時中政 魏紹帥

摘 要：核電廠儀表和控制系統(tǒng)中，縱深防御與多樣性是安全性能的主要決定因素。對于縱深防御系統(tǒng)與多樣性兩者相結(jié)合運(yùn)用的情況來看，通過對二者進(jìn)行單獨(dú)的分析并找出獨(dú)特的技術(shù)來進(jìn)行結(jié)合，運(yùn)用在核電廠儀表和控制系統(tǒng)中是非常重要的，通過充分發(fā)揮縱深防御與多樣性的優(yōu)勢，全面提高核電廠儀表和控制系統(tǒng)的性能，將先前的一些故障進(jìn)行排除。本文主要通過分析核電廠儀表和控制系統(tǒng)縱深防御與多樣性，以此來實(shí)現(xiàn)上述目的。

關(guān)鍵詞：核電廠;儀表和控制;縱深防御;多樣性

引言

核電廠儀表和控制系統(tǒng)中的安全方面，縱深防御與多樣性占據(jù)了主要的部分。其中縱深防御與多樣性的組成主要包括為相關(guān)的設(shè)計者，組織人員以及相關(guān)設(shè)備等等。通過運(yùn)用縱深防御與多樣性的功能來確保在事故發(fā)生的情況下能夠做到將事故的安全隱患降到最低或是將事故進(jìn)行有效的解決。縱深防御的范圍涉及到整個核電廠，當(dāng)核電廠的任意地方出現(xiàn)事故時，縱深防御能夠及時有效的處理問題。作為核電廠儀表和控制系統(tǒng)安全的重要組成部分，縱深防御系統(tǒng)在設(shè)計的過程中必須遵循著D3設(shè)計準(zhǔn)則。本文對于縱深防御系統(tǒng)的分析將建立在D3的相關(guān)規(guī)定之中。

1 D3技術(shù)分析

D3技術(shù)主要由兩種成分組成，分別是縱深防御和多樣性。D3技術(shù)只有當(dāng)兩種成分都完全具備時，才能夠充分發(fā)揮出自身的作用?？v深防御指的是一種保護(hù)的屏障，當(dāng)核電廠產(chǎn)生核泄漏等現(xiàn)象時，縱深防御的屏障會充分發(fā)揮出它的保護(hù)作用，盡可能的將核能源阻擋在屏障之外。只有當(dāng)屏障受損或是破裂時，核泄漏才有可能危害到人的生命安全，或是對環(huán)境造成危害。多樣性指的是D3技術(shù)具有多重特點(diǎn)，主要還是針對于防護(hù)措施上有著較多的不同，能夠較好的應(yīng)對多種情況的發(fā)生。除此之外，D3技術(shù)還有備用功能。備用功能是建立在D3技術(shù)失效的情況下發(fā)揮作用的。D3技術(shù)有可能會因?yàn)樵O(shè)備的老化或是設(shè)備的損壞，在意外發(fā)生的過程中，無法正常運(yùn)行設(shè)備來阻止隱患，這時候D3技術(shù)的備用功能就能夠發(fā)揮作用了。備用技術(shù)通過啟動冷卻堆芯等設(shè)備來對有關(guān)的反射性物質(zhì)進(jìn)行短暫性的阻止，在阻止過程中能夠給到足夠的時間讓相關(guān)的技術(shù)設(shè)備恢復(fù)正常，以此來阻止核泄漏等事故的發(fā)生。[1]

多樣性則是對縱深防御的一種加強(qiáng)。縱深防御是一項(xiàng)較為單一的防御措施，而多樣性是建立在縱深防御的基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)的。多樣性能夠很好的應(yīng)對不同的突發(fā)事故。多樣性中有著較為先進(jìn)的傳感器，傳感器通過對與故障的識別，判斷出故障的類型，系統(tǒng)會根據(jù)故障的類型來提供最優(yōu)質(zhì)的解決方案。但是就我國當(dāng)前的技術(shù)來看，多樣性的識別能力仍然存在不足，對于較為細(xì)分化的故障判斷會存在一定的誤差，不過這些誤差能夠在后期的篩選中進(jìn)行彌補(bǔ)。同時，多樣性也是防止?jié)撛诠收习l(fā)生的一項(xiàng)手段。

2 D3在I&C系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

2.1縱深防御應(yīng)用分析

在實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)功能時，通常是通過非安全級的電廠控制系統(tǒng)進(jìn)行完成的。這個控制過程一般是讓電廠在正常的工作狀態(tài)下讓電廠保持在穩(wěn)定正常的限制范圍中，同時在電廠工作時對電廠進(jìn)行密切監(jiān)測。在發(fā)現(xiàn)電廠的工作狀態(tài)出現(xiàn)了較大的變化且遠(yuǎn)離了正常工作時的限制，就可以通過控制系統(tǒng)通過一定的方式對電廠的工作進(jìn)行修正以讓電廠能夠正常的運(yùn)轉(zhuǎn)，同時還能防止安全措施RT和ESF被啟動。反應(yīng)堆的停堆層的功能實(shí)現(xiàn)需要依靠安全級的反應(yīng)堆的停堆系統(tǒng)中的RT來完成;并且，非安全級的多樣化驅(qū)動系統(tǒng)也能夠?yàn)橥６褜犹峁㏑T功能的自動化服務(wù)。通過此防御層，雖然能夠通過反應(yīng)堆的保護(hù)系統(tǒng)以及多樣化驅(qū)動系統(tǒng)來達(dá)到防御層的功能，但是兩者之間來達(dá)到RT目的的方式有著較大的不同，這個現(xiàn)象表面了多樣性的原則，在這里，通過設(shè)計的多樣性以及信號的多樣性等，讓安全級的反應(yīng)堆停堆系統(tǒng)里的ESF驅(qū)動來完成安全設(shè)施的驅(qū)動系統(tǒng)層的功能;并且，多樣化的驅(qū)動系統(tǒng)還能夠幫助一些指定的ESF部件來驅(qū)動子設(shè)備，以達(dá)到自動進(jìn)行驅(qū)動的功能，此功能的實(shí)現(xiàn)多樣性的原則。[2]

2.2多樣性應(yīng)用分析

2.2.1系統(tǒng)間多樣性應(yīng)用分析

關(guān)于電廠的控制系統(tǒng)、反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)以及多樣化的驅(qū)動系統(tǒng)使用的是經(jīng)過分析制造的專業(yè)傳感器，這些傳感器之間存在著不同，以讓各個系統(tǒng)能夠在信息采集上具有更出色的能力以適應(yīng)所面臨的工作，而傳感器將所采集到的有關(guān)信號發(fā)送到自動邏輯單元中進(jìn)行分析處理，再讓執(zhí)行器進(jìn)行控制，把重要的信號發(fā)送至主控室中去處理。在電廠的控制系統(tǒng)中的所有數(shù)據(jù)以及反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)的一些數(shù)據(jù)都是利用數(shù)據(jù)通信網(wǎng)來傳遞的，再通過控制室堆這些數(shù)據(jù)來完成非安全級的顯示。主控制室中會安裝有安全級的顯示設(shè)備，以讓反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)能夠在控制室中能夠顯示。為讓已有的設(shè)備能夠得到較大效率的適應(yīng)，需要讓反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)將收集并且處理后的數(shù)據(jù)傳遞給電廠控制系統(tǒng)中的安全級傳感器。關(guān)于多樣化驅(qū)動系統(tǒng)，是一種獨(dú)立的系統(tǒng)，它所能完成的傳感器的數(shù)據(jù)采集工作以及對數(shù)據(jù)的處理能力等工作都與其它系統(tǒng)相互獨(dú)立。[3]

2.2.2功能中多樣性應(yīng)用分析

多樣性一般是應(yīng)用在安全級別的功能當(dāng)中的，尤其是RT功能中，多樣性得到了非常好的利用。RT中的功能是讓反應(yīng)堆能夠進(jìn)行及時的引入次臨界狀態(tài)，同時保持有充足的RT裕量，而RT的能夠使將控制棒通過一定的方式插入堆芯中。[4]

3 結(jié)束語

按照NUREG/CR6303里的要求，對核電廠的I&C系統(tǒng)縱深防御以及多樣性的應(yīng)用探究，得出了相關(guān)的結(jié)論，在進(jìn)行設(shè)計的環(huán)節(jié)中將D3的設(shè)計應(yīng)用到其中是非常有幫助的一種做法。在核電站的I&C系統(tǒng)中可以將多重屏障和多樣化的系統(tǒng)設(shè)備以及功能進(jìn)行設(shè)置，以讓核電廠能夠擁有較高的安全能力，避免核電廠存在著隱患導(dǎo)致之后發(fā)生重大事故，并且系統(tǒng)還能夠讓核電廠擁有更好的使用能力，提高所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效果，不僅讓核電廠更加安全，降低了危險發(fā)生的可能性，改降低了對自然環(huán)境的破壞。

參考文獻(xiàn)：

[1]NUREG/CR6303-1994Methodforperformingdiversityanddefense-in-depthanalysisofreactorsystems[S].1994.

[2]HAF102-2004核動力廠設(shè)計安全規(guī)定[S]·2004.

[3]HAD102.14-1988核電廠安全有關(guān)儀表和控制系統(tǒng)[SJ.1988.

[4]林誠格.非能動安全先進(jìn)核電廠AP1000[M].北京：原子能出版社，2008：375-379.

（中國核電工程有限公司華東分公司 調(diào)試部，浙江 嘉興 314000）