核電廠輻射劑量自動量測技術

 

刊登日期:2021/2/5
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傅瀚葵/工研院電光所
 
隨著時間過去,台灣之核電廠將陸續除役,須採取相關的措施,以確保人民之安全以及永續性。輻射偵檢工作必須進入各種特定區域內部,會造成人員不必要之風險與額外輻射暴露之可能,因此針對此類偵檢工作,若能搭配無人系統與自動化,將有效降低人員面臨之風險。輻射劑量自動量測成為整個除役工程中不可或缺之一項核心技術。本文將針對除役需求中之輻射劑量自動量測技術與設備做介紹,並提供除役技術供應鏈廠商名錄。
 
【內文精選】
前言
隨著時間過去,台灣之核電廠將陸續除役。在除役之過程中,須確保工作人員之安全以及拆除後輻射偵測值與背景值相同,使得土地能夠再度被開發利用。由於核電廠在運作時將產生輻射,使反應器內部結構受到輻射污染,因此核電廠之除役與一般的工廠拆除大有不同。核電廠除役前,需對廠址與設施之輻射量以及結構進行評估,對除役工作流程、3D模型建構、表面除污技術、切割拆除技術、自動運輸搬運系統、輻射偵測系統、廢棄物處理等多項領域做規劃,除役工程才能順利執行。核電廠和其他建築物不太一樣,拆除作業除了要注意工安以外還要注意輻射安全,除役期間反應器雖已停機,但有大量人員在廠區內執行各種除役工作,萬一有突發狀況發生,要能夠及時察覺並採取因應措施,人員疏散路線等都應事先安排,才能將危險降到最低,避免事故擴大。
 
在核電廠拆除前須進行場址調查,大面積的輻射量測需求將會引進自動化量測技術。在拆除物件的過程中,人員、輻射污染狀況等,都需要輻射量測來確保安全,尤其拆除物件外釋前更需要輻射量測來確保安全,如果能自動化量測輻射將可節省許多人力及時間。本文將針對除役需求中之輻射劑量自動量測技術(Automatic Measurement Technology)與設備做介紹,盤點了解國內輻射劑量自動量測技術之水平,並提供除役技術供應鏈可能的廠商名錄。
 
輻射偵檢器(Radiation Detector)介紹
當輻射進入偵檢器與物質作用,產生離子對,再收集電子成電流或電壓訊號,透過前置放大器、放大器整形放大,而後經由微處理器轉換類比/數位訊號並加以計數,最後由數值顯示器(指針或數位)顯示出來,若針對某一能量度量之需求可配以脈衝高度鑑別器達此目的。偵測放射線常用的偵檢器有下列幾種:①游離腔偵檢器;②比例計數器;③蓋革計數器;④閃爍偵檢器;⑤半導體偵檢器。
 
以上游離腔、比例、蓋格計數器屬充氣式偵檢器,分別在不同電壓下工作,如圖二所示。偵檢器中間金屬細絲一般接高壓正電,並與筒壁絕緣,而筒壁接地,密封的筒中充滿某種氣體。當α、β粒子進入筒中,會使氣體因游離作用產生離子對。γ及X-ray屬電磁輻射,主要是靠其在穿越管壁時與管壁的物質原子產生光電效應、康普頓效應及成對發生等三種作用而放出自由電子,其後再由此自由電子造成游離。
 
圖二、充氣式偵檢器之特性曲線
圖二、充氣式偵檢器之特性曲線
 
自動化量測
自動化量測的首要條件便是無人載具的建立,必須包含的功能為:建立無人系統,以減少人員劑量曝露;建立自動化系統,以電腦軟體系統建立一致性、規律性、可依需求調整之系統,以提高偵測效率,降低人為誤差。而隨著遙控技術的日益先進、用途廣泛,其應用於除役上的好處包括:①增強安全性,避免高輻射等的惡劣環境下執行危險的量測工作;②減少成本,省卻因輻射劑量限值所需的大量人工成本費用,另一方面可節省為保護工作人員所衍生出的工安衛生管理費用;③效率的改善,在高輻射環境中作業,工作人員需佩戴繁重防護裝備影響工作效率,遙控機器人則無此顧慮,並可搭配自動化技術應用,提高偵測效率,減少人為誤差;④可接近一般人員無法到達的區域,除役時,工作人員無法接近的高輻射或危險區域甚多,須藉助機器人的協助;⑤可融入現代化的電子及機械科技,針對不同核能電廠的特性需求,設計特殊的載具,以搭配各式的偵測儀器。自動化量測建置需求如圖四所示…以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。
 
圖四、自動化量測需求
圖四、自動化量測需求
 
★本文節錄自《工業材料雜誌》410期,更多資料請見下方附檔。

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