壓水堆核電站反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)投運(yùn)與退出方案論述

白杰，王博，姚興瑞 （遼寧紅沿河核電有限公司， 遼寧 大連 116001）

壓水堆核電站反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)投運(yùn)與退出方案論述

白杰，王博，姚興瑞 （遼寧紅沿河核電有限公司， 遼寧 大連 116001）

核電廠每個(gè)換料周期，機(jī)組需要下行進(jìn)行換料和大修，結(jié)束后再重新上行至正常運(yùn)行，這期間反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)需要投運(yùn)和退出。本文結(jié)合某壓水堆核電站反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方式，介紹了壓水堆核電站反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)投運(yùn)與退出的方案。

壓水堆；反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)

為了保證核安全與機(jī)組安全，核電廠設(shè)計(jì)有一套安全可靠的反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)（以下簡稱RPR系統(tǒng)）。在每一個(gè)換料周期，機(jī)組狀態(tài)將由正常運(yùn)行模式下行至換料停堆模式來進(jìn)行換料和大修，這期間為了避免保護(hù)誤動(dòng)，RPR系統(tǒng)需要退出。換料和大修結(jié)束后，機(jī)組再次上行，為了保證核安全和機(jī)組安全，RPR系統(tǒng)又需要投運(yùn)。保護(hù)系統(tǒng)的投運(yùn)和退出必須結(jié)合保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方式制定合理的方案。

1 壓水堆核電站反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方式

某壓水堆核電站RPR系統(tǒng)采用數(shù)字化控制系統(tǒng)，由三菱電機(jī)公司的MELTAC技術(shù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)，ATWT為保持與DCS的多樣化設(shè)計(jì)采用MELNAC模擬技術(shù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)。

RPR系統(tǒng)不僅包含了TT/RT/SI/CS/CIA/CIB等保護(hù)信號(hào)，其它如：LHA/B、DVK、堆芯飽和裕度計(jì)算、DVW、甩負(fù)荷/重帶載等的邏輯也在RPR系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。

體現(xiàn)在三菱電機(jī)的DCS中，MELTAC平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的RPR保護(hù)功能，主要有以下兩個(gè)途徑：

手動(dòng)硬件路徑：應(yīng)急停堆盤（ECP）—繼電器機(jī)柜（ARC）—SLC(優(yōu)選卡PIF)；自動(dòng)軟件路徑：RPC—ESFAC—SLC。圖1為某壓水堆核電站反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。

圖1 某壓水堆核電站反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 某壓水堆核電站反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)投退方案

根據(jù)該電站RPR系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式，確定RPR系統(tǒng)投退方案需要通過實(shí)施臨時(shí)控制變更（TCA）方式來完成，包括了軟/硬件的隔離與恢復(fù)。

機(jī)組下行時(shí)，根據(jù)機(jī)組下行的狀態(tài)與技術(shù)規(guī)范的要求確定RPR退出窗口，如果需要退出RPR保護(hù)功能，利用儀控專業(yè)制定的4個(gè)RPR-TCA進(jìn)行管理，即RPR-TCA-01/02/03/04。

機(jī)組上行時(shí)投運(yùn)RPR保護(hù)功能，通過拆除機(jī)組上存在的標(biāo)準(zhǔn)【RPR-TCA】，恢復(fù)保護(hù)系統(tǒng)的在線功能。利用同上的4個(gè)RPRTCA進(jìn)行管理。

2.1 RPR標(biāo)準(zhǔn)TCA

2.1.1 RPR-TCA-01

閉鎖主泵轉(zhuǎn)速低+P7跳GEW開關(guān)信號(hào)。

目的：防止主泵解列后，出現(xiàn)主泵轉(zhuǎn)速低+P7跳GEW開關(guān)信號(hào)，觸發(fā)孤島運(yùn)行。

實(shí)現(xiàn)方式：采用拆線方式。

2.1.2 RPR-TCA-02

（1） 通過自動(dòng)SI閉鎖鑰匙，閉鎖SI信號(hào)。

（2） 通過DAC機(jī)柜試驗(yàn)閉鎖開關(guān)閉鎖ATWT信號(hào)。

（3）退出SI、CS、CIA、CIB等保護(hù)信號(hào)。

目的：機(jī)組下行階段退出RPR保護(hù)信號(hào)，即閉鎖SI、CIA、CIB、CS、ATWT等相關(guān)信號(hào)，防止保護(hù)誤觸發(fā)。

實(shí)現(xiàn)方式：

（1）在1KCS101AR將RPA216/217CC置閉鎖位置；在1KCS102AR將RPB216/217CC置閉鎖位置。

（2）在1KCS301AR中，將試驗(yàn)開關(guān)置TEST位置。

（3）通過軟件內(nèi)強(qiáng)制信號(hào)，退出SI、CS、CIA、CIB等保護(hù)信號(hào)。

2.1.3 RPR-TCA-03

機(jī)組進(jìn)入MCS模式后，閉鎖SI啟動(dòng)RCV001/002/003PO和RIS001/002PO信號(hào)

目的：防止RCV泵和RIS泵誤啟動(dòng)。

實(shí)現(xiàn)方式：通過軟件內(nèi)強(qiáng)制信號(hào)實(shí)現(xiàn)。

2.1.4 RPR-TCA-04

退出防誤稀釋保護(hù)和閉鎖強(qiáng)迫循環(huán)喪失信號(hào)。

目的：機(jī)組下行階段，防止ADP（防誤稀釋保護(hù)）保護(hù)和強(qiáng)迫循環(huán)喪失保護(hù)誤動(dòng)。

實(shí)現(xiàn)方式：通過軟件內(nèi)強(qiáng)制信號(hào)實(shí)現(xiàn)。

2.2 RPR系統(tǒng)投運(yùn)步驟

2.2.1 RPR系統(tǒng)投運(yùn)的窗口

機(jī)組一回路滿水結(jié)束，穩(wěn)壓器人孔關(guān)閉后投運(yùn)。

2.2.2 投運(yùn)步驟

（1）反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)投運(yùn)前提條件確認(rèn)

· RPR保護(hù)投運(yùn)前，相關(guān)系統(tǒng)的TCA已經(jīng)清理，RPR保護(hù)投運(yùn)后存在的TCA不會(huì)造成設(shè)備誤動(dòng)或拒動(dòng)；

· 運(yùn)行檢查RPR沒有異常報(bào)警，否則通知儀控人員確認(rèn)；

· EAS125VR的實(shí)體隔離（根據(jù)實(shí)際機(jī)組狀態(tài)考慮是否實(shí)體隔離）；

· 確認(rèn)CIB信號(hào)不觸發(fā)，投保護(hù)不影響硼表；

· 運(yùn)行確認(rèn)GRE系統(tǒng)上沒有GRE022/023/024MP的工作，RPR投運(yùn)對(duì)GRE系統(tǒng)沒有影響；

· ETY101/102/103/104MP無檢修維護(hù)等工作票，且已經(jīng)工作正常；

· PTR水箱液位水位正常，滿足要求；

· 確認(rèn)RPR保護(hù)投運(yùn)條件已經(jīng)具備；

· 確認(rèn)無P7、P10和P16信號(hào)；

· 請(qǐng)運(yùn)行人員確認(rèn)ADT RCP 001已經(jīng)實(shí)施；

· 請(qǐng)運(yùn)行人員確認(rèn)TYPE B/C/G已經(jīng)實(shí)施；

· 請(qǐng)運(yùn)行人員確認(rèn)TCA-ASG-002已經(jīng)實(shí)施或者ASG001/002PO已經(jīng)實(shí)體隔離；

· 請(qǐng)運(yùn)行人員確認(rèn)安注信號(hào)已通過主控XRPR054KC/ XRPR254KC/XRPR354KC/XRPR454KC、XRPR056KC/ XRPR256KC/XRPR356KC/XRPR456KC閉鎖；

· 請(qǐng)運(yùn)行人員確認(rèn)沒有RPR/RPN/RCP系統(tǒng)相關(guān)工作；

· 請(qǐng)運(yùn)行人員確認(rèn)GSE（汽車保護(hù)系統(tǒng)）系統(tǒng)上沒有工作對(duì)RPR系統(tǒng)產(chǎn)生影響；

· 工作前與運(yùn)行操縱員確認(rèn)當(dāng)前機(jī)組狀態(tài)滿足RPR投運(yùn)條件，并須由值長、STA簽字確認(rèn)。

（2）下游實(shí)體隔離確認(rèn)

· 確認(rèn)工藝/電氣需要隔離的設(shè)備已經(jīng)實(shí)施實(shí)體隔離；

· GPA系統(tǒng)：通過TCA隔離主泵轉(zhuǎn)速低+P7信號(hào)跳GEW斷路器的指令；

· RGL（控制棒位和棒控系統(tǒng)）系統(tǒng)：與RGL系統(tǒng)負(fù)責(zé)人聯(lián)系確認(rèn)，RPR投運(yùn)不會(huì)對(duì)RGL產(chǎn)生影響，如果存在影響，則在RGL側(cè)進(jìn)行隔離；

· GSE系統(tǒng)：與GSE系統(tǒng)負(fù)責(zé)人聯(lián)系確認(rèn)，RPR投運(yùn)不會(huì)對(duì)GSE產(chǎn)生影響，如果存在影響，則在GSE側(cè)進(jìn)行隔離；

· GCT系統(tǒng)： 與GCT系統(tǒng)負(fù)責(zé)人聯(lián)系確認(rèn)，RPR投運(yùn)不會(huì)對(duì)GCT產(chǎn)生影響，如果存在影響，則在GCT側(cè)進(jìn)行隔離。

（3）上游保護(hù)信號(hào)核實(shí)與檢查

· 儀控人員逐個(gè)通道檢查RPR相關(guān)工藝系統(tǒng)的輸入信號(hào)，確認(rèn)現(xiàn)場傳感器信號(hào)的可用性。

（4）上游模擬量通道投運(yùn)后由操作員手動(dòng)閉鎖P11、P12相應(yīng)的安注信號(hào)。

（5）儀控人員隔離的RPR保護(hù)指令

· 通過TCA隔離主泵轉(zhuǎn)速低+P7信號(hào)跳主泵的安全級(jí)信號(hào)；

· 通過TCA隔離主泵轉(zhuǎn)速低+P7信號(hào)跳GEW斷路器的安全級(jí)信號(hào)（儀控DCS側(cè)隔離）；

· 確認(rèn)由儀控人員負(fù)責(zé)隔離的儀表TCA清單已經(jīng)正確實(shí)施。

（6）儀控人員恢復(fù)的RPR保護(hù)指令

· 核查甩負(fù)荷、帶載邏輯指令通道已全部投運(yùn)，保證柴油機(jī)為可靠備用電源；

· 恢復(fù)RPR保護(hù)輸出的安全級(jí)指令通道，恢復(fù)ESF內(nèi)TCA后核對(duì)相關(guān)的RPR報(bào)警，確認(rèn)無誤后恢復(fù)SLC內(nèi)TCA，RPR系統(tǒng)投運(yùn)連接。

RPR投運(yùn)后，運(yùn)行人員向相關(guān)部門發(fā)通告，相關(guān)人員在工作時(shí)要對(duì)風(fēng)險(xiǎn)充分認(rèn)識(shí)。涉及到RPR系統(tǒng)相關(guān)的工作，必須經(jīng)過安工、RPR系統(tǒng)負(fù)責(zé)人簽字。

2.2.3 RPR投運(yùn)的風(fēng)險(xiǎn)分析及防范措施

2.2.3.1 停堆誤觸發(fā)風(fēng)險(xiǎn)

RPR保護(hù)方案投入前，停堆斷路器實(shí)際處于斷開位置，P4信號(hào)已經(jīng)存在，RPR保護(hù)方案投入后，不存在RTB斷開的風(fēng)險(xiǎn)，即不存在該跳堆風(fēng)險(xiǎn)。

2.2.3.2 CPU斷電對(duì)RPR保護(hù)的TCA的影響

CPU斷電，將導(dǎo)致被強(qiáng)制的CPU內(nèi)的強(qiáng)制數(shù)據(jù)丟失，ESFAC、SLC內(nèi)的XDO、XDI點(diǎn)失去跟蹤，上電瞬間，XDO點(diǎn)通信會(huì)立即輸出。

（1）ESF、SLC單系斷電

單系失電后不影響正常功能。

（2）ESF雙系斷電

ESF雙系斷電后，下游SLC保持上一個(gè)狀態(tài)，斷電不會(huì)引起設(shè)備的誤動(dòng)?；謴?fù)上電前需要在SLC內(nèi)進(jìn)行設(shè)備級(jí)隔離，隔離之后恢復(fù)ESF的送電?；謴?fù)送電后確認(rèn)ESF內(nèi)SI（安全注入）、CIA、CS（安全噴淋）、CIB信號(hào)狀態(tài)，確認(rèn)與下游一致后，解除下游SLC內(nèi)隔離。

（3）SLC雙系斷電

SLC雙系失電，設(shè)備動(dòng)作到安全位?；謴?fù)送電后在SLC內(nèi)逐個(gè)確認(rèn)指令狀態(tài)與設(shè)備狀態(tài)的一致性，不一致的KIC操作消除偏差，之后方可確認(rèn)輸出按鈕。

2.2.3.3 平行冗余的CPU強(qiáng)制不一致的風(fēng)險(xiǎn)

（1）ESF/SLC并行冗余，強(qiáng)制的時(shí)候需要強(qiáng)制兩系CPU，如未同時(shí)強(qiáng)制，可能導(dǎo)致強(qiáng)制輸出不一致。

（2）強(qiáng)制的時(shí)候嚴(yán)格按照兩系均要強(qiáng)制的原則進(jìn)行，監(jiān)護(hù)人應(yīng)該認(rèn)真負(fù)責(zé)進(jìn)行監(jiān)護(hù)；

（3）強(qiáng)制完成后，在MELENS的TAG NO監(jiān)視畫面檢查兩個(gè)CPU的強(qiáng)制列表的狀態(tài)點(diǎn)的個(gè)數(shù)與狀態(tài)是否一致。

2.2.3.4 保護(hù)信號(hào)誤觸發(fā)造成損壞設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)

（1）明確需要工藝/電氣實(shí)體隔離的設(shè)備清單，由運(yùn)行人員明確設(shè)備，運(yùn)行人員實(shí)施隔離

（2）明確需要儀控人員通過隔離保護(hù)信號(hào)通道實(shí)現(xiàn)隔離的信號(hào)/設(shè)備清單，由運(yùn)行人員明確設(shè)備，儀控人員實(shí)施隔離

（3）確認(rèn)工藝/電氣實(shí)體隔離的設(shè)備清單和儀控隔離保護(hù)指令的清單，RPR保護(hù)投運(yùn)時(shí)完成設(shè)備、信號(hào)狀態(tài)確認(rèn)和簽字。

2.2.3.5 釋放下游保護(hù)通道，取消各RPR系統(tǒng)的TCA過程中保護(hù)誤動(dòng)作的風(fēng)險(xiǎn)

（1）在釋放下游保護(hù)通道、取消隔離之前，需要在線進(jìn)行檢查RPC中工藝參數(shù)的狀態(tài)，保證保護(hù)不觸發(fā)，同時(shí)在MELENS ESFAC上逐個(gè)核查保護(hù)信號(hào)狀態(tài)，確認(rèn)相關(guān)的RPR保護(hù)信號(hào)未觸發(fā)，確認(rèn)重要設(shè)備按照運(yùn)行人員需求已經(jīng)處于隔離狀態(tài)

（2）根據(jù)DCS平臺(tái)特性，由ESF至SLC由上至下的恢復(fù)TCA投運(yùn)保護(hù)

（3）執(zhí)行恢復(fù)隔離措施的工作期間，一人確認(rèn)、一人執(zhí)行、一人監(jiān)護(hù)。遵循TCA隔離操作單逐個(gè)信號(hào)進(jìn)行雙系恢復(fù)，確保相關(guān)隔離信號(hào)得到正確的恢復(fù)

（4）恢復(fù)TCA后，根據(jù)需要讓儀控人員通過隔離保護(hù)信號(hào)通道實(shí)現(xiàn)隔離的信號(hào)/設(shè)備清單在MELENS內(nèi)檢查投運(yùn)下的TCA隔離，確保兩系一致性。

2.2.3.6 上游信號(hào)誤動(dòng)引發(fā)的RPR系統(tǒng)誤動(dòng)作的風(fēng)險(xiǎn)及預(yù)防措施

（1）為保證RPR投運(yùn)期間上游信號(hào)的可靠性，在RPR保護(hù)投運(yùn)后由計(jì)劃部門發(fā)布RPR投運(yùn)的通知，相關(guān)信號(hào)通道上嚴(yán)禁作業(yè)；

（2）保護(hù)投運(yùn)期間禁止對(duì)RPR相關(guān)現(xiàn)場變送器和儀控機(jī)柜的各種工作。如必須檢查相關(guān)傳感器或控機(jī)柜相關(guān)工作，需要征得RPR負(fù)責(zé)人、安工、值長的同意，做好風(fēng)險(xiǎn)分析和隔離措施后方可進(jìn)行；

（3）由儀控人員每天定期檢查上游輸入信號(hào)和下游保護(hù)邏輯觸發(fā)信號(hào)的狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)通知當(dāng)班值長、安工、RPR負(fù)責(zé)人處理。

2.3 RPR系統(tǒng)退出步驟

2.3.1 RPR系統(tǒng)退出的窗口

機(jī)組MCS模式，穩(wěn)壓器開人孔后。

2.3.2 退出步驟

儀控人員重新提出TCA，按照儀控人員制定的RPR-TCA-01，RPR-TCA-02，RPR-TCA-03，RPR-TCA-04隔離RPR保護(hù)指令。

[1] Reactor Protection Cabinet Equipment Specification G_CFC. 安全級(jí)DCS設(shè)計(jì)文件[M]. 三菱電機(jī)株式會(huì)社. 2011, 3.

Discussion for the Scheme of Run and Stop of Reactor Protect System in Pressurized Water Reactor Nuclear Power Station

During every fuel cycle, the unit of nuclear power plant need back up for maintenance and fuel replacing. And then up and running again. In this phase, the reactor protect system need run and stop. The article discusses the scheme of run and stop of reactor protect system in one pressurized water reactor.

Pressurized water reactor; Reactor protect system

B

1003-0492(2015)12-0106-03

TP273

白杰（1983-）, 男, 四川射洪人，工程師，本科，2005年畢業(yè)于哈爾濱工程大學(xué)核工程與核動(dòng)力專業(yè)，現(xiàn)就職于遼寧紅沿河核電有限公司，從事安全級(jí)DCS控制系統(tǒng)維保工作。