核電廠安全運行對策研究

馮獻靈，薛廣宇

（海南核電有限公司，海南?？?570100）

0 引言

目前，核電廠安全運行問題主要體現(xiàn)在3 個方面：第一，核泄漏安全問題。第二，核電廠發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備故障問題。第三，核電廠安全監(jiān)督管理問題。在簡述這3 種問題的基礎(chǔ)上綜合探討解決對策，希望能為核電廠安全運行管控工作提供參考方案。

1 核電廠安全運行問題

（1）核泄漏安全問題。核能是一種重要能源，有效利用核能發(fā)電能夠有效緩解電力資源短缺問題，滿足國民經(jīng)濟發(fā)展和正常生活對電力資源的需求。核能發(fā)電與其他常規(guī)能源相比，具有特殊性，即核能發(fā)電存在放射性問題，一旦發(fā)生放射性核泄漏問題，必然導(dǎo)致較大規(guī)模的社會影響，甚至威脅國民的生命安全與健康。

（2）核電廠發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備故障問題。核電廠發(fā)電需要運用各種系統(tǒng)設(shè)備，發(fā)揮所有系統(tǒng)設(shè)備功能方能確保核電廠安全穩(wěn)定運行。然而，設(shè)備在長期運轉(zhuǎn)中難免會發(fā)生各類故障，如果不能及時發(fā)現(xiàn)潛存的問題必然會滋生更大的安全隱患。其次，雖然核技術(shù)以及對應(yīng)的工藝技術(shù)水平有了長足發(fā)展，但與俄羅斯、美國等發(fā)達國家相比，某些設(shè)備的自動化技術(shù)還存在一定的差距，系統(tǒng)可能無法及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，某些關(guān)鍵設(shè)備出現(xiàn)安全故障后，會導(dǎo)致整個核電站的發(fā)變電系統(tǒng)癱瘓。

（3）核電廠安全監(jiān)督管理問題。核電廠積極響應(yīng)WANO（World Association of Nuclear Operators，世界核電運營者協(xié)會）的各項標(biāo)準(zhǔn)和要求，努力提高核電廠運行指標(biāo)，但是部分核電廠的安全監(jiān)督管理機制還存在一定的漏洞，某些安全監(jiān)督管理職責(zé)不是足夠明確，核電安全監(jiān)督管理部門設(shè)置與結(jié)構(gòu)組成也待優(yōu)化，使得核電廠安全監(jiān)督管理工作存在一定問題。

2 核電廠安全運行對策

2.1 全方位監(jiān)測、控制核泄漏問題

全方位監(jiān)測、控制核泄漏安全問題，確保核電廠的安全穩(wěn)定運行，必須利用先進的技術(shù)，全面掌握設(shè)備的各種工況，獲取所有有效信息，通過分析和判斷，發(fā)現(xiàn)是否存在核泄漏與核輻射安全隱患。目前，將物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)與核能發(fā)電管理相結(jié)合，有助于準(zhǔn)確獲取核電廠運行信息，并通過信息分析了解是否存在安全隱患。物聯(lián)網(wǎng)是將信息感知、傳遞、識別、分析、測控等功能均連接于互聯(lián)網(wǎng)平臺，從而實現(xiàn)信息智能化識別管理目標(biāo)。從宏觀層次來看，物聯(lián)網(wǎng)的特征體現(xiàn)在3 個方面：全面性感知，可靠性傳遞，做好設(shè)施處理。物聯(lián)網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)主要分為三層，分別是應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層和感知層，其中，應(yīng)用層的主要功能是智能應(yīng)用、環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)監(jiān)控功能；網(wǎng)絡(luò)層的三大功能是信息識別、信息轉(zhuǎn)換和通信網(wǎng)絡(luò)功能；感知層是具備傳感器技術(shù)和短距離傳輸網(wǎng)絡(luò)功能。在信息時代，全球都在用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來交流信息、完成各種通信活動。從技術(shù)集成角度來看，物聯(lián)網(wǎng)這種集成技術(shù)融合了信息感知、信息識別、信息傳遞、信息分析和信息測控技術(shù)等優(yōu)勢。在核電廠安全運行管理工作中全面應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以在第一時間內(nèi)感知核電系統(tǒng)設(shè)備運行工況安全與否，及時將信息傳遞給安全管理總系統(tǒng)，并由總系統(tǒng)下達指令。

此外，當(dāng)前有不少核電廠賦予了總系統(tǒng)較為全面的安全管理功能。從基礎(chǔ)視角來看，執(zhí)行核電站安全管理工作的系統(tǒng)平臺是應(yīng)急管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要是由地理信息系統(tǒng)、三維建模工具和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)組合而成。其中，GIS（Geographic Information System，地理信息系統(tǒng)）是一種存儲、分析、顯示和管理地理空間數(shù)據(jù)信息的軟件，該系統(tǒng)主要功能包括實現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的可視化、存儲數(shù)據(jù)信息、做好空間分析等，將該系統(tǒng)應(yīng)用于核電廠應(yīng)急系統(tǒng)中能夠?qū)穗姀S安全運行實施全方位監(jiān)測與分析，及時發(fā)現(xiàn)潛在的風(fēng)險因素，尤其是核泄漏問題。三維建模工具Sketch Up是一套3D 繪圖軟件，能夠驅(qū)動核電廠應(yīng)急系統(tǒng)構(gòu)建完善的三維模型，并通過模型分析了解核電廠運行狀況。而且，Sketch Up具備豐富的網(wǎng)絡(luò)模型資源，工作人員可以根據(jù)實際需求選擇直接調(diào)用、插入和修改三維模型。目前，核電廠應(yīng)急系統(tǒng)主要包括三種數(shù)據(jù)庫——空間數(shù)據(jù)庫、模型數(shù)據(jù)庫和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，這三種數(shù)據(jù)庫功能各異、互相作用，從而能全面監(jiān)測核電廠的運行狀況，判斷是否存在核泄漏問題。

2.2 做好核電廠發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備安全維護管理工作

做好核電廠發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備安全維護管理工作，首先要定期檢測系統(tǒng)設(shè)備，及時消除故障隱患。其次，要將安全自動化管理技術(shù)植入發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備之中，同時，要充分利用電子信息技術(shù)大力加強核電廠電力系統(tǒng)自動化建設(shè)，不斷優(yōu)化電力系統(tǒng)自動化功能，全方位構(gòu)建電力系統(tǒng)信息化管理平臺，以此實現(xiàn)核電站電力自動化系統(tǒng)安全管理。從整體結(jié)構(gòu)來看，優(yōu)化電子信息技術(shù)在電力自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用方案，加強電力系統(tǒng)自動化建設(shè)，必須堅持五項基本原則：

（1）安全性原則。該原則要求在設(shè)計核電站電力自動化系統(tǒng)與信息化管理平臺的過程中，應(yīng)嚴格遵守《電力行業(yè)信息系統(tǒng)安全等級保護基本要求》和《電力二次系統(tǒng)安全防護規(guī)定》，加強核電站自動化系統(tǒng)設(shè)備和信息化管理平臺的安全性，充分借助電子信息技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、人工智能技術(shù)、計算機自動化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)安全防護技術(shù)和云計算技術(shù)防止信息化管理平臺及其網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)被非法入侵。而且，在設(shè)計和安裝軟件系統(tǒng)的過程中，應(yīng)著重加強安全防御設(shè)置，完善安全登錄與數(shù)據(jù)安全管理系統(tǒng)，做好數(shù)據(jù)保密工作，優(yōu)化縱向防御模式，做好故障現(xiàn)場維持工作與最小特權(quán)分撥工作，及時隔離故障區(qū)。

（2）總體結(jié)構(gòu)設(shè)計原則。在設(shè)計電力自動化系統(tǒng)管理平臺的過程中，必須充分借助電子信息化技術(shù)和人工智能技術(shù)對該管理平臺系統(tǒng)進行總體設(shè)計，然后，依次做好平臺系統(tǒng)設(shè)計、模塊設(shè)計、重要基礎(chǔ)設(shè)計、監(jiān)測布局設(shè)計和軟硬件配置設(shè)計等工作，從而全面實現(xiàn)電力系統(tǒng)管理平臺自動化與信息化。

（3）功能化設(shè)計原則。設(shè)計師應(yīng)注重優(yōu)化核電站電力自動化系統(tǒng)管理平臺功能，做好各項功能模塊的技術(shù)研發(fā)工作，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)要求，適當(dāng)拓展業(yè)務(wù)，加強軟硬件設(shè)備的開放性、通用性和標(biāo)準(zhǔn)性，擴大硬件存儲容量，優(yōu)化軟件接口，以此促進系統(tǒng)升級與數(shù)據(jù)信息共享。

（4）通信保障自動化原則。設(shè)計師應(yīng)根據(jù)本地電網(wǎng)布局、建筑分布結(jié)構(gòu)、氣候特色、風(fēng)力等級和風(fēng)力資源容量構(gòu)建電力自動化通信網(wǎng)絡(luò)，科學(xué)配置通信網(wǎng)，并借助中心服務(wù)器促進平臺網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)性，以此實現(xiàn)信息共享。

（5）拓展性原則。該原則要求在設(shè)計電力系統(tǒng)自動化管理平臺的過程中秉承模塊化思想，充分利用OOP 技術(shù)，依次設(shè)計分層結(jié)構(gòu)，提前預(yù)留接口，這樣方能全面優(yōu)化電力系統(tǒng)自動化管理平臺的內(nèi)聚性能與耦合性能，加強電力自動化系統(tǒng)架構(gòu)的拓展能力。再次，發(fā)揮電子信息技術(shù)在電力自動化系統(tǒng)中的應(yīng)用價值，必須依次做好電力自動化系統(tǒng)配置工作，實現(xiàn)配網(wǎng)自動化、電力資源調(diào)度自動化和變電站自動化。

實現(xiàn)配網(wǎng)自動化必須充分利用自動化控制技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息傳輸安全管理技術(shù)，同時，根據(jù)電力資源安全生產(chǎn)與傳輸順序優(yōu)化電網(wǎng)系統(tǒng)，運用遠程控制技術(shù)對輸電過程進行自動化調(diào)整，確保輸電量與需求量的一致性，以此降低能耗。而且，要對變壓器、輸電線纜進行優(yōu)化，配置電子信息化設(shè)備以便于實現(xiàn)電力系統(tǒng)設(shè)備運行的自動化監(jiān)管。

實現(xiàn)電力資源調(diào)度自動化，必須以人工調(diào)度為基礎(chǔ)，科學(xué)設(shè)計自動化電網(wǎng)調(diào)度模式，改善電網(wǎng)信息采集功能、傳輸功能和控制功能，運用人機聯(lián)動化管理措施調(diào)控電力資源調(diào)度工作，自動分析用電信息和輸電信息，制定合理的輸電方案。

實現(xiàn)核電廠發(fā)電設(shè)備安全自動化，則必須充分利用電子信息技術(shù)改良自動化設(shè)備，完善電力資源生產(chǎn)模式與傳輸模式，科學(xué)調(diào)整變電站重要設(shè)備，通過優(yōu)化線纜提升電力資源傳輸效率，確保用電與輸電安全質(zhì)量。與此同時，核電廠工作人員應(yīng)充分借助電子信息技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、遠程監(jiān)控技術(shù)和通信技術(shù)對核能輸變電工作進行全方位控制，從而全面提升核電廠發(fā)電設(shè)備運行的自動化效果，做好核電廠安全監(jiān)督工作，維持輸變電的穩(wěn)定性與安全性。

目前，電力系統(tǒng)自動化與信息化管理系統(tǒng)主要有三大分支系統(tǒng)，分別是監(jiān)控系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)信息查詢系統(tǒng)，這三大分支系統(tǒng)所安置的位置各不相同，因此，能夠互相獨立，發(fā)揮各自的功能，不會互相影響。電力系統(tǒng)自動化與信息化管理系統(tǒng)會對這三大分支系統(tǒng)進行統(tǒng)一化管理，獲取所有信息，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)資源和指令的安全輸送。需要注意的是，不同分支系統(tǒng)通常是由不同廠家所設(shè)計，因為各廠家所參考的說明書和行業(yè)協(xié)議存在差異，所以后期設(shè)計的系統(tǒng)兼容性不盡相同，這樣必然會影響各系統(tǒng)信息的共享和無障礙交流。對此，當(dāng)代核電廠大多引進了Web 服務(wù)軟件，從而成果開發(fā)了綜合性服務(wù)管理平臺，能夠有效促進不同分支系統(tǒng)的數(shù)據(jù)溝通與共享。當(dāng)前Web 服務(wù)軟件是借助SOAP 技術(shù)來收集各區(qū)域核電廠的原始數(shù)據(jù)信息，同時，Web 服務(wù)軟件能夠制定并執(zhí)行同一化標(biāo)準(zhǔn)，完成不同系統(tǒng)、不同區(qū)域的數(shù)據(jù)處理工作。此外，Web 技術(shù)能實現(xiàn)多種操作系統(tǒng)與通信協(xié)議的同步使用，確保數(shù)據(jù)信息的安全傳輸，不會影響各分支系統(tǒng)的獨立功能。

2.3 健全核電廠安全監(jiān)督管理機制

確保核電廠安全運行，必須結(jié)合時代發(fā)展趨勢和國際上最先進的安全管理標(biāo)準(zhǔn)要求來不斷健全和完善核電廠安全監(jiān)督管理機制，細化核電廠安全監(jiān)督管理制度，規(guī)范核電廠安全操作行為，建立標(biāo)準(zhǔn)的核輻射安全管理目標(biāo)，將群體輻射目標(biāo)控制在合理可行的最低范圍內(nèi)。其次，要借助遠程監(jiān)控設(shè)備全面監(jiān)督核電廠的工作流程，以便于及時發(fā)現(xiàn)安全隱患問題。再次，核電廠必須充分利用“同行評估”和“經(jīng)驗反饋”等管理模塊，發(fā)現(xiàn)自身安全監(jiān)督管理工作方面的不足之處，向最優(yōu)秀的電廠學(xué)習(xí)，時刻以提高核電廠的安全穩(wěn)定運行能力為己任。

3 結(jié)束語

全面做好核電廠安全監(jiān)督管理工作，避免出現(xiàn)安全隱患，規(guī)避核泄漏和設(shè)備故障問題，核電廠應(yīng)充分利用先進的技術(shù)全面監(jiān)督核能發(fā)電工作，獲取所有信息，及時發(fā)現(xiàn)核泄漏與輻射安全隱患；定期檢測系統(tǒng)設(shè)備，及時消除設(shè)備故障隱患，將安全自動化管理技術(shù)植入發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備之中以便于實現(xiàn)設(shè)備安全管理；健全核電廠安全監(jiān)督管理機制，全方位落實安全管理工作。