核废料(Nuke Rubbish)又称为核电厂低放射性废弃物,可分为湿性废弃物与干性废弃物:湿性废弃物主要包括作业用废树脂、浓缩废液及反应炉净化水系统所产生的过滤残渣等;干性废弃物包括污染泥土、保温材、炉灰、水泥块、防护衣物、手套、工具及废金属等(干性废弃物又分为可燃性废弃物及不可燃性废弃物两类)。
储存场选择规范及安全风险
大部分核能发电厂国家都面临无处堆置核废料的问题,就算有也面临辐射外泄及安全管理问题,且因储存场为安全高敏处所,地理位置及周边环境都需要特别选择,一般核能废料储存都会找海岛或是人烟稀少的地方,采用深层开挖深层储存放置方式,核电厂本身的暂时储存库也是采用深层地下储放(图1)。
核废料储存场选择规范
1.避免位于断层、地质不稳定、地质构造作用会影响储存场安全的地区。
2.避免位于地表水文条件可能危及放置设施的地区。
3.避免位于有已知重要天然资源及相关地区,如煤或油气矿区。
4.避免位于生态保护区,如国家公园。
5.避免位于史迹保存区。
6.避开民众生活休闲或水源地等。
核废料储存场安全风险
1.人员非法入侵,由于储存场占地广阔,周界范围大很容易由任何地点入侵。
2.盗窃核废料,由于部分核废料中有燃料钸及铀的合成部分,可再提炼成纯铀,从而引发被盗。
3.恶意性破坏,环保抗争的恶意破坏。
4.火灾,设备保养产生的废机油或材料不当存放引发火灾。
5.控制储存场的电力设备故障引发的辐射物外露事件。
6.地下储槽渗水引发辐射随地下水外泄事件。[nextpage]
7.地下储槽温湿控制不良引发储存桶生锈辐射外泄事件。
8.核废料运送过程发生事故造成废料桶破损辐射外泄 。
以上属核废料储存场的高风险安全顾虑部分,如何运用安全监视监控系统做好这些安全问题的解决方案成为核废料储存场最重要的工作环节。
环境与设备监控解决方案
相对于人的管制与安全监控,废料储存的环境监控与设备监控更重要,一旦环境及设备不良造成的辐射外泄,所引起的安全问题比人员入侵还要大,因此核废料储存场必须要有很多不同的环境探测器与设备运作监测等设备,(表1)阐明环境的监测设备有哪些部分及它们协助解决了哪些安全问题。所有环境监控数据为实时显示模式,计算机画面实时动态读值。温湿度、风力、雨量及日照等更新速率至少为一小时,统计时间分为日、月、季、半年、一年实时量测画面切换显示窗口,实时数据通过TCP/IP的通信协议以加密方式供应授权的客户端作遥测联机。
而在运作设备监控部分:核能废料场运作设备采用监控与数据收集系统SCADA( Supervisory Control and Data Acquisition);核废料储存场设备监控系统采用综合性、全可配置的设备运作监控和数据收集系统,具先进的监察和控制功能,可通过扩充和重新配置适应人工遥控遥测要求。设备监控系统具备除影像外的四遥技术,配合软件功能对储存场的储槽闸门开启关闭、照明灯开关、电力供应、储槽门位和吊车(Crane Machine)的运行、抓取废料桶的状态做完整的远程设备监控。这种开放式数据采集系统解决方案有下列的优势:
1.开放的Linux平台可自行发展监控与控制界面;
2.跨平台JAVA技术,方便人机模拟操作;
3.扩充性大且灵活,不需须额外的软件费用;
4.透过TCP/IP架构可做监控数据分享共享;
5.系统运作不断,再启动成功率高稳定度高;
6.兼容及开放性高,通信协议开放便于综合监控平台系统整合;
7.电子地图功能,方便事件监控;
8.数据库及状态定时回报功能,方便储存场控制室掌握。
上述措施跟我们日常所谈的影像监控虽然领域不同,但在网络发展下,综合式的集成管理平台早已将设备监控与环保监控两个部分纳入系统集成项目中,不管这个平台是采用软件视管理平台(VMS)还是实体安全信息管理系统(PSIM)架构。[nextpage]
消防也是储存场安防重要环节
曾有国家在废料储存机具上发生故障因而引发火灾,因此储存场中对火灾防范解决方案要求是与核电厂相当的。除了一般的化学消防措施之外,烟火探测器上的配置侦测要与操作机具的运作配合,即储存槽运作机具的温度传感器必须与消防主机连动,一旦侦测到高温烟雾或是火焰都应该立即发出告警信号,同时将信号发至监控摄像机进行事件画面锁定,以便监控室操作人员进行事件处理反应,且可安装不同类型的烟火探测器,以增加火灾时探测火灾事件的可靠性。
临近核能废料储存场必须设有消防战警单位及当地公安消防队,以便事件发生后可以联合发布火灾报警信号,请求支援协助。消防警报系统还必须具有手动和自动双重报警功能,当监控室发现火灾报警信号时,可同步发布现场及远程警报告警,并启动消防区隔离门关闭以防止储槽内火灾再扩大;当辐射外泄侦测告警时,储槽隔间门外应有辐射外泄告警信号显示,以便消防人员应变处置;这些情况都应该通过数据采集记录及影像录像。
门禁周界与监视监控解决方案
基于核能废料储存场高度安全防范需求,门禁与监视监控解决方案上有以下方式与做法:
1.对不法入侵要能及时探测,并告警;
2.通过摄像机可及时监看报警分区图像,了解现场情况;
3.事件图像数据及时保存到录像设备上并可备份;
4.影像监控选型设备要求抗候、耐腐蚀,设备应用技术成熟,稳定可靠度高,便于操作等,可连网网络化监控;
5.采用整合式监控管理平台,成为可扩充、升级和管理使用的远程网络综合监控平台。
如此可以实现视频/报警信号采集、系统实时PTZ控制、子系统连动、影像存储、智能分析辨识及录像检索等功能,加上与门禁信号及设备监控的连动,以及与核能电厂监控室做远程传输和远程控制等功能链接,达成安全防范和分级管理要求。
废料储存场监视监控设备采用集中管理和电厂各级主管领导联机式的管理模式,使整个监控系统在储存场主控室与核电厂监控室副控间互不干扰、独立运行并分优先控制权级。这样的系统可以达成以下效益:
1.储存库内的废料桶采用与吊车同步运作的PTZ摄像机(吊车上的摄像机装于吊车抓斗上)配合吊车的吊装废料桶,供操作人员进行实时影像监看(图2)。
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2.以影像监控及周界探测系统为主,采用实体围篱系统搭配虚拟的IVA电子围墙,在储存场外围围墙上安装高性能高灵敏度的电子张力及AIR红外对射探测设备,形成周界保护墙,并依作业时间及日夜状态进行周界监视的布防和撤防,监视监控与周界探测基本上采用全天候布防状态,一旦侦测到异常入侵,报警信号会立即传输到储存场监控中心,并以影像及声音告警,同时启动录像系统。
3.储存场各点摄像机配合周界报警系统,以预置方式及花样巡程进行智能监视,主动提高安全监视效果,外围围墙的智能摄像系统,可通过警报连动模式进行不同录像模式。
4.整个安全防范系统的管理、运行、设备的控制全由监控中心数字控制主机完成,进行集中管理,电厂监控室可作副控端,以分担各监控点的情况。
5.系统采用全网络架构,场区内的局域网上可进行区域近端监控,也可通过公网做远程监控及影像录像调阅功能。
6.集中控制室内及储存场主要出入口、仪控设备等重要设施点安装影像对讲系统及电子门磁锁和卡片阅读机等门禁控制装置,以进行人员车辆进出管制及身份识别。
7.门禁采用集中入口控制系统,可将门禁管理、发卡系统、信息管理等各种应用及进出人员持卡或者密码开启进入等全部记录,并存储管理。
结论
以上是核能废料储存场应有的消防、门禁与监视监控解决方案内容,从中可看到储存场的监控与门禁算是一个独立系统,但为了整合前述的设备监控与环境监控项目在一个管理平台下(图3),必须将所有系统通过软件开发协议进行开放性整合,让所有的系统在控制室内集中管控,且不需要太多的人员及工作站即可操控所有子系统,这是解决方案中最重要的一点。