探究反應堆冷卻劑系統分布式故障診斷技術

白 旋,王江洪,翟巴菁（中廣核工程有限公司陽江項目部,廣東 陽江 529941）

探究反應堆冷卻劑系統分布式故障診斷技術

白 旋,王江洪,翟巴菁
（中廣核工程有限公司陽江項目部,廣東 陽江 529941）

摘 要：核電作為一種安全、清潔、經濟的能源，已經被越來越多的國家接受和使用。相比于普通電站而言，核電站的結構更加復雜，一旦出現故障或者事故，可能會導致放射性物質的泄露，引發極其嚴重的后果。本文主要針對反應堆冷卻劑系統故障，對分布式故障診斷技術的應用進行了闡述。

關鍵詞：反應堆冷卻劑；系統分布式故障；診斷技術

0 前言

在核電應用過程中，安全問題始終是人們關注的重點，一旦核電站出現故障，輕則影響其正常運行，重則引發極為惡劣的事故，影響社會的穩定和人們的生命財產安全。因此，做好核電站的安全管理，強化故障檢測和診斷工作，避免故障和事故的發生，是需要重點關注的問題。本文以核電站反應堆冷卻劑系統為對象，以分布式故障診斷技術為依據，開發出了相應的分布式故障診斷系統，希望能夠為核電站的安全運行提供良好保障。

1 分布式故障診斷技術概述

分布式故障診斷技術，主要是將各個設備的診斷系統集合在一起，在其獨立診斷出相應的結果后，對結果數據進行匯總，由系統進行深入的整合分析，得到更加準確、更加合理的診斷成果。這種診斷方法能夠在充分發揮各個系統獨立診斷能力的同時，對其診斷結果進行綜合分析，從而起到更好的診斷效果，增加診斷的準確性和系統的智能性。

2 反應堆冷卻劑系統

簡單來講，反應堆冷卻劑系統就是驅使冷卻劑按照特定的管線循環，帶走系統中多余的熱量。其主要功能包括：

（1）熱量傳遞：熱量的傳遞是反應堆冷卻劑系統的首要任務，主要是通過在系統中循環流動的冷卻劑，不斷帶走系統運行過程中產生的熱量，實現堆芯的冷卻；

（2）中子慢化劑：冷卻劑為輕水，能夠將裂變產生的快中子減速成熱中子，維持鏈式裂變反應，同時能夠起到反射層的作用，將堆芯泄露的部分種子反射回來；

（3）壓力控制：壓力控制功能主要是利用系統中設置的穩壓器，實現對于冷卻劑壓力的有效控制，提升系統運行的可靠性，防止堆芯中發生影響燃料元件傳熱的偏離泡核沸騰現象；

從上述功能可以看出，在整個核電站中，反應堆冷卻劑系統是至關重要的組成部分，其運行質量直接關系著核電站的運行安全。因此，強化安全管理，做好冷卻劑系統故障的診斷、分析和處理，是非常重要的。

3 分布式故障診斷系統設計

分布式故障診斷系統（RCSDFDS）的設計，主要包括以下幾個步驟：

3.1 任務分解

在分布式故障診斷系統中，任務分解是首先環節，是系統得以可靠運行的基礎和前提。主要是結合相關理論知識，按照特定的原則，將診斷任務進行分解，然后對每一個子任務進行求解。任務分解的主要作用，是通過對問題的分解，降低求解難度，主要分解方法包括三種，分別是基于系統功能、基于系統結構以及基于時間的任務分解。

從系統結構層面，可以將反應堆冷卻劑系統分為冷卻劑泵、穩壓器、蒸汽發生器等，其各自的功能不同，發生的故障不同，對于故障診斷技術的需求也有所不同。對此，可以按照基于系統結構的方法，對故障診斷任務進行分解，通過分別求解以及匯總求解的方式，得出相應的結論。

3.2 任務分配

任務分配包括了動態分配和靜態分配兩種基本策略，前者是指在系統運行過程中，結合具體的問題，將任務分配到不同的子系統中，同時對子系統任務進行相應的動態調整，使得系統的負載能夠實現均衡性；后者則是指在系統設計階段，就對任務進行分配，各個子系統在運行中處理自己分配到的任務，一般在任務運行完成前不會出現變更。相比較而言，靜態分配策略更加方便，同時能夠提高系統的實時性，減少系統運行過程中的任務分配以及子系統相互通信的時間。因此，從實時性故障診斷的需求出發，這里采用靜態分配策略。

3.3 綜合求解

在分布式故障診斷系統中，故障診斷方法是多種多樣的，能夠適應各種不同的場合。但是在實際應用中，這些方法雖然能夠起到一定的作用，但是也都存在相應的局限性，因此，應該對其得出的初步結論進行綜合求解，提高診斷結果的準確性，這也是分布式診斷策略的重要組成部分。

這里引入D-S證據理論，進行相應的綜合求解，其基本思想在于，結論融合單元從故障信息表中，讀取每一個診斷單元得出的初步診斷結果，然后對這些結果進行集中分析，如果同一個故障存在兩種以上的診斷結果，則運用D-S規則，對不同的診斷結果進行相應的數據融合，得出相對均衡的結果；如果同一個故障只有一個診斷結果，則直接保持該診斷結果即可，然后，將最終診斷結果存入故障信息表中，并在人機交互界面上通過數據、圖表等形式顯示出來。

3.4 應用效果

針對反應堆冷卻劑系統中比較常見的蒸汽發生器U型管破裂事故，對分布式故障診斷系統的實際應用效果進行測試。實驗結果表明，在穩態工況下，分布式診斷策略能夠快速、準確地對故障進行診斷，并且及時顯示出來，滿足了故障診斷實時性、可靠性的要求。同時以，對于危害相對較小的故障，系統可以在設備自身報警前做出相應的診斷，從而為操作人員提供充足的反應時間，方便故障的緩解或者消除。對于多重故障，系統同樣能夠給出準確的診斷結果。

4 結語

總而言之，在核電站中，反應堆冷卻劑系統屬于一回路中的核心系統，其運行質量直接影響著整個核電站系統的安全穩定運行。本文針對反應堆冷卻劑系統故障，結合分布式故障診斷技術，提出了一種分布式故障診斷系統，經測試，該系統能夠有效滿足故障診斷實時性和準確性的要求，從而保障冷卻劑系統的穩定和安全。

參考文獻：

[1]閆修平.反應堆冷卻劑系統分布式故障診斷技術研究[D].哈爾濱工業大學,2008.

[2]閆修平,彭敏俊,成守宇.分布式故障診斷策略及其在核電站中的應用[J].核動力工程,2009,30(02):99-103.

[3]劉永闊,謝春麗,成守宇,夏虹.核電站分布式智能故障診斷系統研究與設計[J].原子能科學技術,2011,45(06):689-694.

作者簡介：白旋（1987-），男，陜西綏德人，本科，工程師，研究方向：核島水系統調試技術。