核电厂地震自动停堆功能设计研究

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核电厂地震自动停堆功能设计研究核电厂正常运行期间发生地震，地震仪表系统的三轴向加速度仪将检测的地震动加速度值与预先设定的阈值进行比较。如果加速度值超过阈值，则此加速度仪触发送往多样化驱动系统的地震停堆信号。多样化驱动系统在接收到触发信号后，经过符合逻辑运算后，最后发出送往反应堆棒控系统电源柜的地震自动停堆触发信号。

关键词：核电厂；地震；自动停堆

目录

案例背景介绍

1 引言

RG1.166核电厂地震前计划和震后的及时操作（1997版）及美国联邦法规10 CFR 50附录S-《Earthquake engineering criteria fornuclear power plant》的IV（a）（3）要求，“如果地面运动超过运行基准地震动OBE，或者电厂发生显著破坏，营运单位必须停堆”；国际原子能机构（IAEA）最新核安全法规NS-G-1.6 2003版要求核电厂在综合考虑多种因素情况下确定是否设置自动触发停堆的地震仪表系统。福岛事故发生后，世界各国都在重新评估核电厂设置地震自动停堆信号的必要性，韩国已明确要求核电厂设置地震自动停堆信号。我国《“十二五”期间新建核电厂安全要求》也建议增加此功能。

因此，为了更好地满足核安全法规和安全评审要求，提高电厂的安全性，在“华龙一号”堆型的地震仪表系统设计中，增加了地震自动停堆功能，在强地震情况下实现电厂的自动停堆。

案例实施与应用情况

2 地震自动停堆功能设计分析

目前，在国内已建核电厂中，只有田湾核电厂的VVER机组设计了地震仪表自动停堆功能，在其他核电厂尚无应用。VVER堆型的地震自动停堆功能划分为安全级。

国家核电技术公司在消化吸收西屋公司的AP1000堆型的基础上，自主研发了CAP1400堆型。国家核安全局在2014年6月针对CAP1400示范工程若干审评问题的技术见解中明确：为减少包括人因失误、操纵员无法完成停堆操作等在内的不确定因素，核电厂应设置地震自动停堆信号，同时鉴于该系统主要承担纵深防御功能，新增设的地震自动停堆系统为非1E 级，停堆信号可不接入安全级的PMS 系统。

在其他新建核电机组初步安全分析报告的审评过程中，我国的核安全监管部门也要求地震仪表系统需要增加地震自动停堆功能。

考虑了VVER的设计和运行经验、安审部门对CAP1400示范工程及新建机组技术理解的基础上，“华龙一号”堆型的地震仪表系统设计保留以往M310堆型的地震仪表系统地震监测和报警功能的同时，增加了地震自动停堆功能。同时保证停堆逻辑的软件可靠性，确定由地震仪表信号提供触发信号，在多样化驱动系统内实现停堆逻辑的方案。确定了增加在多样化驱动系统实现自动停堆逻辑的地震自动停堆功能。“华龙一号”堆型设计的地震仪表系统是每台机组一套地震仪表系统。

3 地震自动停堆功能的实施方案

地震停堆功能设计与“华龙一号”堆型的厂房结构特点、总体布置方案、以及仪控系统总体实施方案紧密结合，在保证强震情况下可靠执行自动停堆功能的同时，考虑了比较完善的防误动措施，保证电厂的经济性。

3.1 参与地震自动停堆功能的传感器测点确定

首先，为了防止地震仪表系统发生误触发事件导致两台机组同时停堆，每台机组分别设置一套地震仪表系统；其次，为了防止因局部振动引起同时误触发多台仪表超出限值导致误停堆，设置了4台加速度仪参与地震自动停堆功能，且保证4台加速度仪空间上保证一定的距离，尽可能分布在不同房间内，且所在房间无大型转动、撞击设备。结合以上考虑因素，以及“华龙一号”堆型三维图纸的房间内设备布置情况确定了参与地震自动停堆的测点布置。以福清5、6号机组为例，参与地震自动停堆的三轴向加速度仪分别位于每台机组的R162、R163、R161、R160房间；此四个房间位于核岛环廊的四个边角上，保证了加速度仪的空间距离。

3.2 停堆逻辑设计

当加速度仪测到超过预定阈值的强震动时，就发出停堆触发信号至地震仪表系统的中央处理机柜报警箱。报警箱将8个地震触发信号（每个加速度仪对应两个ON/OFF信号输出）送往多样化驱动系统参与表决，在多样化驱动系统的两个处理单元上分别完成退防表决逻辑（4个有效输入的一般情况：2/4，1个无效输入：2/3，2个无效输入：2/2，3个无效输入：不产生有效输出）；再将多样化驱动系统两个处理器的表决后信号通过“2取2”逻辑处理，送出停堆信号。以降低出现误停堆事件的概率，保证电厂可用性。同时确定了报警箱与多样化驱动系统之间硬接线的连接性试验方案，以及对应的报警指示。