据决策发布动作指令；

移动终端，其与所述处理服务器连接，接收所述处理服务器的通知信号；

指示终端，其与所述处理服务器连接，接收所述处理服务器的指示信号并作出指示与通告。

较佳的，所述监测终端包括固定核辐射监测器，所述固定核辐射监测器固定设置在所述高温气冷堆核电厂内或附近，与所述处理服务器通过信号线连接。

较佳的，监测终端探测精度高，围绕核电厂内或者核电厂外近区周向布置。

较佳的，所述固定核辐射监测器包括：气溶胶探测单元、电离强度探测单元和处理单元，所述气溶胶探测单元探测空气中的放射性气溶胶浓度；所述电离强度探测单元探测空气中的放射性射线的强度；所述处理单元与所述气溶胶探测单元和电离强度探测单元连接，对放射性气溶胶浓度和放射性射线的强度进行处理，得到当前环境中的实际辐射强度。

较佳的，所述监测终端包括车载核辐射监测器，其设置在所述高温气冷堆核电厂内或厂外进行巡逻式监测。

较佳的，所述监测终端包括无人机载核辐射监测器，对所述高温气冷堆核电厂外周围环境进行监测。

较佳的，所述处理服务器为单个主机。

较佳的，所述决策服务器为大型数据中心，其与所述处理服务器通过通讯网络连接。

较佳的，所述监测终端包括自行式核辐射监测器，其与所述处理服务器通过无线方式连接。

较佳的，还包括备用服务器，所述备用服务器与所述处理服务器通过信号线连接，共享所述处理服务器的数据。

较佳的，所述决策服务器包括信号检测模块；所述信号检测模块向所述处理服务器发送心跳包，并记录发送时刻，同时接收所述处理服务器收到所述心跳包后反向发送的与该心跳包对应的返回包，并记录接收时刻，且根据记录的所述发送时刻和所述接收时刻计算通信质量；所述决策服务器在所述通信质量不佳时与所述备用服务器连接，进行通讯。

其中，M_i由下述公式确定：

x_i＝x_i2-x_i1

其中，x_i1为第i个心跳包的发送时刻，x_i2为第i个心跳包对应返回包的接收时刻，x_i为第i个心跳包的循环间隔，D为正常间隔，M_i为第i个心跳包的判断因子，n为发送心跳包的总数，P为通信质量。

与现有技术比较本发明的有益效果在于：提供一种适于高温堆场外应急简化的应急辐射监测与通告系统，这样，可以在高温气冷堆周围辐射强度发生异常变动时采取恰当的应急行动；仅需要在核电厂内或核电厂外近区(即核电厂的附近)设置少量监测终端，监测范围小，使用数量少，使得整个系统涉及使用的成本及占用的社会资源变少，且整个应急辐射监测与通告系统构成简单，使用灵活，监测范围小，这样处理服务器需要处理的数据也相应变少，提高了数据的处理速度，；针对高温气冷堆安全性好、可能的释放量较小的特点，系统提供高精度的辐射探测设备，能够识别可能高于本底的微量放射性水平升高，并配合决策服务器的综合评判，在高温气冷堆周围辐射强度发生异常变动时能够做出恰当的响应，以指导应急行动；且整个系统涉及使用的社会资源较少，应急行动适宜，不仅减少了对社会资源的占用，还提高了应急响应的准确性，最大限度地保护了附近工作人员或其他人群的安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明各实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1是本发明适于高温堆场外应急简化的应急辐射监测与通告系统的示意图；

图2是本发明适于高温堆场外应急简化的应急辐射监测与通告系统实施例8的示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

高温气冷堆具有良好的固有安全性，即使丧失冷却剂，堆芯也能够依靠自然规律导出热量，燃料不会超温烧毁，可以说是一种无堆芯熔化可能性的反应堆，安全性极高。这样，高温气冷堆对应急辐射监测与通告系统的反应速度要求较小。而现有应急辐射监测与通告系统主要针对的是压水堆核电机组，这种反应堆一旦失去冷却剂，有可能在短时间内发展成为比较严重的事故，如堆芯熔化，因此这种反应堆对应的应急辐射监测与通告系统就要求反应快，以便能够迅速撤离周边群众，因此，结构是否复杂、成本是否高昂，均不是其第一考虑因素。但是，对高温气冷堆，如果仍然采取该种应急辐射监测与通告系统，那么其具有的反应速度、成本等会远远高于高温气冷堆的实际需求，造成社会资源等的严重浪费。因此，需要研究出一种简单的、灵活的、成本小的应急辐射监测与通告系统，以减少应急行动可能导致的不必要的核恐慌和资源投入。

实施例1

如图1所示，一种适于高温堆场外应急简化的应急辐射监测与通告系统，其包括：

监测终端1，其设置在所述高温气冷堆核电厂内或核电厂外近区，以监测所述高温气冷堆核电厂内或核电厂外近区的辐射强度；

处理服务器2，其设置在所述高温气冷堆核电厂内，与所述监测终端1连接，接收所述监测终端1的监测信号并进行处理；

决策服务器3，其与所述处理服务器2连接，接收处理后的所述监测信号并发布决策命令；

移动终端4，其与所述处理服务器2连接，接收所述处理服务器2的通知信号；

指示终端5，其与所述处理服务器2连接，接收所述处理服务器2的指示信号并作出指示与通告。

这样，正常运作时，监测终端1部署在所述高温气冷堆核电厂内或者核电厂外近区，对高温气冷堆核电厂内或核电厂周围的环境辐射强度进行监测，并将监测信号发送给处理服务器2；处理服务器2对监测信号进行处理后发送给决策服务器3进行决策；决策服务器3为大型数据处理中心，对处理后的监测信号进行分析，确定辐射强度的威胁等级和威胁范围，再与电厂内其他相关指征相结合后作出决策方案，并将决策命令发送至处理服务器2；处理服务器2接收决策命令后，对涉及的移动终端4发出通知信号，向指示终端5发出指示信号；移动终端4的持有人接收到通知后按照通知执行应急行动，指示终端5接收到指示信号后发出指示，协助相关应急行动的实施。

这样，可以在高温气冷堆周围辐射强度发生异常变动时采取恰当的应急行动；仅需要在核电厂内或核电厂外近区(即核电厂的附近)设置少量监测终端，监测范围小，使用数量少，使得整个系统涉及使用的成本及占用的社会资源变少，且整个应急辐射监测与通告系统构成简单，使用灵活，监测范围小，这样处理服务器需要处理的数据也相应变少，提高了数据的处理速度，因此不仅减少了对社会资源的占用，还提高了应急响应的准确性，最大限度地保护了附近工作人员的安全。

实施例2

如上述所述的适于高温堆场外应急简化的应急辐射监测与通告系统，本实施例与其不同之处在于，所述监测终端1包括固定核辐射监测器，其设置在核电厂内和/或核电厂近区，对核辐射程度进行监测。高温气冷堆由于其自身的优势，其周围的辐射水平和放射性污染水平较低，数值变化小，一般的简易核辐射监测器很难准确监测其具体数值。所述固定核辐射监测器设置在地面上，不需要进行移动，因此其内部可以设置高精度的仪器，使得对核辐射水平和放射性污染水平的探测精度高，可以准确识别高温气冷堆周围较低的辐射水平或者放射性污染水平变化，从而提高监测的准确性，进而提高整个应急辐射监测与通告系统的应急响应的准确性。

所述监测终端1还可以包括以下至少一种：车载核辐射监测器、无人机载核辐射监测器、自行式核辐射监测装置、手持核辐射监测器；其中，所述车载核辐射监测器、无人机载核辐射监测器、自行式核辐射监测装置、手持核辐射监测器可以作为所述固定核辐射监测器的补充，弥补因固定核辐射监测器不能移动带来的监测范围的漏洞，提高监测数据的准确性和全面性，进而提高整个应急辐射监测与通告系统的应急响应的准确性。

车载核辐射监测器，其移动方便，同时可以通过车载GPS定位系统可以对运输车辆进行实时定位，采集实时数据并结合地理位置信息绘制进行核素活度计算，使用方便，定位准确。

无人机载核辐射监测器，其能够进入到地面人员无法进入的辐射区域进行探测，快速监测该区域放射性核素种类以及核辐射剂量。同时，也能进行复杂地形地区的资源以及环境放射性航空拍摄；通过机载太阳能电池板供电系统，设备能够长时间工作而无需担心续航问题，且地面人员根据航拍摄像机拍摄的画面，可以自由控制无人机对目标区域进行探测。

自行式核辐射监测器，其能够在控制器的控制下实现核辐射区域的快速放射性监测，以代替技术人员在核辐射浓度较高区域进行工作。。

手持核辐射监测器，可由工作人员手持进行监测，体型小巧，携带方便。

优选地，所述监测终端1仅包括固定核辐射监测器，所述固定核辐射监测器固定设置在高温气冷堆附近，对环境中的核辐射程度进行监测，这样，对高温气冷堆附近的辐射监测速度快，精度高，且仅需要在高温气冷堆周围(核电厂内和/或核电厂外近区)设置较少数量的所述固定核辐射监测器即可，数量少，费用低，从而降低了整个应急辐射监测与通告系统的成本

优选地，所述监测终端1还包括车载核辐射监测器，其设置在所述固定核辐射监测器的外侧进行巡逻式监测，这样是由于在稍稍远离所述高温气冷堆的环境中，核辐射突然增高的概率变小，设置车载核辐射监测器可以减少需要设置的监测终端1(固定核辐射监测器)的数量，缩小应急辐射监测与通告系统的规模，使得整个应急辐射监测与通告系统结构更加简单，且降低了成本，减少对社会资源的占用。

优选地，所述监测终端1还包括无人机载核辐射监测器，这样，可以在固定核辐射监测器和/或车载核辐射监测器监测到辐射异常时快速赶到异常区域进行监测，不仅可以通过对异常点周围区域的辐射进行监测以提高辐射监测的准确性，进而通过增加异常点周围环境辐射监测数据来提高对辐射区域和辐射强度判断的准确性。

这样，将固定核辐射监测器设置在高温气冷堆周围，(如果监测终端1还包括车载核辐射监测器)将车载核辐射监测器布置在固定核辐射监测器的外圈，进行巡逻式监测，对固定核辐射监测器无法覆盖的区域进行巡逻；一旦固定核辐射监测器(或者车载核辐射监测器)监测到环境中的核辐射过大或突然变化，(如果监测终端1还包括无人机核辐射监测器)则迅速出动无人机载核辐射监测器对异常点附近的环境进行核辐射监测，并将监测数据传输给处理服务器2处理，最终由应急指挥中心综合电厂的各种信息，通过决策服务器3发送相应应急策略。

其中，固定核辐射监测器与所述处理服务器2通过信号线连接，这样可以在任何时刻都可以准确快速地传递信号。

其中，车载核辐射监测器、无人机载核辐射监测器与处理服务器2通过无线方式连接，这样移动方便。

优选地，所述监测终端1还包括自行式核辐射监测器，这样，可以在异常数据出现时且异常点无法通过空中接近时，通过该自行式核辐射监测器接近并对异常点周围环境进行核辐射监测。

这样，将固定核辐射监测器设置在高温气冷堆周围，(如果监测终端1还包括车载核辐射监测器)将车载核辐射监测器布置在固定核辐射监测器的外圈，进行巡逻式监测，对固定核辐射监测器无法覆盖的区域进行巡逻(如果监测终端1不包括车载核辐射监测器，而包括自行式核辐射监测器，也可以使用自行式核辐射监测器对固定核辐射监测器无法覆盖的区域进行巡逻)；一旦固定核辐射监测器(或者车载核辐射监测器)监测到环境中的核辐射过大或突然变化，则迅速出动自行式核辐射监测器对异常点附近的环境进行核辐射监测，并将监测数据传输给处理服务器2处理，最终由应急指挥中心综合电厂的各种信息，通过决策服务器3发送相应应急策略

所述自行式核辐射监测器与处理服务器2通过无线方式连接，这样移动方便。

实施例3

高温气冷堆的一些生产环节及事故时都会向周围环境释放放射性核素，放射性核素会释放出不同射线，会对人体形成外照射。当放射性核素被大气中的悬浮物吸附时，会形成放射性气溶胶。放射性气溶胶的空气动力学直径小，具有不易沉降的特点，可长时间悬浮在空气中。放射性气溶胶主要通过人的呼吸作用而进入人体，并对人体造成内照射。进入人体的放射性核素不易排出，即使人员离开辐射区域与环境，但进入体内的放射性核素仍会对机体造成持续性的辐射(特别是长寿命α放射性核素)。

因此，如上述所述的适于高温堆场外应急简化的应急辐射监测与通告系统，本实施例与其不同之处在于，所述固定核辐射监测器包括：气溶胶探测单元、电离强度探测单元和处理单元，所述气溶胶探测单元探测空气中的放射性气溶胶浓度；所述电离强度探测单元探测空气中的放射性射线的强度；所述处理单元与所述气溶胶探测单元和电离强度探测单元连接，对放射性气溶胶浓度和放射性射线的强度进行处理，得到当前环境中的实际辐射强度。

其中，所述电离强度探测单元用来检测各种放射线的辐射剂量率或累积剂量率，其检测的射线种类包括：α、β、γ、X射线中的一种或多种。

其中，所述电离强度探测单元采集空气中的放射性气溶胶样本及浓度。

这样，所述固定核辐射监测器可以通过对放射性气溶胶浓度和放射性射线的强度的监测，准备测定当前环境中的实际辐射强度，从而在应急响应中使应急响应人员采取正确的防内照射和外照射的防护方法。通过对环境中的放射性气溶胶样本的分析可知核事故释放的放射性核素种类、粒径、浓度等信息。这些信息可用于评估辐射环境对工作人员的危害程度，进而对核事故的应急决策提供依据。且该装置为固定式，采样流量大，采样效率高且可进行长时间连续采样，从而提高应急辐射监测与通告系统的应急效率和准确性，且节省了成本。

实施例4

如上述所述的适于高温堆场外应急简化的应急辐射监测与通告系统，本实施例与其不同之处在于，所述指示终端5包括广播设施接收所述指示信号后对外发布指示信息。

这样，所述指示终端5接收指示信号后，广播设施通过声音通知应急响应人员实施应急行动；这样可以使得应急响应人员的应急行动实施更为有效。

所述指示终端5还包括电子方向指示牌，其接收所述指示信号后亮起，对应急响应人员进行指示。这样，使用电子方向指示牌在接受到指示信号后亮起，提高所述电子方向指示牌的可见度，减少夜里或能见度不高进行应急时外界环境对应急的影响。

实施例5

如上述所述的适于高温堆场外应急简化的应急辐射监测与通告系统，本实施例与其不同之处在于，所述移动终端4为手机，所述处理服务器2通过通讯网络与手机连接，在应急时向辐射区域内的手机发送消息进行通知。这样，可以使得应急通知可以通知到持有手机的人，提高了应急通知对应急响应人员的覆盖率。

优选地，所述处理服务器2也可以通过拨打辐射区域内的手机来进行通知，这样可以确保持有手机的人可以实时收到应急通知信息。

实施例6

如上述所述的适于高温堆场外应急简化的应急辐射监测与通告系统，本实施例与其不同之处在于，所述处理服务器2为单个主机，这样，可以减少应急辐射监测与通告系统占用的社会资源。

所述决策服务器3为大型数据中心，其与所述处理服务器2通过通讯网络连接，这样，可以通过一个决策服务器3对多个高温气冷堆或其他领域的数据进行决策处理，这样可以将决策服务器3在非应急时刻用于其他高温气冷堆或社会其他方面的处理，节省对社会资源的占用，同时作为大型数据中心，可以对监测数据进行快速、准确的判断，提高应急的准确性和应急反应速度。

实施例7

如上述所述的适于高温堆场外应急简化的应急辐射监测与通告系统，本实施例与其不同之处在于，所述决策服务器3接收所述处理服务器2发送的所述监测数据，对所述监测数据进行处理后确定辐射程度和涉及范围，进而为应急状态决策提供支持。

所述决策服务器3包括辐射程度分析模块、防护行动模型建立模块、响应行动规划模块；其中，所述辐射程度分析模块接收所述处理服务器2发送的所述监测数据，对所述监测数据进行处理后分析确定辐射程度和涉及范围，为应急状态决策提供支持；所述防护行动模型建立模块在所述应急状态等级中确定需要采取早期防护行动的相应区域人员时，建立就地安置模型，路网疏散模型和季节环境模块，对道路容量和路径信息进行计算；所述响应行动规划模块基于所述模型建立模块的计算结果决策出行动计划，并提供决策建议，供决策人员决策后发布决策命令。

其中，所述防护行动模型建立模块基于车头间距理论计算应急撤离区域内每条道路的容量，基于统计数据定义应急撤离区域内的可能撤离路径与车辆人口。应急撤离区路网撤离时间为欲撤离的车辆数除以各路径的容量。通过季节环境模型根据气象条件和拥堵条件对计算结果进行优化。

防护行动模型主要用于对场内与应急无关的人员进行撤离，从而保证公众(与应急无关的人员)的生命安全。

实施例8

如上述所述的适于高温堆场外应急简化的应急辐射监测与通告系统，本实施例与其不同之处在于：

高温气冷堆的安全性很高，但我们仍然需要对高温气冷堆的运行状态进行监督，高温气冷堆一般无堆芯熔化可能，因此与其对应的应急辐射监测与通告系统的应急响应的时间可以适当加长，但适当加长仅仅是相对于现有应急辐射监测与通告系统来讲，其实际上仍然是需要在很短的时间内进行响应。在实际处理时，由于处理服务器与决策服务器的距离很远，因此采用无线连接，在这种情况下，一旦高温气冷堆附近发生局部核辐射增多或泄露，此时如果该区域的无线信号出现信号强度不够或连接不畅的问题，不及时处理很可能会给正常的应急带来难以估量的损失。

为解决该问题，如图2所示，所述适用于高温气冷堆的应急辐射监测与通告系统还包括备用服务器6，所述备用服务器6与所述处理服务器2通过数据线连接，共享所述处理服务器2的数据。

所述决策服务器3包括信号检测模块，所述信号检测模块向所述处理服务器2发送心跳包，并记录发送时刻；同时接收所述处理服务器2收到所述心跳包后反向发送的与该心跳包对应的返回包，并记录接收时刻；所述信号检测模块根据记录的所述发送时刻和所述接收时刻计算通信质量，所述决策服务器3在所述通信质量不佳时与所述备用服务器6连接，进行通讯。

这样，所述决策服务器3可以在处理服务器2无法进行正常通信时，启用备用服务器6进行通讯，这样不会影响决策服务器3的决策，以及决策命令的正常发布，也就避免了无线通讯不稳定给应急行动带来的损失，从而可以快速应急，及时处理。

所述通信质量的计算公式为：

其中，M_i由下述公式确定：

x_i＝x_i2-x_i1

其中，x_i1为第i个心跳包的发送时刻，x_i2为第i个心跳包对应返回包的接收时刻，x_i为第i个心跳包的循环间隔，D为正常间隔，M_i为第i个心跳包的判断因子，n为发送心跳包的总数，P为通信质量。

其中，D为常数，根据实际情况设定。

基本思路为：先计算心跳包的循环间隔，然后根据正常间隔与循环间隔的比值向下取整得到心跳包的判断因子；所有判断因子之和与心跳包总数之比为所求的通信质量。

有益效果为：设定正常间隔，可以通过调节正常间隔来确定心跳包的循环间隔是否是可允许的，如果循环间隔小于正常间隔，则是可允许的，循环间隔大于或等于正常间隔，则是不允许的；通过向下取整转换为判断因子，则如果是可允许的，其判定值为大于0的正整数；如果是不允许的，其判定值为0，且循环间隔越小，判断因子也越大；通过对判断因子求和，将和与心跳包数量之比为所求的通信质量，可以消除在允许范围内的判断因子对通信质量的影响；而通信质量越大，表示两个工作节点之间的通信速度越快；这样，通过该公式可以直接获得决策服务器3和处理服务器2的通信质量，公式简单，计算方便快速，节省了系统资源。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。