核电厂仪表和控制系统纵深防御与多样性分析

时中政 魏绍帅

摘 要：核电厂仪表和控制系统中，纵深防御与多样性是安全性能的主要决定因素。对于纵深防御系统与多样性两者相结合运用的情况来看，通过对二者进行单独的分析并找出独特的技术来进行结合，运用在核电厂仪表和控制系统中是非常重要的，通过充分发挥纵深防御与多样性的优势，全面提高核电厂仪表和控制系统的性能，将先前的一些故障进行排除。本文主要通过分析核电厂仪表和控制系统纵深防御与多样性，以此来实现上述目的。

关键词：核电厂;仪表和控制;纵深防御;多样性

引言

核电厂仪表和控制系统中的安全方面，纵深防御与多样性占据了主要的部分。其中纵深防御与多样性的组成主要包括为相关的设计者，组织人员以及相关设备等等。通过运用纵深防御与多样性的功能来确保在事故发生的情况下能够做到将事故的安全隐患降到最低或是将事故进行有效的解决。纵深防御的范围涉及到整个核电厂，当核电厂的任意地方出现事故时，纵深防御能够及时有效的处理问题。作为核电厂仪表和控制系统安全的重要组成部分，纵深防御系统在设计的过程中必须遵循着D3设计准则。本文对于纵深防御系统的分析将建立在D3的相关规定之中。

1 D3技术分析

D3技术主要由两种成分组成，分别是纵深防御和多样性。D3技术只有当两种成分都完全具备时，才能够充分发挥出自身的作用。纵深防御指的是一种保护的屏障，当核电厂产生核泄漏等现象时，纵深防御的屏障会充分发挥出它的保护作用，尽可能的将核能源阻挡在屏障之外。只有当屏障受损或是破裂时，核泄漏才有可能危害到人的生命安全，或是对环境造成危害。多样性指的是D3技术具有多重特点，主要还是针对于防护措施上有着较多的不同，能够较好的应对多种情况的发生。除此之外，D3技术还有备用功能。备用功能是建立在D3技术失效的情况下发挥作用的。D3技术有可能会因为设备的老化或是设备的损坏，在意外发生的过程中，无法正常运行设备来阻止隐患，这时候D3技术的备用功能就能够发挥作用了。备用技术通过启动冷却堆芯等设备来对有关的反射性物质进行短暂性的阻止，在阻止过程中能够给到足够的时间让相关的技术设备恢复正常，以此来阻止核泄漏等事故的發生。[1]

多样性则是对纵深防御的一种加强。纵深防御是一项较为单一的防御措施，而多样性是建立在纵深防御的基础上进行开发的。多样性能够很好的应对不同的突发事故。多样性中有着较为先进的传感器，传感器通过对与故障的识别，判断出故障的类型，系统会根据故障的类型来提供最优质的解决方案。但是就我国当前的技术来看，多样性的识别能力仍然存在不足，对于较为细分化的故障判断会存在一定的误差，不过这些误差能够在后期的筛选中进行弥补。同时，多样性也是防止潜在故障发生的一项手段。

2 D3在I&C系统中的应用分析

2.1纵深防御应用分析

在实现控制系统功能时，通常是通过非安全级的电厂控制系统进行完成的。这个控制过程一般是让电厂在正常的工作状态下让电厂保持在稳定正常的限制范围中，同时在电厂工作时对电厂进行密切监测。在发现电厂的工作状态出现了较大的变化且远离了正常工作时的限制，就可以通过控制系统通过一定的方式对电厂的工作进行修正以让电厂能够正常的运转，同时还能防止安全措施RT和ESF被启动。反应堆的停堆层的功能实现需要依靠安全级的反应堆的停堆系统中的RT来完成;并且，非安全级的多样化驱动系统也能够为停堆层提供RT功能的自动化服务。通过此防御层，虽然能够通过反应堆的保护系统以及多样化驱动系统来达到防御层的功能，但是两者之间来达到RT目的的方式有着较大的不同，这个现象表面了多样性的原则，在这里，通过设计的多样性以及信号的多样性等，让安全级的反应堆停堆系统里的ESF驱动来完成安全设施的驱动系统层的功能;并且，多样化的驱动系统还能够帮助一些指定的ESF部件来驱动子设备，以达到自动进行驱动的功能，此功能的实现多样性的原则。[2]

2.2多样性应用分析

2.2.1系统间多样性应用分析

关于电厂的控制系统、反应堆保护系统以及多样化的驱动系统使用的是经过分析制造的专业传感器，这些传感器之间存在着不同，以让各个系统能够在信息采集上具有更出色的能力以适应所面临的工作，而传感器将所采集到的有关信号发送到自动逻辑单元中进行分析处理，再让执行器进行控制，把重要的信号发送至主控室中去处理。在电厂的控制系统中的所有数据以及反应堆保护系统的一些数据都是利用数据通信网来传递的，再通过控制室堆这些数据来完成非安全级的显示。主控制室中会安装有安全级的显示设备，以让反应堆保护系统能够在控制室中能够显示。为让已有的设备能够得到较大效率的适应，需要让反应堆保护系统将收集并且处理后的数据传递给电厂控制系统中的安全级传感器。关于多样化驱动系统，是一种独立的系统，它所能完成的传感器的数据采集工作以及对数据的处理能力等工作都与其它系统相互独立。[3]

2.2.2功能中多样性应用分析

多样性一般是应用在安全级别的功能当中的，尤其是RT功能中，多样性得到了非常好的利用。RT中的功能是让反应堆能够进行及时的引入次临界状态，同时保持有充足的RT裕量，而RT的能够使将控制棒通过一定的方式插入堆芯中。[4]

3 结束语

按照NUREG/CR6303里的要求，对核电厂的I&C系统纵深防御以及多样性的应用探究，得出了相关的结论，在进行设计的环节中将D3的设计应用到其中是非常有帮助的一种做法。在核电站的I&C系统中可以将多重屏障和多样化的系统设备以及功能进行设置，以让核电厂能够拥有较高的安全能力，避免核电厂存在着隐患导致之后发生重大事故，并且系统还能够让核电厂拥有更好的使用能力，提高所产生的经济效果，不仅让核电厂更加安全，降低了危险发生的可能性，改降低了对自然环境的破坏。

参考文献：

[1]NUREG/CR6303-1994Methodforperformingdiversityanddefense-in-depthanalysisofreactorsystems[S].1994.

[2]HAF102-2004核动力厂设计安全规定[S]·2004.

[3]HAD102.14-1988核电厂安全有关仪表和控制系统[SJ.1988.

[4]林诚格.非能动安全先进核电厂AP1000[M].北京：原子能出版社，2008：375-379.

（中国核电工程有限公司华东分公司 调试部，浙江 嘉兴 314000）