核電廠安全運行對策研究

馮獻靈，薛廣宇

（海南核電有限公司，海南海口 570100）

0 引言

目前，核電廠安全運行問題主要體現(xiàn)在3 個方面：第一，核泄漏安全問題。第二，核電廠發(fā)電系統(tǒng)設備故障問題。第三，核電廠安全監(jiān)督管理問題。在簡述這3 種問題的基礎上綜合探討解決對策，希望能為核電廠安全運行管控工作提供參考方案。

1 核電廠安全運行問題

（1）核泄漏安全問題。核能是一種重要能源，有效利用核能發(fā)電能夠有效緩解電力資源短缺問題，滿足國民經濟發(fā)展和正常生活對電力資源的需求。核能發(fā)電與其他常規(guī)能源相比，具有特殊性，即核能發(fā)電存在放射性問題，一旦發(fā)生放射性核泄漏問題，必然導致較大規(guī)模的社會影響，甚至威脅國民的生命安全與健康。

（2）核電廠發(fā)電系統(tǒng)設備故障問題。核電廠發(fā)電需要運用各種系統(tǒng)設備，發(fā)揮所有系統(tǒng)設備功能方能確保核電廠安全穩(wěn)定運行。然而，設備在長期運轉中難免會發(fā)生各類故障，如果不能及時發(fā)現(xiàn)潛存的問題必然會滋生更大的安全隱患。其次，雖然核技術以及對應的工藝技術水平有了長足發(fā)展，但與俄羅斯、美國等發(fā)達國家相比，某些設備的自動化技術還存在一定的差距，系統(tǒng)可能無法及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，某些關鍵設備出現(xiàn)安全故障后，會導致整個核電站的發(fā)變電系統(tǒng)癱瘓。

（3）核電廠安全監(jiān)督管理問題。核電廠積極響應WANO（World Association of Nuclear Operators，世界核電運營者協(xié)會）的各項標準和要求，努力提高核電廠運行指標，但是部分核電廠的安全監(jiān)督管理機制還存在一定的漏洞，某些安全監(jiān)督管理職責不是足夠明確，核電安全監(jiān)督管理部門設置與結構組成也待優(yōu)化，使得核電廠安全監(jiān)督管理工作存在一定問題。

2 核電廠安全運行對策

2.1 全方位監(jiān)測、控制核泄漏問題

全方位監(jiān)測、控制核泄漏安全問題，確保核電廠的安全穩(wěn)定運行，必須利用先進的技術，全面掌握設備的各種工況，獲取所有有效信息，通過分析和判斷，發(fā)現(xiàn)是否存在核泄漏與核輻射安全隱患。目前，將物聯(lián)網系統(tǒng)與核能發(fā)電管理相結合，有助于準確獲取核電廠運行信息，并通過信息分析了解是否存在安全隱患。物聯(lián)網是將信息感知、傳遞、識別、分析、測控等功能均連接于互聯(lián)網平臺，從而實現(xiàn)信息智能化識別管理目標。從宏觀層次來看，物聯(lián)網的特征體現(xiàn)在3 個方面：全面性感知，可靠性傳遞，做好設施處理。物聯(lián)網層次結構主要分為三層，分別是應用層、網絡層和感知層，其中，應用層的主要功能是智能應用、環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)監(jiān)控功能；網絡層的三大功能是信息識別、信息轉換和通信網絡功能；感知層是具備傳感器技術和短距離傳輸網絡功能。在信息時代，全球都在用物聯(lián)網技術來交流信息、完成各種通信活動。從技術集成角度來看，物聯(lián)網這種集成技術融合了信息感知、信息識別、信息傳遞、信息分析和信息測控技術等優(yōu)勢。在核電廠安全運行管理工作中全面應用物聯(lián)網技術可以在第一時間內感知核電系統(tǒng)設備運行工況安全與否，及時將信息傳遞給安全管理總系統(tǒng)，并由總系統(tǒng)下達指令。

此外，當前有不少核電廠賦予了總系統(tǒng)較為全面的安全管理功能。從基礎視角來看，執(zhí)行核電站安全管理工作的系統(tǒng)平臺是應急管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要是由地理信息系統(tǒng)、三維建模工具和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組合而成。其中，GIS（Geographic Information System，地理信息系統(tǒng)）是一種存儲、分析、顯示和管理地理空間數(shù)據(jù)信息的軟件，該系統(tǒng)主要功能包括實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的可視化、存儲數(shù)據(jù)信息、做好空間分析等，將該系統(tǒng)應用于核電廠應急系統(tǒng)中能夠對核電廠安全運行實施全方位監(jiān)測與分析，及時發(fā)現(xiàn)潛在的風險因素，尤其是核泄漏問題。三維建模工具Sketch Up是一套3D 繪圖軟件，能夠驅動核電廠應急系統(tǒng)構建完善的三維模型，并通過模型分析了解核電廠運行狀況。而且，Sketch Up具備豐富的網絡模型資源，工作人員可以根據(jù)實際需求選擇直接調用、插入和修改三維模型。目前，核電廠應急系統(tǒng)主要包括三種數(shù)據(jù)庫——空間數(shù)據(jù)庫、模型數(shù)據(jù)庫和基礎數(shù)據(jù)庫，這三種數(shù)據(jù)庫功能各異、互相作用，從而能全面監(jiān)測核電廠的運行狀況，判斷是否存在核泄漏問題。

2.2 做好核電廠發(fā)電系統(tǒng)設備安全維護管理工作

做好核電廠發(fā)電系統(tǒng)設備安全維護管理工作，首先要定期檢測系統(tǒng)設備，及時消除故障隱患。其次，要將安全自動化管理技術植入發(fā)電系統(tǒng)設備之中，同時，要充分利用電子信息技術大力加強核電廠電力系統(tǒng)自動化建設，不斷優(yōu)化電力系統(tǒng)自動化功能，全方位構建電力系統(tǒng)信息化管理平臺，以此實現(xiàn)核電站電力自動化系統(tǒng)安全管理。從整體結構來看，優(yōu)化電子信息技術在電力自動化系統(tǒng)中的應用方案，加強電力系統(tǒng)自動化建設，必須堅持五項基本原則：

（1）安全性原則。該原則要求在設計核電站電力自動化系統(tǒng)與信息化管理平臺的過程中，應嚴格遵守《電力行業(yè)信息系統(tǒng)安全等級保護基本要求》和《電力二次系統(tǒng)安全防護規(guī)定》，加強核電站自動化系統(tǒng)設備和信息化管理平臺的安全性，充分借助電子信息技術、大數(shù)據(jù)技術、人工智能技術、計算機自動化技術、網絡安全防護技術和云計算技術防止信息化管理平臺及其網絡系統(tǒng)被非法入侵。而且，在設計和安裝軟件系統(tǒng)的過程中，應著重加強安全防御設置，完善安全登錄與數(shù)據(jù)安全管理系統(tǒng)，做好數(shù)據(jù)保密工作，優(yōu)化縱向防御模式，做好故障現(xiàn)場維持工作與最小特權分撥工作，及時隔離故障區(qū)。

（2）總體結構設計原則。在設計電力自動化系統(tǒng)管理平臺的過程中，必須充分借助電子信息化技術和人工智能技術對該管理平臺系統(tǒng)進行總體設計，然后，依次做好平臺系統(tǒng)設計、模塊設計、重要基礎設計、監(jiān)測布局設計和軟硬件配置設計等工作，從而全面實現(xiàn)電力系統(tǒng)管理平臺自動化與信息化。

（3）功能化設計原則。設計師應注重優(yōu)化核電站電力自動化系統(tǒng)管理平臺功能，做好各項功能模塊的技術研發(fā)工作，結合標準要求，適當拓展業(yè)務，加強軟硬件設備的開放性、通用性和標準性，擴大硬件存儲容量，優(yōu)化軟件接口，以此促進系統(tǒng)升級與數(shù)據(jù)信息共享。

（4）通信保障自動化原則。設計師應根據(jù)本地電網布局、建筑分布結構、氣候特色、風力等級和風力資源容量構建電力自動化通信網絡，科學配置通信網，并借助中心服務器促進平臺網絡的互聯(lián)性，以此實現(xiàn)信息共享。

（5）拓展性原則。該原則要求在設計電力系統(tǒng)自動化管理平臺的過程中秉承模塊化思想，充分利用OOP 技術，依次設計分層結構，提前預留接口，這樣方能全面優(yōu)化電力系統(tǒng)自動化管理平臺的內聚性能與耦合性能，加強電力自動化系統(tǒng)架構的拓展能力。再次，發(fā)揮電子信息技術在電力自動化系統(tǒng)中的應用價值，必須依次做好電力自動化系統(tǒng)配置工作，實現(xiàn)配網自動化、電力資源調度自動化和變電站自動化。

實現(xiàn)配網自動化必須充分利用自動化控制技術、計算機網絡技術和信息傳輸安全管理技術，同時，根據(jù)電力資源安全生產與傳輸順序優(yōu)化電網系統(tǒng)，運用遠程控制技術對輸電過程進行自動化調整，確保輸電量與需求量的一致性，以此降低能耗。而且，要對變壓器、輸電線纜進行優(yōu)化，配置電子信息化設備以便于實現(xiàn)電力系統(tǒng)設備運行的自動化監(jiān)管。

實現(xiàn)電力資源調度自動化，必須以人工調度為基礎，科學設計自動化電網調度模式，改善電網信息采集功能、傳輸功能和控制功能，運用人機聯(lián)動化管理措施調控電力資源調度工作，自動分析用電信息和輸電信息，制定合理的輸電方案。

實現(xiàn)核電廠發(fā)電設備安全自動化，則必須充分利用電子信息技術改良自動化設備，完善電力資源生產模式與傳輸模式，科學調整變電站重要設備，通過優(yōu)化線纜提升電力資源傳輸效率，確保用電與輸電安全質量。與此同時，核電廠工作人員應充分借助電子信息技術、計算機網絡技術、遠程監(jiān)控技術和通信技術對核能輸變電工作進行全方位控制，從而全面提升核電廠發(fā)電設備運行的自動化效果，做好核電廠安全監(jiān)督工作，維持輸變電的穩(wěn)定性與安全性。

目前，電力系統(tǒng)自動化與信息化管理系統(tǒng)主要有三大分支系統(tǒng)，分別是監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)信息查詢系統(tǒng)，這三大分支系統(tǒng)所安置的位置各不相同，因此，能夠互相獨立，發(fā)揮各自的功能，不會互相影響。電力系統(tǒng)自動化與信息化管理系統(tǒng)會對這三大分支系統(tǒng)進行統(tǒng)一化管理，獲取所有信息，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)資源和指令的安全輸送。需要注意的是，不同分支系統(tǒng)通常是由不同廠家所設計，因為各廠家所參考的說明書和行業(yè)協(xié)議存在差異，所以后期設計的系統(tǒng)兼容性不盡相同，這樣必然會影響各系統(tǒng)信息的共享和無障礙交流。對此，當代核電廠大多引進了Web 服務軟件，從而成果開發(fā)了綜合性服務管理平臺，能夠有效促進不同分支系統(tǒng)的數(shù)據(jù)溝通與共享。當前Web 服務軟件是借助SOAP 技術來收集各區(qū)域核電廠的原始數(shù)據(jù)信息，同時，Web 服務軟件能夠制定并執(zhí)行同一化標準，完成不同系統(tǒng)、不同區(qū)域的數(shù)據(jù)處理工作。此外，Web 技術能實現(xiàn)多種操作系統(tǒng)與通信協(xié)議的同步使用，確保數(shù)據(jù)信息的安全傳輸，不會影響各分支系統(tǒng)的獨立功能。

2.3 健全核電廠安全監(jiān)督管理機制

確保核電廠安全運行，必須結合時代發(fā)展趨勢和國際上最先進的安全管理標準要求來不斷健全和完善核電廠安全監(jiān)督管理機制，細化核電廠安全監(jiān)督管理制度，規(guī)范核電廠安全操作行為，建立標準的核輻射安全管理目標，將群體輻射目標控制在合理可行的最低范圍內。其次，要借助遠程監(jiān)控設備全面監(jiān)督核電廠的工作流程，以便于及時發(fā)現(xiàn)安全隱患問題。再次，核電廠必須充分利用“同行評估”和“經驗反饋”等管理模塊，發(fā)現(xiàn)自身安全監(jiān)督管理工作方面的不足之處，向最優(yōu)秀的電廠學習，時刻以提高核電廠的安全穩(wěn)定運行能力為己任。

3 結束語

全面做好核電廠安全監(jiān)督管理工作，避免出現(xiàn)安全隱患，規(guī)避核泄漏和設備故障問題，核電廠應充分利用先進的技術全面監(jiān)督核能發(fā)電工作，獲取所有信息，及時發(fā)現(xiàn)核泄漏與輻射安全隱患；定期檢測系統(tǒng)設備，及時消除設備故障隱患，將安全自動化管理技術植入發(fā)電系統(tǒng)設備之中以便于實現(xiàn)設備安全管理；健全核電廠安全監(jiān)督管理機制，全方位落實安全管理工作。