核電廠地震自動停堆功能設計研究

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核電廠地震自動停堆功能設計研究核電廠正常運行期間發生地震，地震儀表系統的三軸向加速度儀將檢測的地震動加速度值與預先設定的閾值進行比較。如果加速度值超過閾值，則此加速度儀觸發送往多樣化驅動系統的地震停堆信號。多樣化驅動系統在接收到觸發信號後，經過符合邏輯運算後，最後發出送往反應堆棒控系統電源櫃的地震自動停堆觸發信號。

關鍵詞：核電廠；地震；自動停堆

目錄

案例背景介紹

1 引言

RG1.166核電廠地震前計劃和震後的及時操作（1997版）及美國聯邦法規10 CFR 50附錄S-《Earthquake engineering criteria fornuclear power plant》的IV（a）（3）要求，「如果地面運動超過運行基準地震動OBE，或者電廠發生顯著破壞，營運單位必須停堆」；國際原子能機構（IAEA）最新核安全法規NS-G-1.6 2003版要求核電廠在綜合考慮多種因素情況下確定是否設置自動觸發停堆的地震儀表系統。福島事故發生後，世界各國都在重新評估核電廠設置地震自動停堆信號的必要性，韓國已明確要求核電廠設置地震自動停堆信號。我國《「十二五」期間新建核電廠安全要求》也建議增加此功能。

因此，為了更好地滿足核安全法規和安全評審要求，提高電廠的安全性，在「華龍一號」堆型的地震儀表系統設計中，增加了地震自動停堆功能，在強地震情況下實現電廠的自動停堆。

案例實施與應用情況

2 地震自動停堆功能設計分析

目前，在國內已建核電廠中，只有田灣核電廠的VVER機組設計了地震儀表自動停堆功能，在其他核電廠尚無應用。VVER堆型的地震自動停堆功能劃分為安全級。

國家核電技術公司在消化吸收西屋公司的AP1000堆型的基礎上，自主研發了CAP1400堆型。國家核安全局在2014年6月針對CAP1400示範工程若干審評問題的技術見解中明確：為減少包括人因失誤、操縱員無法完成停堆操作等在內的不確定因素，核電廠應設置地震自動停堆信號，同時鑑於該系統主要承擔縱深防禦功能，新增設的地震自動停堆系統為非1E 級，停堆信號可不接入安全級的PMS 系統。

在其他新建核電機組初步安全分析報告的審評過程中，我國的核安全監管部門也要求地震儀表系統需要增加地震自動停堆功能。

考慮了VVER的設計和運行經驗、安審部門對CAP1400示範工程及新建機組技術理解的基礎上，「華龍一號」堆型的地震儀表系統設計保留以往M310堆型的地震儀表系統地震監測和報警功能的同時，增加了地震自動停堆功能。同時保證停堆邏輯的軟件可靠性，確定由地震儀表信號提供觸發信號，在多樣化驅動系統內實現停堆邏輯的方案。確定了增加在多樣化驅動系統實現自動停堆邏輯的地震自動停堆功能。「華龍一號」堆型設計的地震儀表系統是每台機組一套地震儀表系統。

3 地震自動停堆功能的實施方案

地震停堆功能設計與「華龍一號」堆型的廠房結構特點、總體布置方案、以及儀控系統總體實施方案緊密結合，在保證強震情況下可靠執行自動停堆功能的同時，考慮了比較完善的防誤動措施，保證電廠的經濟性。

3.1 參與地震自動停堆功能的傳感器測點確定

首先，為了防止地震儀表系統發生誤觸發事件導致兩台機組同時停堆，每台機組分別設置一套地震儀表系統；其次，為了防止因局部振動引起同時誤觸發多台儀表超出限值導致誤停堆，設置了4台加速度儀參與地震自動停堆功能，且保證4台加速度儀空間上保證一定的距離，儘可能分布在不同房間內，且所在房間無大型轉動、撞擊設備。結合以上考慮因素，以及「華龍一號」堆型三維圖紙的房間內設備布置情況確定了參與地震自動停堆的測點布置。以福清5、6號機組為例，參與地震自動停堆的三軸向加速度儀分別位於每台機組的R162、R163、R161、R160房間；此四個房間位於核島環廊的四個邊角上，保證了加速度儀的空間距離。

3.2 停堆邏輯設計

當加速度儀測到超過預定閾值的強震動時，就發出停堆觸發信號至地震儀表系統的中央處理機櫃報警箱。報警箱將8個地震觸發信號（每個加速度儀對應兩個ON/OFF信號輸出）送往多樣化驅動系統參與表決，在多樣化驅動系統的兩個處理單元上分別完成退防表決邏輯（4個有效輸入的一般情況：2/4，1個無效輸入：2/3，2個無效輸入：2/2，3個無效輸入：不產生有效輸出）；再將多樣化驅動系統兩個處理器的表決後信號通過「2取2」邏輯處理，送出停堆信號。以降低出現誤停堆事件的概率，保證電廠可用性。同時確定了報警箱與多樣化驅動系統之間硬接線的連接性試驗方案，以及對應的報警指示。