1E级堆芯探测器组件类设备EMC鉴定研究

杨 锴,陈 智

(1.上海工业自动化仪表研究院有限公司，上海 200233；2.上海发电设备成套设计研究院，上海 201112;3.国家能源核电站仪表研发(实验)中心，上海 200233)

1E级堆芯探测器组件类设备EMC鉴定研究

杨 锴1,3,陈 智2

(1.上海工业自动化仪表研究院有限公司，上海 200233；2.上海发电设备成套设计研究院，上海 201112;3.国家能源核电站仪表研发(实验)中心，上海 200233)

自从2011年福岛核事故之后，中国全面叫停了新的核电项目建设审批。直至2012年10月通过了《核电安全规划(2011～2020 年)》和修订了《核电中长期发展规划(2011～2020 年)》，我国才逐步恢复核电建设项目的审批工作。核电作为能源行业中的清洁能源，是未来发展进步的必经之路。由于福岛核事故的发生，所有重启后的核电厂对于安全性达到了前所未有的高严谨度。在电气仪控领域，电磁兼容也被提升到了最高等级。随着电磁兼容的要求越来越严格，针对特殊类产品还未完全制定出相应的电磁兼容试验要求与内容。通过研究RG1.180、IEC、MIL-STD-461E、RCC-E等标准及文献，确定了1E级堆芯探测器组件设备鉴定要求，制定了电磁兼容(EMC)试验的内容。针对此类特殊产品进行了试验的细化与要点剖析，为今后国产化1E级堆芯探测器组件类设备鉴定提供参考。

新能源； 核电； 核岛； 堆芯探测组件； EMC； 纵深防御； 可靠性

0 引言

1E级堆芯探测器组件是核电厂核岛内的关键组成部分之一，依靠堆芯探测器，可测得中子温度以及压力容器中的水位等关键参数。日本福岛核事故后，核电厂电气仪控设备的鉴定一度搁置，对核电厂安全问题也更加重视。为避免重蹈福岛覆辙，须对一切电气及仪控类产品进行最全面的试验，其中就包括EMC试验。堆芯探测器组件虽然自身为无源设备，但是考虑到其位置的特殊性，即连接反应堆内外的电气设备，故对其规范了一套EMC试验要求，为核电厂未来的安全性提供了一定保障[1]。

1 设备鉴定

1.1 设备鉴定定义

设备鉴定本义是指对设备产生然后保持证据的过程，即对设备进行一系列模拟实际各种可能遇到的最恶劣情况的干扰，并确保该设备依然可以正常执行其自身所有功能的过程。该过程所产生的证据用来确保核电厂设备能在其预期的任意时刻投入运作，并满足系统所需性能要求，从而确保核电厂的安全运行。

设备鉴定实际上是一个证明安全重要系统和设备具备所需安全功能的过程，完整且严格的设备鉴定应该是选定某设备样品后一次性完成并通过所有试验与验证，中途不得更换设备[2]。

1.2 EMC设备鉴定意义

核电厂的设备故障分为随机偶然性故障和共因故障。随机偶然性故障是无法预测或者预防的，为了应对随机偶然性故障，必须对核电厂的安全级设备实施冗余和多样化配置。但是如果存在共因故障机理，也就是那些可能引起核电厂设备集体性群发故障的机理，则可能会造成冗余和多样化配置失效，对核电厂的安全构成威胁。

设备鉴定的重点是针对可能导致设备共因故障的机理，对设备的可靠性进行验证，避免共因故障导致核电厂冗余的、多样化的安全措施失效。与此同时，单一故障准则是核电厂核反应堆安全纵深防御的核心根基。所以设备鉴定的目标是：验证并显示核电厂安全重要设备在其预期的鉴定合格寿命内，不存在因设计、制造缺陷，或者存储、运输、安装、调试或使用不当所造成的可能导致设备共因故障的缺陷或失效机理，从而为单一故障准则、冗余度、独立性准则等安全准则在核电厂安全重要系统中的有效实施，提供了高可信度的保障[3]。

2 EMC试验

2.1 试验内容

EMC鉴定试验应该依照RG1.180导则中的要求进行，该导则包括发射试验和抗扰度试验两大类。

在发射试验方面，堆芯探测器组件主要用来传输液位和中子等信号，设备本身为无源器件，不会产生任何低频或者高频的传导与空间发射干扰。此外，堆芯

探测器组件外部电路与机柜等其他设备均隔离，不会形成对其他系统或者设备不利的发射干扰。综上所述，堆芯探测器组件在工作条件下，不存在显著的传导或辐射机理，可以不必进行发射试验。

在抗扰度试验方面，低频传导抗扰度试验应用于电源线，而堆芯探测器组件没有电源线，因此可以不必进行此项试验[4]。电快速瞬变脉冲群试验和浪涌试验在大多数情况下适用于有源类产品，无显著机理表明堆芯探测器组件在传输信号中会发生浪涌和瞬变等情况，因此可以不必进行这两项试验[5]。验收准则根据鉴定大纲中的要求来确定。

综上所述，堆芯探测器组件类设备EMC试验的具体试验项目及试验等级如表1[6]所示。

表1 堆芯探测器组件类设备EMC试验

2.2 注意点与应对方法

设备一般分为探测器本体和电缆型通信线。在安全壳内，探测器组件电缆型通信线一般分为两段：第一段路径从探测器组件端部的电气接插件开始，沿堆顶电缆桥架敷设，连接到对应的连接板；第二段路径从连接板开始，沿安全壳内的电缆桥架敷设，连接到对应的电气贯穿件。由此可见，设备一般较长，并且有多处物理连接端口。由于EMC试验不像环境试验等可以一次性覆盖整套设备，有一定的特殊性、指向性，故针对此类设备，需注意以下两点测试细节[7]。

①堆芯探测器组件大部分为金属制材料，但在部分连接端口附近有一些非金属材料。同时由于有连接部分，连接端口相对比较敏感，所以在CS114、CS115、CS116、RS101的试验中需要将耦合探头额外贴近或者夹在连接部分进行测试。在IEC61000-4-2试验中，需要对静电枪顶在连接部分进行额外测试，从而尽可能严谨地验证设备的可靠性。

②堆芯探测器组件及通信线在组成一套完整设备时长度较长。在进行RS103试验时，很容易忽视样品的长度问题。根据MIL-STD-461E的5.19.3.3 章节，当设备超过3 m时，需分段进行测试。对于堆芯探测器组件及通信线设备需要格外重视，在实际应用中，堆芯探测器组件的工作长度可达十多米。

3 结束语

综上所述，1E级设备应当被视为核电厂中最为重要的一类设备。我国奉行在确保安全的基础上高效发展核电的方针，“十三五”规划中也明确提出了未来要以新能源为主要发展方向。AP1000核电厂以其先进的非能动安全特性，将成为我国未来核电建设的主要堆型之一[7]。而后续国产化CAP1000和CAP1400的设备鉴定也是箭在弦上。针对此类特殊无源产品，提出了最符合实际情况的EMC鉴定项目与鉴定细节，更加规范化了核电设备的EMC鉴定要求，为我国今后CAP系列国产化核电设备鉴定提供了有力支持[8]。

[1] 俞高伟,胡子婴,吴珂科,等.AP1000中压电气贯穿件合格鉴定电气试验要求[J].发电设备，2013，27(2):142-144.

[2] 李琦,杜建勇,柳琳琳,等.AP1000主控室设备抗震鉴定试验研究[J].核技术，2013，36(4)：21-23.

[3] 顾申杰.核电厂1E级电气设备环境鉴定[J].核安全，2015(2):31-40.

[4] 郑开云.AP1000核电设备鉴定试验探讨[J].发电设备，2014，28(3):154-159.

[5] 李明成,林建,付明星,等.核电厂1E级充电器及逆变器设备鉴定方案的研究 [J].核安全，2014，13(2):76-82.

[6] U.S Nuclear Regulatory Commission.Office of Nuclear Regulatory Research.RG 1.180-2003 Guidelines for Evaluating Electromagnetic and Radio-Frequency Interference in Safety-Related Instrumentation and Control Systems[S].Washington,D.C:U.S.Nuclear Regulatory Commission,2003.

[7] 缪鸿兴.AP1000先进核电技术[J].自动化博览，2009(8):32-35.

[8] 胡亚蕾.第三代核电技术-非能动安全先进核电站AP1000[J].科技咨询，2010(9):118.

Research on the EMC Identification for Class 1E Reactor Core Detection Components and Equipment

YANG Kai1,3,CHEN Zhi2

(1.Shanghai Institute of Process Automation Instrumentation Co.,Ltd.,Shanghai 200233，China；2．Shanghai Power Equipment Research Institute,Shanghai 201112，China;3.National Energy Research Development & Test Center for I&CS in Nuclear Power Plants,Shanghai 200233,China)

Since the Fukushima nuclear accident in 2011,the projects of constructing new nuclear power had not been approved in China until October 2012.In October 2012,the "Nuclear Power Safety Planning (2011 ～ 2020)" was adopted;in addition,the "Nuclear Power Long-term Development Planning (2011 to 2020)" was revised;then,the approval of projects for constructing nuclear power has been gradually resumed in our country.Nuclear power,as the clean energy in energy industry,is the only way for future development and progress.Due to the nuclear accident of Fukushima,the security of all the nuclear power plants after restart has reached an unprecedented high degree of rigorous.In the field of electrical instrument and control,electromagnetic compatibility (EMC) has also been elevated to the highest level.Along with the requirements of electromagnetic compatibility become stricter;the corresponding requirements and contents of the tests of EMC have not been fully developed for special products.Through studying RG1.180,IEC,MIL-STD-461E,RCC-E and other standards and literatures,the identification requirements for Class 1E reactor core detection components and equipment are determined,and the contents of the EMC tests are formulated.For these special products,the tests are refined,and the key points are analyzed;thus the reference for identification of localized Class 1E reactor core detection components and equipment is provided.

New energy; Nuclear power; Nuclear island; Reactor core detection component; EMC; Defence in depth; Reliability

杨锴(1989—)，男，学士，助理工程师,主要从事电磁兼容与安全方向的研究。E-mail:241886157@qq.com。

TH86;TP2

A

10.16086/j.cnki.issn1000-0380.201704023

修改稿收到日期：2016-11-20