核電站儀表控制系統(tǒng)體系研究

商海龍 周 鵬

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核電站儀表控制系統(tǒng)體系研究

商海龍 周 鵬

福建福清核電有限公司，福建 福州 350318

闡述了中國現(xiàn)役核電站儀表控制標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀，對國內(nèi)外核電站的最新安全關(guān)鍵儀表控制體系標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了簡要說明及分析，在此基礎(chǔ)上提出并闡述了壓水堆核電站的安全關(guān)鍵儀表及控制體系結(jié)構(gòu)。

核電站；儀表；控制系統(tǒng)；體系

1 我國核電標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

1.1 核電標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展歷程

我國核電站相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定始于1980年，在我國第一座核電站——秦山核電站項目的推進(jìn)下，我國開始制定了相關(guān)的國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。隨著標(biāo)準(zhǔn)不斷完善及改進(jìn)，截止到2016年，我國已制定出了440多個核電標(biāo)準(zhǔn)，其中80%為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，20%為國家標(biāo)準(zhǔn)。在這些標(biāo)準(zhǔn)中，絕大部分為和核島有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，對于常規(guī)島標(biāo)準(zhǔn)的制定，通常是依據(jù)現(xiàn)行的常規(guī)電力標(biāo)準(zhǔn)及電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)來制定的[1]。

1.2 核電標(biāo)準(zhǔn)存在問題

在前期的核電站建設(shè)中，對于技術(shù)路線的選擇，存在著派系之爭。由于大部分標(biāo)準(zhǔn)是由國外引進(jìn)的，我國在核電站建設(shè)中，以往對標(biāo)準(zhǔn)的制定都是現(xiàn)用現(xiàn)編，導(dǎo)致我國核電標(biāo)準(zhǔn)體系不完善、不統(tǒng)一，標(biāo)準(zhǔn)容易出現(xiàn)重復(fù)、矛盾，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)滯后于新技術(shù)的發(fā)展速度。

1.3 核電標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

在國家能源局的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)、組織、協(xié)調(diào)下，由一批專業(yè)技術(shù)人員對我國現(xiàn)行的440多條核電標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，在修訂的過程中廣泛參照了國外先進(jìn)核電站所采用的標(biāo)準(zhǔn)，制定出了《壓水堆核電廠標(biāo)準(zhǔn)體系表》。

2 核電站關(guān)鍵儀表及控制系統(tǒng)

2.1 安全關(guān)鍵儀表及控制系統(tǒng)體系概述

核電站安全關(guān)鍵儀表及控制系統(tǒng)簡稱儀控系統(tǒng)，指的是系統(tǒng)誤動作或故障可使廠區(qū)工作人員、公眾收到放射性照射威脅及預(yù)防預(yù)計時間導(dǎo)致不可控事件發(fā)生的一種儀控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含安全系統(tǒng)及安全有關(guān)儀控系統(tǒng)兩個部分[2]。

安全系統(tǒng)顧名思義，指的是保障核電站安全性方面的系統(tǒng)，它用來保障核電站反應(yīng)堆能在任何情況下快速安全的停止；安全有關(guān)儀控系統(tǒng)指的是安全系統(tǒng)以外的其他重要安全儀控系統(tǒng)。

2.2 核電站安全關(guān)鍵儀表控制系統(tǒng)功能

核電站儀控系統(tǒng)涵括了所有核島系統(tǒng)，其組成結(jié)構(gòu)如圖1。

核電站儀控系統(tǒng)主要是在電廠的日常運轉(zhuǎn)、預(yù)計事件過程中或發(fā)生后實現(xiàn)其自身重要安全防護(hù)功能，包括過程自動檢測、過程控制及自我保護(hù)。

自動檢測功能：對核電站各個運行環(huán)節(jié)各種工況下的參數(shù)進(jìn)行檢測、記錄、顯示，對出現(xiàn)異常工況參數(shù)時進(jìn)行報警。

過程控制功能：對維持核電站安全正常運行的各種變量進(jìn)行自動控制，使得各種變量值在設(shè)定的安全值范圍內(nèi)。

自我保護(hù)功能：儀控系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，自動觸發(fā)反應(yīng)堆急停命令，同時啟動專用安全設(shè)施投入運行。

3 標(biāo)準(zhǔn)編制策略

3.1 標(biāo)準(zhǔn)體系適用性

我國現(xiàn)行的核電站儀控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)主要是由國際標(biāo)準(zhǔn)（IEC標(biāo)準(zhǔn)）轉(zhuǎn)變來的，該標(biāo)準(zhǔn)體系主要用于常規(guī)模擬變量儀控系統(tǒng)、數(shù)字化模擬系統(tǒng)。IEC標(biāo)準(zhǔn)代表了國際上核電項目建設(shè)的最新、最先進(jìn)水準(zhǔn)，與我國壓水堆核電工程的建造情況相符[3]。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)體系范圍

標(biāo)準(zhǔn)體系包括根據(jù)縱深防御安全原理確定的核電廠安全層次的所有重要安全儀控系統(tǒng)（包括動力源供給系統(tǒng)）在設(shè)計、建造和運行方面及安全相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，涵蓋了核功率（中子注量率）監(jiān)控、工藝過程和設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)控、輻射監(jiān)測這三大領(lǐng)域的重要安全儀控系統(tǒng)[4]。

3.3 采標(biāo)策略

鑒于對以上國際主流的核電儀控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系的分析，參照我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀，在日后修訂、完善我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)時，主要的采標(biāo)方式為：首先采用國際標(biāo)準(zhǔn)（IEC標(biāo)準(zhǔn)），以美國國家標(biāo)準(zhǔn)（IEEE標(biāo)準(zhǔn)、ISA標(biāo)準(zhǔn)）和法國電氣制造標(biāo)準(zhǔn)（RCC-E標(biāo)準(zhǔn)）為輔。

4 標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)

依據(jù)國外先進(jìn)核電站的標(biāo)準(zhǔn)體系，結(jié)合我國核電站儀控系統(tǒng)的特點及經(jīng)驗，儀控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)被分為4個層面：第一層面，儀控系統(tǒng)的設(shè)計、制造、運作方面能否滿足核電站的安全標(biāo)準(zhǔn)，該層面是根本；第二層面，該層面儀控系統(tǒng)設(shè)計中的安全標(biāo)準(zhǔn)，是對第一個層面的細(xì)化；第三層面，該層面的安全性要求可以不和第一層面有直接關(guān)聯(lián)，但是要與第二層面的具體要求中的內(nèi)容有關(guān)聯(lián)系，有協(xié)調(diào)性；第四個層面，就是對組成安全儀控系統(tǒng)的軟件、硬件設(shè)備的質(zhì)量要求、鑒定，安裝，運維方面的標(biāo)準(zhǔn)。

2009年由國家能源局頒布發(fā)行的《壓水堆核電廠標(biāo)準(zhǔn)體系》中，共有680個標(biāo)準(zhǔn)，其中關(guān)于安全儀控系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)有170項。這170項安全儀控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)中，現(xiàn)行的有40項，正在修訂中的標(biāo)準(zhǔn)有15項，待修訂的標(biāo)準(zhǔn)有47項，待制定的標(biāo)準(zhǔn)有68項。

5 結(jié)語

我國現(xiàn)在的儀控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系是一種開放式體系，在滿足我國二代核電機(jī)組設(shè)計、建設(shè)、運行的過程中參照國際標(biāo)準(zhǔn)對我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)不斷進(jìn)行著完善，為我國第三代核電機(jī)組的設(shè)計、建造提供更好的設(shè)計依據(jù)。

[1]王海濤，劉奮飛.淺談我國核電中長期發(fā)展規(guī)劃[J].中國核電技術(shù)展，2014（12）：24-29.

[2]王壽君.三代核電自主化依托項目的工程建造管理模式[J].中國核電，2015（1）：35-38.

[3]劉志濤.我國核電標(biāo)準(zhǔn)體系存在的問題及可能的解決方案[J].中國國防工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化論壇，2014（12）：35-39.

[4]張志勇.中國核電標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展與體系建設(shè)[J].中國核電，2016（21）：26-29.

Plant Instrumentation Control System Research

Shang Hailong Zhou Peng

Fujian Fuqing Nuclear Power Co., Ltd., Fujian Fuzhou 350318

This paper expounds the active nuclear instrument control standard present situation in our country, based on the latest nuclear power plant at home and abroad the latest security key instrument control system standard system has carried on the brief description and analysis, on the basis of this puts forward and expounds the key instrument of PWR nuclear power plant safety and control architecture.

nuclear power plant; instrument; control system; system

TM623

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1009-6434（2017）02-0109-02