模塊式小型堆反應堆保護系統(tǒng)設計方案

1、模塊式小型堆反應堆保護系統(tǒng)設計-機電論文模塊式小型堆反應堆保護系統(tǒng)設計馮威俞赟尤愷羅煒（中國核動力研究設計院核反應堆系統(tǒng)設計技術重點實驗室，四川成都610041 ）【摘 要】模塊式小型堆作為采用三代核電技術的多用途小型壓水堆，在設備的建造和設計上與以往工程項目相比有其自身的特點。將介紹小堆項目反應堆保護系統(tǒng)的結構特點，并分析其系統(tǒng)設計理念。關鍵詞模塊式小型堆；緊急停堆系統(tǒng)；專設安全設施驅動系統(tǒng)作者簡介：馮威（1982 ），男，漢族，四川成都人，工程師，從事核電站儀控設計工作。0引言反應堆保護系統(tǒng)是核電廠重要的安全系統(tǒng)。它對于限制核電廠事故的發(fā)展、減輕事故后果，保證反應堆及核電廠設備和人員的安全

2、、 防止放射性物質向周圍 環(huán)境的釋放具有十分重要的作用。 它監(jiān)測電廠重要的參數(shù)，對安全信號進行必要 的采集、計算、定值比較、符合邏輯處理，當選定的電廠參數(shù)達到安全系統(tǒng)整定 值時，自動地觸發(fā)反應堆緊急停堆和/或驅動專設安全設施動作，以實現(xiàn)并維持 電廠的安全停堆工況。模塊式小型堆主要設計有緊急停堆功能、專設安全設施驅動等與安全有關的 功能，為此設計的反應堆保護系統(tǒng)包含了緊急停堆系統(tǒng)和專設安全設施驅動系統(tǒng) 兩個子系統(tǒng)。同時，為應對安全級 DCS發(fā)生共因故障和應對預期瞬態(tài)未停堆（ATWT ）設置了多樣性驅動系統(tǒng)，其采用與反應堆保護系統(tǒng)不同的設備實現(xiàn)功能，驅動有關的驅動器。已5生 rk!序列D存列A第工

3、悅衣g(l.-r*ir.7Tir-嶼i：r馬號.E他Pf-：ffra4.桿憶*再呂一 遇怯鳳工悅乘 O卜JflEfc-tU址厘4i丸丸黑ihJELi,禺塔!£譚塔'M 1 系統(tǒng)設計1.1系統(tǒng)結構保護系統(tǒng)由四重冗余的序列 A、B、C、D組成（見圖1）,各序列之間以及安全系統(tǒng)與非安全級系統(tǒng)之間在物理、 功能和電氣方面都是相互隔離的。 反應堆停堆和專設安全設施驅動功能都在四個冗余的序列中執(zhí)行四個冗余序列使用四套獨立的傳感器。每個序列從對應的傳感器/變送器采集 信號，經必要的處理后再進行閾值比較，當超過閾值則產生“局部脫扣”信號。 這些信號經過光纖I/O總線被送往其它序列進行邏輯處理

4、從而完成以下功能：反 應堆緊急停堆，汽機剎車，啟動專設安全設施和支持系統(tǒng)?？偣灿邪藗€停堆斷路器（分為四組，分別由四個序列控制），布置成四取二邏輯，任何兩個序列同時產生停堆信號都將導致停堆。1.2 緊急停堆和專設安全系統(tǒng)設計反應堆保護系統(tǒng)按功能分為兩部分：觸發(fā)緊急停堆的部分；觸發(fā)專設安全設施動作的部分。兩部分功能在同一 IC系統(tǒng)中實現(xiàn)。保護系統(tǒng)監(jiān)測的每個保護參數(shù)（溫度、壓力等），由3或4個傳感器測量， 它們在分隔的機柜中處理，并由不同的電源供電。緊急停堆邏輯的邏輯處理在四個序列中實現(xiàn)，采用失電動作的原則。在每個 序列內，對來自四個序列的“局部脫扣”信號進行 2/4邏輯處理，四個停堆序列 的自動停

5、堆信號作用于本序列對應的停堆斷路器的失壓線圈和分勵線圈上，從而打開停堆斷路器。在控制室設置兩個停堆按鈕用于觸發(fā)手動停堆指令。手動停堆 信號同樣作用于停堆斷路器的失壓線圈和分勵線圈。專設安全設施的邏輯處理也在四個序列中實現(xiàn)。在每個序列內，對來自四個 序列的“局部脫扣”信號進行 2/4邏輯處理后產生一個系統(tǒng)級的專設安全設施 驅動信號。這個信號被送往優(yōu)先級邏輯處理模塊進行優(yōu)先級處理后再輸出到對應 的被驅動設備專設安全設施系統(tǒng)邏輯與緊急停堆邏輯相比，有兩點不同之處:1）專設安全設施裝置的驅動器需要一個持續(xù)的保護動作觸發(fā)信號（維持觸 發(fā)后的狀態(tài)）。而對于緊急停堆來說，只要停堆斷路器有極短時間的釋放，控制

6、 棒就能下落，停閉反應堆。在有些情況下，專設安全設施裝置的驅動器經過規(guī)定 的時間以后，又允許恢復到觸發(fā)前的狀態(tài)，以便操縱員進行某些操作，使安全系 統(tǒng)重新組態(tài)。2）專設安全設施驅動系統(tǒng)送到驅動器的控制信號是有電動作的。專設安 全設施驅動系統(tǒng)邏輯的輸出以及輸出到安全設施驅動器的控制信號采用的是有 電動作的原則。采用有電動作的原則是因為專設安全設施驅動器的動作通常是需 要有電源驅動的，同時也考慮到驅動器的虛假觸發(fā)可能會損壞設備。反應堆保護系統(tǒng)的功能不僅有自動控制功能，也包含有關的手動控制功能。 其中的自動控制功能在反應堆的各種工況條件下為反應堆提供保護和監(jiān)測功能。 在某些工況下，當某些保護參數(shù)不具備

7、投入條件時， 設計有運行旁通功能。同時, 按照標準規(guī)范的要求，為每一個安全動作設計直接的手動操作裝置從而提供手動 控制的能力。2 技術特點模塊式小型堆的設計以現(xiàn)有壓水堆技術為基礎，滿足現(xiàn)行有效的核安全法規(guī) 及導則的要求，同時參照國際原子能機構所頒布的有效安全標準的要求，具備嚴重事故預防與緩解措施；同時吸收福島核電站事故的經驗反饋， 考慮應對福島核 電站事故的相關改進和措施。綜合對國內M310堆型以及AP1000保護與安全監(jiān)測系統(tǒng)的設計總結和比 較，得出以下結論：M310堆型保護系統(tǒng)設計結構嚴謹、可靠，但是其系統(tǒng)結構與采用第3代核電技術的模塊式小型堆堆型的工藝系統(tǒng)不宜匹配；AP1000是三 代非

8、能動電廠的典型代表，其保護系統(tǒng)結合了所采用的DCS平臺的特點，在保護系統(tǒng)的結構和設計上有較大變化。 它們有各自的特點，考慮到模塊式小型堆的 堆型新增了三代核電廠的功能要求，所以在設計上更多的借鑒于AP1000。在系統(tǒng)設計上，針對小堆自身特點，考慮在 AP1000的基礎上進行保護系統(tǒng) 的設計，主要涉及保護參數(shù)的選取、保護系統(tǒng)結構的設計，保護邏輯的設計、系 統(tǒng)接口設計等?？紤]到模塊式小型堆堆型較小，相對于AP1000的系統(tǒng)設計，模塊式小型堆的自動卸壓系統(tǒng)由四級卸壓改為了三級卸壓，并取消了對應的卸壓閥和隔離閥的設置。在停堆邏輯的設計上，對AP1000三代核電技術的反應堆保護系統(tǒng)中停堆邏輯進行了改進，進一步完善了系統(tǒng)設計。3總結模塊式小型堆反應堆保護系統(tǒng)設計充分利用了數(shù)字化技術所帶來的優(yōu)勢，提 高了整個電廠的安全性和經濟性，達到了三代核能系統(tǒng)的安全要求，并為我國數(shù) 字化