核电站数字化仪控系统纵深防御和多样性研究

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1、《工业控制计算机)2ol4年第27卷第1期19核电站数字化仪控系统纵深防御和多样性研究阚睿姜群兴陈文浩(国核自仪系统工程有限公司，上海200233)摘要采用数字化仪控系统的核电站在安全性、可靠性、可维护性等方面较老式采用模拟式仪控系统的核电站均有提高，但采用数字化仪控会带来软件失效等共因故障问题，国内目前尚无针对仪控系统纵深防御和多样性的标准，参考国际权威机构美国核管会(NRC)的核电站安全分析报告标准评审计划(NUREG一0800)的分支技术要求(BTP7—19)，论述了核电站数字化仪控系统就纵深防御和多样性问题需要遵循的要求

2、及应对措施。关键词：核电站，数字化仪控系统，纵深防御，多样性目前国内新建采用第三代核电技术的核电站普遍使用数字带来的危害。下文论述的安全系统包含反应堆停堆系统和专设化仪控系统，采用二代及二代改进型技术的核电站也大都使用数安全设施驱动系统两个防御层级。字化仪控系统或对模拟式仪控系统进行了数字化改造。数字化仪2电站关键安全功能控系统的控制层、监控层完全计算机化，实现先进主控室的设计，仪控系统需要为反应堆操作员提供足够信息来监测(包括控制回路也根据计算机化的特点进行了改进，较之模拟式系统可控制)如下电站关键安全功能和条件：靠性、安全性

3、以及可维护都有提高，但数字化仪控系统存在因软1)反应性控制；件等共因故障导致系统失效的可能性。国内目前尚无针对仪控系2)反应堆堆芯冷却和一回路系统热量排出；统纵深防御和多样性的标准，本文参考国际权威机构美国核管会3)反应堆冷却剂系统的完整性；(NRC)的核电站安全分析报告标准评审计划(NUREG一0800)，4)放射性控制；根据NUREG一0800中分支技术要求(BRANCHTECHNlCAL5)安全壳状态。POSITION)BTP7—19，“基于计算机的仪控系统多样化和纵深这些监测信息用于支持操作员在电站的事故工况下采用必防御

4、评估导则”的要求论述了核电站数字化仪控系统就纵深防御要的手动操作来降低或消除事故带来的影响。和多样性问题需遵循上的要求及应对措施。3基本原则BTP7—19是NRC评审核电站仪控系统纵深防御和多样对于新建核电站的数字化仪控系统和老电厂模拟式仪控系统性的指导文件，NRC对仪控系统纵深防御和多样性的评审依据数字化改造，NRC在纵深防御和多样化问题上有4点基本原则：BTP7-19进行。1)需对拟采用数字化仪控系统的纵深防御和多样性进行充1防御层级定义分评估，证明数字化仪控系统中可能的共因故障弱点已经被充BTP7—19中，关于仪控系统的纵

5、深防御层级引用了分考虑，并有应对措施；NUREG／C只一6303(核电保护系统执行纵深防御和多样化分析2)需要分析可能的共因故障在每一个事故工况下可能带来方法)中对核电保护系统纵深防御层级的定义：的后果和影响，需能证明可能的共因故障在任何事故工况下均1)控制系统——控制系统级通常由非安全相关设备组成，用能有效应对，不会产生严重后果；于日常核电站的运行控制和缓解事故的常规操作；3)假设某一共因故障可能使某一保护功能失去作用，则需2)反应堆停堆系统——反应堆停堆系统级由安全相关设备采用与现有保护系统具有充分多样性的其他系统完成同一功

6、组成，在事故发生时，快速降低堆内反应性，紧急停堆；能，或完成可以应对事故的与该安全功能等效的功能，该多样性3)专设安全设施——专设安全设施级由安全相关设备组成，系统不会受该共因故障影响，多样性保护功能可由非安全系统在事故发生时，通过驱动安全相关设备，完成堆内热量排出，保实现，多样性保护功能最好可以自动触发；护和维持阻止放射性释放的三道物理边界的完整(燃料包壳、压4)主控室需为操作员提供足够的关键安全功能的信息显示力容器和一回路冷却系统、安全壳)。专设安全设施级通常指专和手动系统级触发功能，这些显示和控制需要与1)一3)原则中设安

7、全设施驱动系统；的安全系统独立且具有多样性，如这些显示和控制可能受到安4)监测和指示系统——监测和指示系统级由传感器，安全全系统共因故障的影响，则按原则3)执行；参数显示，数据通讯系统，独立手动控制(用于操作员对核电站针对这4条纵深防御和多样性的_基本原则，在对仪控系统的运行时间的响应)。纵深防御和多样性特性进行充分分析后，需要将可能受到共因故在实际的核电站数字化仪控系统中，反应堆停堆系统与专障影响的安全功能通过其他多样化系统实现(安全系统和多样化设安全设施驱动系统通常是耦合在一起的(如共享传感器，处理系统同时执行该安全功能)。

8、以上4点原则针对基于软件或软件逻器等)，以一个整体整合成反应堆保护系统。BTP7—19对于此辑的数字化仪控系统(包括基于CPU技术和基于FPG，CPLD种情况也是认可的，并不一定要求将反应堆停堆系统和专设安技术的数字化仪控系统)适用，主要用于防止软件共因故障。全