核仪器仪表现状分析

CGNATC国内核仪器现状及发展方向CGNATC介绍内容第一章核仪器仪表范畴第二章核仪器仪表分类第三章核仪器仪表国内现状第四章核电站辐射监测系统现状及发展趋势CGNATC第一章核仪器范畴核仪器是利用放射性射线的某些特性进行放射性种类和含量测量的一种仪器。核仪器品种繁多，应用领域十分广泛，几乎涵盖农业、工业、医疗卫生、地质矿山、环境保护、航天、教学、科研、海关等领域，具体如石油测井、辐照加工、环境监测、育种、核燃料工艺控制、无损检测、安检系统、核医学、核电等领域。CGNATC第二章核仪器特性分类按仪器特性可分为两大类：即有源核仪器和无源核仪器。有源核仪器就是本身带有放射源的仪器，此类仪器一般是应用类核仪器，如核子称、X荧光分析仪、灰份仪、钢水液面计、料位计、密度计、湿度计等等，该类仪器主要是基于放射源与被测对象发生某种效应（如吸收、衰减）后，测量射线的变化从而确定被测对象的某些参数；相对而言无源核仪器就是仪器本身不带放射源的仪器，这类仪器一般是直接测量被测对象的放射性核素种类和活度，对被测对象的放射性水平进行评价的一类仪器，如低水平测量系统（低本底α、β测量仪、低本底多道γ能谱仪）、表面污染测量仪器（全身计数器、手脚污染测量仪、地面污染测量仪等）、氡测量系列仪器、中子类系列仪器、矿山辐射测量、安检系统、个人剂量测量系统等。CGNATC2.1核仪器按照工作方式分类实验室分析仪器；固定式监测仪器；移动式、可携带监测仪；个人监测仪表；专用安全检测与状态监测仪表CGNATC2.2核仪器按照探测的辐射类型分类α、β计数测量仪表、（α、β；β、γ）污染监测仪；（β、X、γ、中子）剂量监测仪；放射性气体和气溶胶监测仪表；能谱类检测仪表；中子通量类监测仪表；CGNATC2.3核仪器按照探测器分类气体电离探测器仪表（G-M、正比计数、电离室）；晶体闪烁探测仪器（固体晶体和液体闪烁体）；半导体探测仪器；其他探测器：热释光、光释光、电子自旋、自由基（ESR）检测等CGNATC2.4核仪器按照测量方式分类直接测量仪器；间接测量仪器；（利用辐射源的）在线连续检测仪器；离线分析、化验检测仪器；CGNATC2.5核仪器按照国际标准化分类分为三大体系：2.5.1、核电站运行、测量、控制与安全保护体系；2.5.2、核安全与辐射防护监测体系；2.5.3、通用核仪器仪表体系（核技术的研究、开发、应用方面）；CGNATC2.6核仪器按照应用领域分类基本核仪器、工业用核仪器、农业用核仪器、核医学仪器、资源开发核仪器、核电及堆用核仪器、环境保护与辐射防护核仪器。核仪器对GDP的贡献约有75亿元。CGNATC2.6.1基本核仪器能谱与核素分析仪表α、β粒子计数仪表液体闪烁测量仪表基本功能单元仪表其他核仪表（X荧光、同位素激发荧光仪表等分析、控制仪表）CGNATC2.6.1基本核仪器基本单元仪表各类低压电源、高压电源各类放大器：电荷、电流、电压、脉冲放大器定标器/可逆定标器、计数器、各种率表：线性、对数率表各类插件机箱、机柜CGNATC2.6.1基本核仪器基本单元仪表各种变换器：模数/数模变换、I/F变换器、时间变换器等甄别器：脉冲幅度甄别、时间甄别、波形甄别、脉冲幅度分析器等单道和多道分析器信号发生器CGNATC2.6.1基本核仪器基本核仪器是核仪器的基本组成部分。它是成套仪器的组成部分和通用部分，主要用以测量与处理核辐射的活度、时间、能量、位置等信息。产品主要是标准机箱、各种电源、放大器、信号处理插件、幅度/数码变换器、时间/数码变换器、信号源（精密信号产生器）、多道分析器等。目前，国内此类核仪器功能部件的品种和规格已初步形成，但性能指标偏低、可靠性和外形美观性较差、更新换代慢，缺少与国外产品的竞争力。CGNATC2.6.2工业用核仪器工业用核仪器主要包括：1、参量检测仪器（如厚度计、密度计、液位计、料位计、核子秤、水分计等）；2、多元素分析仪（激发荧光、中子活化）；灰分仪（透射吸收法与散射、单源与双源）；钙、铁分析仪；中子测井分析仪3、射线探伤仪器等三类。我国从1958年开始研制工业用核仪器，由于研制单位分布在各个系统，缺少交流，形成各自为政的松散局面。产品技术和性能指标、可靠性、外形美观性与国外相比差距很大，品种与数量也远远低于国外。CGNATC2.6.3农业用核仪器在农业方面，核仪器主要应用于辐射育种、昆虫辐照不育、同位素示踪技术改造施肥方法等方面。我国从60年代初开始此类核仪器的研制，有一定的基础，但与国外先进水平相比，任有较大的差距。主要表现在仪器得精度差、智能化程度低等。CGNATC2.6.4核医学及其相关仪器放射学仪器设备：诊断剂量计（曝光量计）、千伏表（kVp表）、非介入mA、mAs表、辐射诊断参数的综合测试仪；核医学仪器设备：活度计、放免分析仪（放免计数器）、核医学成像技术设备（γ相机、碘测量仪、肾图仪发展到现在的ECT、PET、SPECT、PET+CT等）、污染监测仪；CGNATC2.6.4核医学及其相关仪器肿瘤放射治疗仪器：1、治疗水平电离室剂量计；2、常规X、γ与加速器电子放射治疗；腔内（β、γ、中子后装）治疗；3、电子束治疗；皮肤治疗；头刀、体刀治疗；中子治疗等治疗水平监测系统：Mapchek、阵列电离室测量系统、多路监测系统、热释光剂量测量、凝胶剂量学检测系统、胶片扫描检测系统、CGNATC2.6.4核医学及其相关仪器核医学是八十年代末新兴的一门边缘科学，它广泛用于心、脑、肝、肾、骨以及全身的检测。核医学仪器主要应用于功能测定（如肾图仪、心功能仪、甲状腺功能仪等）、脏器显象（扫描仪、γ相机等）、断层扫描（CT、ECT、PECT等）、放射免疫分析等。目前我国核医学仪器仅限于小型台式仪器的研制，大型的核医学仪器如ECT、PECT等主要依赖进口。CGNATC2.6.5资源开发核仪器资源开发核仪器主要分为两个系列：勘探核仪器和核测井仪器。我国从50年代后期开始研制勘探核仪器，曾为铀矿资源勘探与开发做出了应有的贡献。但到70年代以后我国的勘探核仪器处于停滞状态，与国外相比落后近二十多年。我国现在有许多单位在研制核测井仪器，仪器水平不断提高，数控测井仪也研制成功并用于油田，但对新方法的基础研究不够，而且光重视地面计算机系统的研制而轻视提高井下仪器性能方面的研究。不同仪器的测量结果可比性较差。CGNATC2.6.6核电及堆用核仪器CGNATC核反应堆用仪表体系反应堆工程控制仪表反应堆点火、运行、停堆调试、运行控制仪表反应堆安全保护控制系统反应堆电器运行控制仪表堆热工测控仪表（温度、压力、流量、流速等）结构测控仪表（振动、位移、变形、应力应变等）堆功率测量控制仪表（基于中子通亮密度测量）堆周期计与反应性测量控制仪表（等）堆工艺测量控制仪表（燃料元件破损监测、碎片、缓发中子监测等）堆安全测量控制仪表（等）堆保护控制仪表（等）堆质量保证鉴定仪表（等）堆事故和事故后续监测仪表（等）反应堆电气系统反应堆应急电源系统CGNATC核安全与辐射防护监测体系核安全与辐射防护体系安全防护控制仪表安全检测控制仪表辐射防护监测临界测量报警测量控制仪表（基于中子通量密度测量）工艺流辐射检测仪表控制区高量程区域监测仪表系统厂区放射性气体监测仪表系统场所监测、控制仪表个人防护监测仪表环境放射性监测仪表防护剂量监测仪表污染监测仪表气溶胶监测仪表防护剂量监测仪表污染监测仪表剂量监测仪表流出物监测仪表（气体、液体防止闯入，安保报警测量仪表能谱分析仪表CGNATC2.6.6核电及堆用核仪器我国研制和生产堆用核仪器已有近30年的历史，主要以清华大学和中核（北京）核仪器厂等单位为代表。其中中核（北京）核仪器厂生产的控制棒控制系统和位置指示系统、堆外核测量系统、反应堆保护系统和专设系统（模拟线路）已运用于秦山一期、秦山二期核电站，除上述系统外，该厂的堆芯中子注量率测量系统（微型裂变室）、核探测器（硼计数管、补偿电离室、长中子电离室）、堆外核测量系统核探测器定位装置、N16监测系统等已应用巴基斯恰希玛坦核电站。但是，目前国内核电及堆用核仪器主要还是以模拟线路为主，数字化水平不高，远远适应不了目前我国核电大发展的形势。主要原因是国家投入不足、研发力量分散、研发人才青黄不接。CGNATC2.6.7环境保护与辐射防护核仪器在核仪器行业中，从事环境保护与辐射防护核仪器的研制与生产的企业是昀多的，全国有近百家单位。研制的产品种类繁多，部分产品接近国际先进水平。但没有形成全国通用的产品系列，产品更新换代慢，产品在可靠性、稳定性和智能化上与国外先进水平还有一定差距。CGNATC2.7我国核仪器发展历史和概况从1957年开始，我国核仪器的发展经历了以仿制为主、自行设计研制、快速发展三个发展阶段。第一阶段（1957年—60年代中期）为仿制阶段。从仿制前苏联的仪器入手，主要生产用于军工、铀矿勘探和开采的核仪器。第二阶段（60年代中期—70年代末）为自行设计阶段。这一阶段，随着经验的积累、技术能力的提高以及国内元器件的发展，我国自行研制了一大批新的核仪器。CGNATC第三阶段（80年代以后）为快速发展阶段。由于大量采用集成电路和计算机处理技术，我国核仪器的质量、功能、品种、数量有了快速的提高和扩大，应用范围也从军用转向国民经济的各个领域。到现在，核电子学和核测量技术已由国家审定为原子能科学技术中的一个独立的二级学科，国内从事核仪器的科研、生产和教学的单位已经近百家。CGNATC第三章国内核仪器现状国内核仪器的研制前期主要以三厂（中核北京核仪器厂、西安核仪器厂、重庆建安仪器厂）、四校（清华大学、北京大学、中国科技大学、南京大学）、六所（上海原子核研究所、高能物理所、兰州近代物理所、中国原子能研究院、中国工程物理研究院、中国辐射防护研究院）为代表，根据国外仪器情况，适时进行跟踪改进、研发，后来发展为近百家单位从事核仪器的研制。80年代后，由于核工业及国内政治、经济形势的变化，核仪器一直在走下坡路，近几年来，国家在“十一五”规划中，对能源政策进行调整，大力发展核电，核工业的发展迎来了第二个春天，核仪器产业又开始出现转机。CGNATC3.1国内外主要厂家目前国内核仪器仪表市场需求很大，但大部分被国外厂商所垄断。国外以ORTEC、堪培拉、美国Thermo、Mirion、德国伯托、美国PE公司等为代表的厂商大约占领了国内50%以上的市场份额，某些高端产品如核电仪控系统（3R、3K等）、高纯锗谱仪系统、在线气溶胶监测系统、医疗辐射成像系统等几乎100%依赖进口。（下一步需对上述企业进行重点调研）国内核仪器仪表供应商主要有中核（北京）核仪器厂、西安核仪器厂、中国原子能科学研究院、中国辐射防护研究院、总装防化院、重庆建安仪器厂、陕西卫峰公司、上海申核电子仪器有限公司等。但上述企业由于科技创新投入不足，一般只是做一些专业高端或大众化低端的通用核辐射监测仪表，同质化竞争激烈，国内企业科研力量、生产规模、产品品种等方面都与国外差距很大。国外产品的基本特点主要有：产品性能可靠、运行稳定；外观、工艺、用户操作界面、接口等人性化的设计方便实用；技术先进，大量使用数字化、网络化、智能化、现场化处理等技术。CGNATC3.2核心市场需求分析核电市场需求分析核燃料循环产业市场需求分析核应急、核环保、核军工等产业市场需求分析其它产业市场需求分析CGNATC3.2.1核电市场需求分析日本福岛核事故后，中国将在确保安全的基础上加强核电发展，初步预测，到2015年国家核电实现4000万装机，2020年实现7000万装机容量。要实现这个目标，初步预测，“十二五”期间批准开工建设的核电机组数量在20台左右。根据国内已建成运行核电站的初步估算，设备采购费约占建设总投资的45%，各类仪表、仪器、堆内构件、各种热交换器、箱、罐、槽、各类泵、阀、电器、过程控制系统约占设备采购费的60％。一个核电站2个百万千瓦机组需要的仪器仪表采购