基于核電站仿真機(jī)的停堆過程RRA系統(tǒng)投運(yùn)操作考核系統(tǒng)的開發(fā)

李建緯 周文平 楊闊 董首男 張旭 石宸源

摘要：本論文研究的是通過C++計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，以visual studio作為開發(fā)環(huán)境，針對(duì)核電站冷停堆中余熱排出系統(tǒng)的投運(yùn)過程的模擬操作考核軟件，對(duì)操作人員的操作正確與否做出判斷并給出得分。該軟件可用于考核操作人員核電運(yùn)行的實(shí)際操作水平，不會(huì)產(chǎn)生資源浪費(fèi)，平臺(tái)適應(yīng)性廣，性能要求低，使教學(xué)與考核不受專用教室和計(jì)算機(jī)的限制。

關(guān)鍵詞：余熱排出系統(tǒng)，核電站仿真機(jī)

一、引言

核電教學(xué)仿真機(jī)可以真實(shí)模擬實(shí)際核電廠的運(yùn)行操作過程，操作人員可以實(shí)現(xiàn)核電站的啟動(dòng)和停堆模擬操作、正常運(yùn)行工況下功率調(diào)節(jié)的操作以及了解事故工況下反應(yīng)堆系統(tǒng)的整個(gè)事故序列的發(fā)生過程等。通過設(shè)定相關(guān)的操作流程，可以讓操作人員系統(tǒng)了解核電廠一、二回路各參數(shù)之間的相互影響過程，同時(shí)也可以了解各附屬安全設(shè)備投入運(yùn)行的條件及其在運(yùn)行過程中起到的作用。

在核電站冷停堆過程中，余熱排出系統(tǒng)（RRA）的投運(yùn)和正常運(yùn)行是極為重要的一環(huán)，因此本次研究針對(duì)的是對(duì)考核模擬操作核電站停堆的過程中余熱排出系統(tǒng)投運(yùn)過程。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)來看，該項(xiàng)目的考核往往有操作周期耗費(fèi)時(shí)間長(zhǎng)以及判定合格標(biāo)準(zhǔn)困難等問題，因此建立有效的考核系統(tǒng)對(duì)提高操作人員實(shí)際操作水平有著極高的重要性[1]。

二、余熱排出系統(tǒng)簡(jiǎn)介及投運(yùn)過程

余熱排出系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱余排）是用于冷停堆時(shí)排出堆芯余熱的系統(tǒng)，一回路輔助系統(tǒng)之一。余排的主要功能主要是在正常冷停堆當(dāng)反應(yīng)堆主冷卻劑系統(tǒng)的壓力和溫度分別達(dá)到2.5～3.0MPa和175～180℃時(shí)，把堆芯的余熱、裂變產(chǎn)物衰變熱以及系統(tǒng)內(nèi)介質(zhì)和設(shè)備顯熱，傳輸至最終熱阱，使反應(yīng)堆冷卻劑的溫度以一定速率降到并保持冷停堆或換料操作溫度。另外在換料開始時(shí)，余排會(huì)將含硼水輸入換料水池，換料結(jié)束后，再送回?fù)Q料水箱。發(fā)生失水事故時(shí)，余排兼作低壓安全注射部分，保證堆芯冷卻[2]。

在核電廠仿真的停堆模擬運(yùn)行過程中，需要利用二回路將一回路冷卻劑的平均溫度保持在 160℃到 180℃之間，調(diào)整旁排閥門的壓力整定值為0.7MPa，穩(wěn)壓器壓力轉(zhuǎn)換為自動(dòng)設(shè)置。當(dāng)一回路冷卻劑的平均溫度低于 180℃，壓力低于 2.7MPa 時(shí)，正式投入余排，關(guān)閉從化容系統(tǒng)流向余排的管道閥門，核對(duì)三個(gè)下泄孔板保持在開啟狀態(tài)，調(diào)節(jié)下游流量的壓力至1.5MPa，關(guān)閉余排的溫度調(diào)節(jié)閥，打開從余排與化容系統(tǒng)的連接管線，使余排的壓力升高，當(dāng)余排中的冷卻劑工作壓力接近化容系統(tǒng)時(shí)（約1.5MPa），關(guān)閉上述管線。

打開從一回路流向余排的管線，使冷卻劑直接流入余排，當(dāng)余排的壓力升高到與主系統(tǒng)相同時(shí)，啟動(dòng)余排泵，開始用余排降低一回路溫度，逐漸打開從余排流向化容的管線閥門，控制下泄流量逐漸達(dá)到 28m3/h，使冷卻后的冷卻劑流入化容控制系統(tǒng)。每當(dāng)熱交換器的上游溫度升高60℃時(shí)，切換一次余排泵;當(dāng)主系統(tǒng)冷卻劑與余排之間的溫差小于60℃時(shí)，打開直接流向安全注射系統(tǒng)的出口閥，將系統(tǒng)控制閥門置于自動(dòng)控制狀態(tài)，自動(dòng)完成后續(xù)降溫工作[3]。

三、RRA系統(tǒng)考核模擬

在操作人員完成模擬余排投運(yùn)的操作過程中，評(píng)定系統(tǒng)將會(huì)把信息與根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的操作標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比操作人員的操作（見表1），以此來得出每一個(gè)預(yù)設(shè)項(xiàng)目的得分和總評(píng)。考核模塊大致分為兩個(gè)部分：各系統(tǒng)操作模塊和操作步驟邏輯判斷模塊。各系統(tǒng)操作模塊包含五個(gè)操作面板，包括CORE、RCV、PZR、RRA、MS。操作邏輯考核模塊可以獲取上述五個(gè)模塊的各設(shè)備的狀態(tài)信息，同時(shí)儲(chǔ)存了從RRA投運(yùn)到冷停堆各歩驟的操作信息，當(dāng)確定其他模塊的信息與當(dāng)前步驟下的操作信息相符的時(shí)候，將會(huì)跳轉(zhuǎn)到下一步驟，并將這一信息傳遞給其他模塊[4]。

系統(tǒng)會(huì)將各個(gè)系統(tǒng)界面依次提供給操作人員進(jìn)行操作，通過判斷每一步操作是否符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)以及是否在規(guī)定步數(shù)內(nèi)完成，即時(shí)給出該系統(tǒng)操作分?jǐn)?shù)，考核模式界面（以PZR為例）見圖2。

四、結(jié)論

本文使用C++作為編程語(yǔ)言，以visual studio作為開發(fā)環(huán)境，開發(fā)了一款關(guān)于核電站冷停堆中余熱排出系統(tǒng)的投運(yùn)過程考核軟件，能夠?qū)τ脩舻牟僮髡_與否做出判斷，并給出得分。該軟件可以用于核電專業(yè)高校生以及核電站操作員對(duì)核電站運(yùn)行工作的學(xué)習(xí)，填補(bǔ)了初步進(jìn)行核電學(xué)習(xí)的高校生及核電站操作員培訓(xùn)在實(shí)驗(yàn)教學(xué)方面的空白，兼有教學(xué)功能，且教學(xué)模塊與考核模塊公用一套操作模擬與邏輯判斷系統(tǒng)，沒有冗余成分和資源浪費(fèi)，平臺(tái)適應(yīng)性廣，性能要求低，可以在絕大多數(shù)高校生的電腦上運(yùn)行使用，使教學(xué)與考核不受專用教室和計(jì)算機(jī)的限制。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧華.用于教學(xué)實(shí)習(xí)的核電站虛擬仿真系統(tǒng)[D].東南大學(xué)，2016.

[2]閻昌琪.核反應(yīng)堆工程（第2版）[M].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2014（02）.

[3]劉文學(xué).核電站反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)在線仿真研究[D]：哈爾濱工程大學(xué)，2008.

[4]郭江華，趙嘉泰.基于便攜平臺(tái)的核電仿真教學(xué)模式的研究與實(shí)踐[J].中國(guó)電力教育，2019（03）.