1E級堆芯探測器組件類設備EMC鑒定研究

楊 鍇,陳 智

(1.上海工業自動化儀表研究院有限公司，上海 200233；2.上海發電設備成套設計研究院，上海 201112;3.國家能源核電站儀表研發(實驗)中心，上海 200233)

1E級堆芯探測器組件類設備EMC鑒定研究

楊 鍇1,3,陳 智2

(1.上海工業自動化儀表研究院有限公司，上海 200233；2.上海發電設備成套設計研究院，上海 201112;3.國家能源核電站儀表研發(實驗)中心，上海 200233)

自從2011年福島核事故之后，中國全面叫停了新的核電項目建設審批。直至2012年10月通過了《核電安全規劃(2011～2020 年)》和修訂了《核電中長期發展規劃(2011～2020 年)》，我國才逐步恢復核電建設項目的審批工作。核電作為能源行業中的清潔能源，是未來發展進步的必經之路。由于福島核事故的發生，所有重啟后的核電廠對于安全性達到了前所未有的高嚴謹度。在電氣儀控領域，電磁兼容也被提升到了最高等級。隨著電磁兼容的要求越來越嚴格，針對特殊類產品還未完全制定出相應的電磁兼容試驗要求與內容。通過研究RG1.180、IEC、MIL-STD-461E、RCC-E等標準及文獻，確定了1E級堆芯探測器組件設備鑒定要求，制定了電磁兼容(EMC)試驗的內容。針對此類特殊產品進行了試驗的細化與要點剖析，為今后國產化1E級堆芯探測器組件類設備鑒定提供參考。

新能源； 核電； 核島； 堆芯探測組件； EMC； 縱深防御； 可靠性

0 引言

1E級堆芯探測器組件是核電廠核島內的關鍵組成部分之一，依靠堆芯探測器，可測得中子溫度以及壓力容器中的水位等關鍵參數。日本福島核事故后，核電廠電氣儀控設備的鑒定一度擱置，對核電廠安全問題也更加重視。為避免重蹈福島覆轍，須對一切電氣及儀控類產品進行最全面的試驗，其中就包括EMC試驗。堆芯探測器組件雖然自身為無源設備，但是考慮到其位置的特殊性，即連接反應堆內外的電氣設備，故對其規范了一套EMC試驗要求，為核電廠未來的安全性提供了一定保障[1]。

1 設備鑒定

1.1 設備鑒定定義

設備鑒定本義是指對設備產生然后保持證據的過程，即對設備進行一系列模擬實際各種可能遇到的最惡劣情況的干擾，并確保該設備依然可以正常執行其自身所有功能的過程。該過程所產生的證據用來確保核電廠設備能在其預期的任意時刻投入運作，并滿足系統所需性能要求，從而確保核電廠的安全運行。

設備鑒定實際上是一個證明安全重要系統和設備具備所需安全功能的過程，完整且嚴格的設備鑒定應該是選定某設備樣品后一次性完成并通過所有試驗與驗證，中途不得更換設備[2]。

1.2 EMC設備鑒定意義

核電廠的設備故障分為隨機偶然性故障和共因故障。隨機偶然性故障是無法預測或者預防的，為了應對隨機偶然性故障，必須對核電廠的安全級設備實施冗余和多樣化配置。但是如果存在共因故障機理，也就是那些可能引起核電廠設備集體性群發故障的機理，則可能會造成冗余和多樣化配置失效，對核電廠的安全構成威脅。

設備鑒定的重點是針對可能導致設備共因故障的機理，對設備的可靠性進行驗證，避免共因故障導致核電廠冗余的、多樣化的安全措施失效。與此同時，單一故障準則是核電廠核反應堆安全縱深防御的核心根基。所以設備鑒定的目標是：驗證并顯示核電廠安全重要設備在其預期的鑒定合格壽命內，不存在因設計、制造缺陷，或者存儲、運輸、安裝、調試或使用不當所造成的可能導致設備共因故障的缺陷或失效機理，從而為單一故障準則、冗余度、獨立性準則等安全準則在核電廠安全重要系統中的有效實施，提供了高可信度的保障[3]。

2 EMC試驗

2.1 試驗內容

EMC鑒定試驗應該依照RG1.180導則中的要求進行，該導則包括發射試驗和抗擾度試驗兩大類。

在發射試驗方面，堆芯探測器組件主要用來傳輸液位和中子等信號，設備本身為無源器件，不會產生任何低頻或者高頻的傳導與空間發射干擾。此外，堆芯

探測器組件外部電路與機柜等其他設備均隔離，不會形成對其他系統或者設備不利的發射干擾。綜上所述，堆芯探測器組件在工作條件下，不存在顯著的傳導或輻射機理，可以不必進行發射試驗。

在抗擾度試驗方面，低頻傳導抗擾度試驗應用于電源線，而堆芯探測器組件沒有電源線，因此可以不必進行此項試驗[4]。電快速瞬變脈沖群試驗和浪涌試驗在大多數情況下適用于有源類產品，無顯著機理表明堆芯探測器組件在傳輸信號中會發生浪涌和瞬變等情況，因此可以不必進行這兩項試驗[5]。驗收準則根據鑒定大綱中的要求來確定。

綜上所述，堆芯探測器組件類設備EMC試驗的具體試驗項目及試驗等級如表1[6]所示。

表1 堆芯探測器組件類設備EMC試驗

2.2 注意點與應對方法

設備一般分為探測器本體和電纜型通信線。在安全殼內，探測器組件電纜型通信線一般分為兩段：第一段路徑從探測器組件端部的電氣接插件開始，沿堆頂電纜橋架敷設，連接到對應的連接板；第二段路徑從連接板開始，沿安全殼內的電纜橋架敷設，連接到對應的電氣貫穿件。由此可見，設備一般較長，并且有多處物理連接端口。由于EMC試驗不像環境試驗等可以一次性覆蓋整套設備，有一定的特殊性、指向性，故針對此類設備，需注意以下兩點測試細節[7]。

①堆芯探測器組件大部分為金屬制材料，但在部分連接端口附近有一些非金屬材料。同時由于有連接部分，連接端口相對比較敏感，所以在CS114、CS115、CS116、RS101的試驗中需要將耦合探頭額外貼近或者夾在連接部分進行測試。在IEC61000-4-2試驗中，需要對靜電槍頂在連接部分進行額外測試，從而盡可能嚴謹地驗證設備的可靠性。

②堆芯探測器組件及通信線在組成一套完整設備時長度較長。在進行RS103試驗時，很容易忽視樣品的長度問題。根據MIL-STD-461E的5.19.3.3 章節，當設備超過3 m時，需分段進行測試。對于堆芯探測器組件及通信線設備需要格外重視，在實際應用中，堆芯探測器組件的工作長度可達十多米。

3 結束語

綜上所述，1E級設備應當被視為核電廠中最為重要的一類設備。我國奉行在確保安全的基礎上高效發展核電的方針，“十三五”規劃中也明確提出了未來要以新能源為主要發展方向。AP1000核電廠以其先進的非能動安全特性，將成為我國未來核電建設的主要堆型之一[7]。而后續國產化CAP1000和CAP1400的設備鑒定也是箭在弦上。針對此類特殊無源產品，提出了最符合實際情況的EMC鑒定項目與鑒定細節，更加規范化了核電設備的EMC鑒定要求，為我國今后CAP系列國產化核電設備鑒定提供了有力支持[8]。

[1] 俞高偉,胡子嬰,吳珂科,等.AP1000中壓電氣貫穿件合格鑒定電氣試驗要求[J].發電設備，2013，27(2):142-144.

[2] 李琦,杜建勇,柳琳琳,等.AP1000主控室設備抗震鑒定試驗研究[J].核技術，2013，36(4)：21-23.

[3] 顧申杰.核電廠1E級電氣設備環境鑒定[J].核安全，2015(2):31-40.

[4] 鄭開云.AP1000核電設備鑒定試驗探討[J].發電設備，2014，28(3):154-159.

[5] 李明成,林建,付明星,等.核電廠1E級充電器及逆變器設備鑒定方案的研究 [J].核安全，2014，13(2):76-82.

[6] U.S Nuclear Regulatory Commission.Office of Nuclear Regulatory Research.RG 1.180-2003 Guidelines for Evaluating Electromagnetic and Radio-Frequency Interference in Safety-Related Instrumentation and Control Systems[S].Washington,D.C:U.S.Nuclear Regulatory Commission,2003.

[7] 繆鴻興.AP1000先進核電技術[J].自動化博覽，2009(8):32-35.

[8] 胡亞蕾.第三代核電技術-非能動安全先進核電站AP1000[J].科技咨詢，2010(9):118.

Research on the EMC Identification for Class 1E Reactor Core Detection Components and Equipment

YANG Kai1,3,CHEN Zhi2

(1.Shanghai Institute of Process Automation Instrumentation Co.,Ltd.,Shanghai 200233，China；2．Shanghai Power Equipment Research Institute,Shanghai 201112，China;3.National Energy Research Development & Test Center for I&CS in Nuclear Power Plants,Shanghai 200233,China)

Since the Fukushima nuclear accident in 2011,the projects of constructing new nuclear power had not been approved in China until October 2012.In October 2012,the "Nuclear Power Safety Planning (2011 ～ 2020)" was adopted;in addition,the "Nuclear Power Long-term Development Planning (2011 to 2020)" was revised;then,the approval of projects for constructing nuclear power has been gradually resumed in our country.Nuclear power,as the clean energy in energy industry,is the only way for future development and progress.Due to the nuclear accident of Fukushima,the security of all the nuclear power plants after restart has reached an unprecedented high degree of rigorous.In the field of electrical instrument and control,electromagnetic compatibility (EMC) has also been elevated to the highest level.Along with the requirements of electromagnetic compatibility become stricter;the corresponding requirements and contents of the tests of EMC have not been fully developed for special products.Through studying RG1.180,IEC,MIL-STD-461E,RCC-E and other standards and literatures,the identification requirements for Class 1E reactor core detection components and equipment are determined,and the contents of the EMC tests are formulated.For these special products,the tests are refined,and the key points are analyzed;thus the reference for identification of localized Class 1E reactor core detection components and equipment is provided.

New energy; Nuclear power; Nuclear island; Reactor core detection component; EMC; Defence in depth; Reliability

楊鍇(1989—)，男，學士，助理工程師,主要從事電磁兼容與安全方向的研究。E-mail:241886157@qq.com。

TH86;TP2

A

10.16086/j.cnki.issn1000-0380.201704023

修改稿收到日期：2016-11-20