核电站反应堆保护系统防共因故障设计研究

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1、核电站反应堆保护系统防共因故障设计研究郑伟智，等核电站反应堆保护系统防共因故障设计研究DesignandStudyonPrecautionsagainsttheCommonCauseFailureofReactorProtectionSystemforNuclearPowerPlant邪伟留李相建朱旌日月跟弋(北京广利核系统工程有限公司。北京100094)摘要：共因故障是进行核电站保护系统设计时需重点关注的风险。为了使保护系统设计能避免共因故障的发生或减轻共因故障的后果，分析了共因故障的产生原因，并对国际法规、标准的相关

2、要求进行了研究，总结出为应对共因故障所应遵循的设计准则。最后，设计了可防止共因故障的典型反应堆保护系统架构。该保护系统架构所采用的纵深防御和多样性设计手段可作为今后核电站保护系统设计的参考。关键词：反应堆保护系统共因故障单一故障准则纵深防御独立性多样性中圈分类号：TP202+．1文献标志码：AAbstract：CommoncausefailurefCCF)istherisktobepaidgreatattentionduringdesigningtheprotectionsystemfornuclearpowerplan

3、ts(NPP)．ToavoidtheoccurrenceofCCForrelievingtheconsequencecausedbyCCF，thecausesresultinginCCF8reanalyzed，therelatedrequirementsofinternationallawsandstandardsa托researched．andthedesigncriteriashouldbefollowedtopreventCCFaresummarized．Finally。thearchitectureofthety

4、picalreactorprotectionsystemtoagainstCCFisdesigned．Themeasuresofdefense·in-depthanddiversityadoptedinthisarchitecturewillbethereferencefordesigningNPPprotectionsystemsinfuture．Keywords：ReactorProtectionsystemCommoncaugefailure(CCF)Single·failurecriterionDefense·i

5、n-depthIndependenceDiversity0引言共因故障(commoncausefailure，CCF)是指由一个特定事件或原因引起若干装置或部件不能执行其功能的故障。这些事件可能来自外界环境，也可能是设计本身的缺陷所造成¨。1。随着数字化技术在核电站中的应用，其在带来便于维护、可用性强和可自诊断等优点的同时，也因为具有高集成性和复杂性的特点，使其无法进行全面测试，尤其不能证明软件没有错误，因而增加了发生共因故障的风险。一旦发生CCF，可能会使运行相同软件的冗余系统同时失效。所以，共因故障是极其危险的。共因

6、故障还具有不易探测且不易定量评估的特点，所以需要在设计时充分考虑共凶故障的风险。从而使共因故障的发生概率和影响最小化。在核安全相关法规和标准中，为防止CCF的发生．提供了很多设计要求和指导性意见。如独立性、多样性和纵深防御等。因此，通过研究相关法规和标准，整理出设计准则，并依据准则修改稿收，q日期：201l—08—25。第一作者郑伟智(1978一)．男．2003年毕业于北京工商大学机械自动化专业，茂硕士学位。工程师；主要从事掇电站保护系统设计方面的研究。《自动化仪表》第33卷第2期2012年2月进行保护系统设计，是实现防

7、CCF设计的有效途径。1共因故障原因共因故障的产生有因外部事件(如环境因素)引起的，也有因内部事件(如设计缺陷)引起的。其中主要原因和对应的防护手段如表l所示m引。表I共因故障原因及其防护手段Tab．1ReasonsofCCFandprotectionmeasures共因故障原因主要防护手段设计基准错误质量保证程序环境条件(温湿、地震、EMC等)lE级质量鉴定硬件：设计缺陷、制造嫠错、维护差错质量保证程序软件：设计缺陷、制造差错、维护差错质量保证程序及软件V&V多个功能集中在同一装置实现功能分散冗余系统关联故障实体分隔、

8、电气隔离、通信隔离同一技术或方法的缺陷纵深防御和多样性设计腐蚀和设备疲劳故障自诊断和定期试验其中，对于基于同一技术或方法的设计，可能会由于固有缺陷或风险而造成共因故障，所以需要进行纵深防御和多样性设计。如保护系统DCS均是基于微处理器的，虽然采用了多重冗余通道。但各通道中的软件(包括基础软件和应用软件)并无本质区别。