孫紅芳

摘? 要：目前國內(nèi)正在運行的AP1000核電廠反應(yīng)堆保護系統(tǒng)的定期試驗存在數(shù)量多、執(zhí)行頻度過高、風(fēng)險大等問題，本文首先對定期試驗執(zhí)行現(xiàn)狀以及執(zhí)行風(fēng)險進行闡述，同時與同行電廠進行對比，對此提出了詳細的優(yōu)化方案并對其進行可行性分析，證明實施優(yōu)化方案后，對系統(tǒng)可靠性和電廠影響很小，因此建議進行優(yōu)化，減少電廠負擔(dān)，提高機組可靠性。

關(guān)鍵詞：定期試驗? 優(yōu)化? 可行性? 可靠性

中圖分類號：TM623.8 ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2020）07（a）-0073-03

Absrtact： At present， there are many problems in the periodic test of the reactor protection system of AP1000 nuclear power plant， such as large quantity， high frequency and high risk， at the same time， compared with other power plants in the same industry， the detailed optimization scheme is put forward and its feasibility is analyzed. It is proved that the implementation of the optimization scheme has little effect on the system reliability and power plant. Therefore， it is suggested to optimize and reduce the burden on power plants， improve unit reliability.

Key Words： Periodic Test; Optimization; Feasibility; Reliability

1? 引言

AP1000核電廠反應(yīng)堆保護系統(tǒng)在功率運行階段設(shè)計了多種類型的定期試驗作為保護系統(tǒng)連續(xù)在線診斷的補充，同時也為滿足電站技術(shù)規(guī)格書的要求，確保系統(tǒng)功能可用。根據(jù)目前的執(zhí)行情況，定期試驗內(nèi)容過多、頻度過高，對電廠造成很大負擔(dān)和潛在風(fēng)險。由于試驗將造成單通道真實觸發(fā)或者半通道真實觸發(fā)，導(dǎo)致部分安全功能符合邏輯降級，本文提出了具體的優(yōu)化方案以及可行性分析。

2? 定期試驗簡介

保護系統(tǒng)具有四個功能冗余的序列，每個序列配置一個維護與測試面板，具有測試信號注入、修改參數(shù)、置位和旁路以及顯示系統(tǒng)狀態(tài)的功能，用于系統(tǒng)維護和測試，驗證每個子系統(tǒng)信號處理和通信的正確性，是定期試驗主要執(zhí)行平臺。定期試驗包括Level 1、Level 2、Level 3三個層級，Level 1儀表回路測試周期為1個燃料循環(huán)，Level 3的系統(tǒng)邏輯響應(yīng)時間測試周期為4個燃料循環(huán)，設(shè)備接口模塊相關(guān)試驗周期為3個月和1個燃料循環(huán)。而對于Level 2短周期RT和短周期ESF試驗項目，內(nèi)容很多，它們均通過一系列的交疊試驗完成，驗證所有停堆和專設(shè)處理器、邏輯及通道的可靠性，包括36個試驗項目，其中16項RT處理器邏輯觸發(fā)試驗，8項ESF處理器邏輯觸發(fā)試驗，4項自動ESF停堆邏輯試驗，8項RT&ESF通道可運行試驗。短周期RT試驗頻度和技術(shù)規(guī)格書要求為通道運行試驗92d，RT處理器邏輯試驗92d;短周期ESF試驗頻度和技術(shù)規(guī)格書要求為通道運行試驗92d，ESF處理器邏輯試驗92d交錯。

3? 定期試驗執(zhí)行現(xiàn)狀

3.1 執(zhí)行風(fēng)險

目前國內(nèi)AP1000電廠根據(jù)上述頻度現(xiàn)場滾動執(zhí)行，通過執(zhí)行情況來看，未發(fā)生不滿足驗收準則的情況。保護系統(tǒng)設(shè)計大多數(shù)為四取二邏輯，試驗期間一個通道處于觸發(fā)狀態(tài)，該保護功能處于三取一模式，此時其他任何非測試通道由于故障或其他原因?qū)е碌姆乾F(xiàn)場真實狀態(tài)改變都可能使反應(yīng)堆停堆或ESF專設(shè)觸發(fā)，而且執(zhí)行完四個序列的試驗需30d，以92d的頻度來算，機組在正常運行期間有三分之一的時間處于三取一狀態(tài)，長時間的三取一狀態(tài)有悖于四取二的設(shè)計初衷。另外有一部分保護功能為二取一邏輯，試驗期間將導(dǎo)致功能不可用，因為為了避免設(shè)備真實觸發(fā)，試驗執(zhí)行期間需要將所有設(shè)備接口模塊置于LOCAL位置，從而失去了保護功能。

3.2 同行經(jīng)驗

經(jīng)調(diào)研，目前國內(nèi)其他核電廠（方家山、嶺澳二期）采用數(shù)字化保護系統(tǒng)的T1試驗測試周期為4個燃料循環(huán)，而AP1000的Level 1儀表回路測試周期為1個燃料循環(huán);T3試驗測試周期基本為2～3個月周期，與Level 3的設(shè)備接口模塊相關(guān)試驗周期為3個月基本一致。T2試驗周期與AP1000 Level 2試驗周期92d或92d交錯相比大多數(shù)為1個燃料循環(huán)，遠遠低于92d的頻率。

4? 優(yōu)化方案建議

由于保護系統(tǒng)是通過通道內(nèi)比較和通道間比較，對通道偏差進行判斷，超出設(shè)定范圍則產(chǎn)生報警。因此建議將具有交叉比較功能的參數(shù)，從通道檢查程序中刪除，這樣對監(jiān)督條目是沒有影響的。

另外，保護系統(tǒng)的自診斷功能（后面會進行闡述）是可以完全覆蓋通道運行測試項目的，原則上所有的通道可運行測試項目均可刪除，但為了保持技術(shù)規(guī)格書的完整性，對技術(shù)規(guī)格書的現(xiàn)有監(jiān)督項目進行保留，停堆和專設(shè)通道可運行試驗建議延長周期為24個月;停堆處理器和專設(shè)處理器試驗周期可以調(diào)整一致，延長周期為24個月，另外，對于目前以92d或者92d交錯為周期的RT和ESF試驗，定期檢查系統(tǒng)報警和軟件版本CRC編碼，確保系統(tǒng)軟硬件正確性。

停堆及專設(shè)功能響應(yīng)時間試驗建議選取部分典型的功能進行測試短周期的項目，儀表和設(shè)備響應(yīng)時間測試建議保留，機架響應(yīng)時間測試建議取消，對于每個在技術(shù)規(guī)格書中有SR要求的RT和ESF功能指定一個響應(yīng)時間值。這個值將與傳感器的響應(yīng)時間和現(xiàn)場設(shè)備的動作時間相加得出整個響應(yīng)時間。

對于ESF子系統(tǒng)驅(qū)動試驗需保留爆破閥驅(qū)動試驗、主泵斷路器驅(qū)動試驗、穩(wěn)壓器電加熱器斷路器驅(qū)動試驗、主給水泵和啟動給水泵斷路器驅(qū)動試驗、CIM對應(yīng)設(shè)備的正常設(shè)備狀態(tài)即為失效設(shè)備狀態(tài)的驅(qū)動試驗以及PXS、CVS部分設(shè)備驅(qū)動試驗。針對接口模塊的分析表明，僅數(shù)字量卡件存在部分特定地模式無法被自診斷覆蓋到，但是由于技術(shù)規(guī)格書中仍需要定期執(zhí)行手動開關(guān)驅(qū)動試驗，這些試驗可以覆蓋數(shù)字量卡件中潛在的無法被自診斷探測的故障模式。

5? 優(yōu)化可行性分析

5.1 數(shù)字化平臺軟件固化機制

AP1000的反應(yīng)堆保護系統(tǒng)為數(shù)字化系統(tǒng)，使用CPU或FPGA等邏輯組件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模擬電路，應(yīng)用軟件或門電路代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器陣列實現(xiàn)保護邏輯。傳統(tǒng)模擬器件的整定值會隨著時間推移出現(xiàn)漂移現(xiàn)象，需要在定期試驗中頻繁解決定值器漂移問題，而數(shù)字化的軟件固化后不會改變，不影響電廠運行裕量和安全性。

5.2 故障模式及自診斷能力

保護系統(tǒng)的處理器及通訊模塊都具備自診斷功能，處理器啟動時通過運行自檢程序?qū)?yīng)用軟件、處理器等進行驗證;初始化過程中，對處理器及系統(tǒng)的完整性進行自檢;應(yīng)用程序在運行過程中，周期性進行自診斷。各類故障均可通過自診斷報警向電廠人員提供指示。部分功能也可通過冗余信號比較或局部觸發(fā)得到異常報警。部分不能被探測（如隔離卡件）的故障模式主要與采集非安全級設(shè)備狀態(tài)反饋相關(guān)，用于輔助設(shè)備開展試驗，其故障不會直接影響保護系統(tǒng)安全功能喪失。

5.3 對系統(tǒng)可靠性的影響和對SPA的影響

定期監(jiān)督頻度為12個月時，系統(tǒng)可靠性指標(biāo)中RT拒動率為8.82E-07，誤動率為2.1E-12，ESF拒動率為5.33E-06，誤動率為3.18E-05;試驗頻度為24個月時，RT拒動率為2.66E-06，誤動率為2.1E-12，ESF拒動率為7.19E-06，誤動率為3.18E-05。系統(tǒng)的設(shè)計目標(biāo)為RT/ESF拒動率為1.2E-05，誤動率為0.002事件/年。

由此可以看出，實施定期試驗優(yōu)化方案后，RT和ESF功能的拒動率略有提高，但仍然滿足系統(tǒng)設(shè)計目標(biāo)，由于誤動率不涉及監(jiān)督頻度，因此優(yōu)化對誤動率沒有影響。堆芯損傷頻率和大量放射性釋放頻率，會有明顯上升，但是AP1000的設(shè)計特點決定了其基準很低，因此其增大的量也小于10-6堆年。

6? 結(jié)語

綜上所述，AP1000保護系統(tǒng)定期試驗?zāi)壳八嬖诘臄?shù)量多、頻度過高、監(jiān)督要求過于保守的問題，根據(jù)優(yōu)化方案的可行性分析結(jié)果來看，實施優(yōu)化后對系統(tǒng)可靠性和電廠PSA的影響很小，建議對其進行優(yōu)化，減少電廠負擔(dān)，提高機組可靠性。

參考文獻

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