核电厂安全喷淋专设控制的可靠性研究

发布时间：2020-04-08 23:49

【摘要】：近年来,伴随着全球常规能源的资源紧缺和环境污染等问题,核电技术作为一种清洁、高效的新兴能源,已逐步在我国乃至世界各地开始全面的推广和应用。但伴随着产生热能动力源的核裂变反应,核电厂在运行过程中将会产生大量的放射性裂变产物,如果这些放射性物质释放到大气环境中,就会给社会和公众带来严重的危害性。因此,在实际的工程应用过程中,如何保证电站的安全可靠性成为大家共同关注的问题。同时,随着数字化仪控系统DCS平台近年来在核电领域的广泛发展,基于安全级DCS平台搭建的反应堆保护系统和专设安全设施系统成为核电厂事故工况下实施预防和保护的重要措施和手段。而安全喷淋控制功能作为其中的一项重要专设安全动作,其对事故后缓解安全壳超温、超压,降低放射性物质浓度等都具有十分重要的作用。因此,分析该安全喷淋专设控制的可靠性对于核电机组的稳定运行和安全保护具有十分重要的意义。本文首先从安全性和可用性两个角度对安全喷淋专设控制的功能需求开展分析,基于工程应用中可能存在的安全喷淋控制拒动以及安全喷淋控制误动的实际问题,确认开展安全喷淋控制可靠性分析的主要方向。接着,针对产生安全喷淋控制信号指令的数字化仪控系统的结构组成及具体对象,开展必要的特性分析。同时,根据控制系统主要特性,如单一故障准则要求、冗余配置CPU以及故障监测与自诊断功能等,针对安全喷淋控制可靠性分析,开展传统分析方法和STPA分析方法的适用性分析,确定用于后续具体工程问题分析解决的主要方法。随后,针对安全喷淋的拒动控制和误动控制,分别运用STPA方法对于拒动、误动的具体工程问题逐步开展相应的可靠性分析。从全厂事故序列的角度分析拒动对其可靠性的影响,从不同程度工况的角度分析误动对其可靠性的影响,以此得出STPA分析中首先需要确定的不期望损失。同时,通过对当前设计中已存在的用于防止安全喷淋拒动和误动的相关设计方案的分析,为具体STPA分析中筛选主要潜在因素提供必要的参考依据。然后,首次尝试在核电厂安全喷淋专设控制上运用STPA可靠性分析方法,基于拒动和误动两方面不同的工程实践问题,分别绘制出相应的控制结构图,也分别创建了对应的过程模型。之后,针对控制动作中的危险动作以及其产生的潜在原因,继续开展逐层逐步的列表分析。在分析得出导致拒动或误动发生的主要潜在原因后,再针对各项因素可能存在的优化改进空间进行了必要性和可行性的考虑判断。最终结合STPA的可靠性分析的结果给出了具体的、可供实施的改进方案和建议,并通过传统PSA分析方法得到的验证数据对其实施效果和推广价值进行了必要的分析确认。通过本文的分析研究工作,不仅通过拒动、误动两个方面的工程安全性和可用性角度逐层对核电厂安全喷淋专设控制的可靠性开展了全面而系统的剖析;同时,首次尝试运用系统理论过程分析方法STPA开展核电厂安全喷淋系统的可靠性分析,这为工程应用中开拓新的可靠性分析方法、实现STPA的工程应用提供了良好的示范、积累了实践的经验;而且,基于本次可靠性分析的结果,为方案的优化改进提供了有效可行的建议,这也有助于进一步提高安全喷淋系统控制功能正确执行的可靠性,从而为核电厂的安全稳定运行提供有力的保证。
【图文】：

功能图,安全壳喷淋系统

第 7 页图 1-1 安全壳喷淋系统简图Fig.1-1 The diagram of the EAS system从上述功能图可知，安全壳喷淋专设控制系统在执行喷淋过程中，为了进一步提高安全壳喷淋系统的除碘能力，会在喷淋溶液中添加注入具有较高腐蚀性的化学溶剂氢氧化钠（NaOH），，其也可用于中和事故工况下注入到安全壳内的硼酸溶液。如果由于错误的控制指令导致系统在未发生事故或者不需要安喷功能的情况下，发生误触发喷淋的动作，则有可能会导致高腐蚀性的化学溶剂氢氧化钠溶液喷洒在正常运行的工艺设备上，造成设备的不必要损坏，进而影响到核电机组的日常稳定运行，对电站的可用性造成不可挽回的影响。因此，对其相关控制环节的防误动设计开展分析，也是确保核电厂稳定运行，减少非计划停堆，提供电

安全壳喷淋系统

图 2-1 安全壳喷淋系统流程简图Fig.2-1 The simple diagram of EAS system同时，针对每个系列的关键重要设备等供电也进行了相应的冗余设置，分别由不同两条供电线路进行供电（如分属两列的喷淋泵 EAS001PO 和 EAS002PO 分别是由 LHA 和 LHB 供电的）。而且，为了保证独立性原则，防止火灾等灾害的影响，除了两列之间的部分共用设备，其他分属两个系列的设备均被布置在不同房间，以进行有效的实体（物理）隔离。该系统主要的设备清单可参见下表 2-1 中所列设备，表2-1 安全喷淋系统的主要设备列表Table 2-1 The equipments list of the EAS system设备名称 A 列配置 B 列配置安全喷淋泵 EAS001PO EAS002PO
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM623

【参考文献】