AP1000核電爆破閥回路測試工具應用及研究

劉辰星 聶森

摘要：根據AP1000核電廠最終安全分析報告（FSAR）第16章電站技術規格書（TS）要求，在機組大修期間需執行爆破閥點火器回路測試試驗，對每個爆破閥進行驅動邏輯和相關電氣回路驗證其可運行性。本文通過梳理爆破閥回路測試試驗的技術要求及此前使用西屋爆破閥測試工具的情況，推薦一種國產替代的爆破閥回路測試工具。并通過與國外產品的對比，分析核電爆破閥回路測試工具的優點及推廣前景。

關鍵詞：核電;爆破閥;回路測試工具;

1 背景

根據AP1000 核電廠最終安全分析報告（FSAR）第16章電站技術規格書（TS）要求，在機組大修期間需執行爆破閥點火器回路測試試驗，對每個爆破閥進行（在移除點火器或者斷開點火器電纜接線的狀態下）驅動邏輯和相關電氣回路驗證其可運行性，以保證爆破閥驅動功能在每一個換料周期內都能滿足電站技術規格書的要求。

2 核電爆破閥回路測試工具應用背景

爆破閥回路測試試驗項目簡介：

該試驗目的為檢查爆破閥相關驅動設備的功能性能正常，內容包括以下幾方面：

爆破閥點火回路試驗：通過爆破閥試驗工具自動觸發完成試驗，檢查爆破閥驅動單元的驅動能力，通過數據記錄儀進行試驗電流采集;針對保護系統所控制的所有爆破閥點火回路進行試驗。

檢查爆破閥相關設備接口模塊（CIM）所在機柜電源冗余性：在做好就地設備防誤動措施后，在響應機柜內將其中一路機柜供電斷開，檢查機柜供電模塊上空開冗余供電輸出電壓是否滿足要求;

注入閉鎖裝置解鎖邏輯試驗：針對注入閉鎖裝置開關量信號（主控室手動解鎖開關、主控室/備控室切換開關、蓄電池充電器電壓低信號）解鎖邏輯進行驗證;

爆破閥所在機柜的爆破閥控制器驅動設備試驗：在機柜側，用電阻模擬點火器替換就地點火器，通過操作對應CIM完成爆破閥驅動信號發出，通過數據記錄儀驗證爆破閥控制器輸出電流滿足要求;

檢查爆破閥點火器電纜連續性以及閥位檢查：用數字萬用表電阻檔測量SVC機柜內爆破閥點火器就地側電纜回路電阻，確認回路電阻滿足要求。

其中爆破閥點火回路試驗及爆破閥控制器驅動設備試驗章節需使用爆破閥回路測試工具執行。根據以往經驗，使用西屋爆破閥回路測試工具在執行此試驗期間，每次僅能針對一個爆破閥點火器進行測試，執行一個爆破閥回路測試需工時約4小時，對所有16個爆破閥測試共需要約64小時，需要耗費大量的人力物力。使用西屋爆破閥回路測試工具無法自動計算試驗結果僅能通過人工進行計算記錄，存在人因失誤的風險。此外，若西屋提供的爆破閥測試工具發生故障，需要花費高額的費用進行設備維修，成本非常高、效率較低。

3 潛在國產替代產品介紹

根據ADS&IRWST注入閉鎖和爆破閥測試試驗執行內容原理分析，爆破閥回路測試工具至少需滿足以下要求：

3.1設計要求

爆破閥回路測試工具需實現爆破閥控制回路的功能和性能的測試。通過對爆破閥回路測試，確認滿足爆破閥接口控制要求。

爆破閥控制器輸入和輸出需滿足一定的時序要求，爆破閥控制時序需首先輸出ARM指令后，在要求時間內輸出FRIE指令。

爆破閥回路測試工具，還應滿足如下要求：

爆破閥回路測試工具應能實現同時對電廠所有爆破閥控制回路進行測試。

每個爆破閥回路測試通道應包括ADS&IRWST注入閉鎖和爆破閥測試試驗所需的所有信號的監測。

ARM信號輸出（DO輸出）應滿足機柜相應部件供電的要求。

FIRE信號輸出（DO輸出）應滿足機柜相應部件供電的要求。

爆破閥控制器輸出信號為電流信號，爆破閥回路測試工具應滿足監測出發電流輸入信號。

爆破閥回路測試工具應能自動截取監測信號的時間。

3.2性能要求

對于爆破閥回路測試工具，需滿足以下性能指標要求：

計時精度要求

高精度功率可調電組精度要求

電流監測精度要求

3.3接口要求

3.3.1硬接線接口

爆破閥回路測試工具包括的硬接線接口用于向爆破閥控制器發送ARM和FIRE指令。硬接線接口應與爆破閥控制器接口匹配。

3.3.2 通信接口

為了適應各種環境的應用，爆破閥回路測試工具應具備至少兩種通信接口。

4 與國外爆破閥回路測試工具對比分析

與國外爆破閥回路測試工具相比，國產替代產品可具有以下優點：

1）可同時對多個爆破閥進行回路測試

根據以往經驗，使用西屋爆破閥測試工具執行一個爆破閥回路測試需工時約4小時，對所有16個爆破閥測試共需要約64小時。此產品研發成功，可同時對現場PMS單序列所有爆破閥控制器同時執行回路測試。

2）減少了大量拆接線工作，節省了執行試驗的大量人力物力。

3）試驗結果在精度上滿足驗收準則，可實現試驗結果自主計算，實現爆破閥測試的及時性、完整性、數據的可追溯性和可操作性的要求。

4）此工具可實現測試工作/工具維護自主化目標，避免了因西屋爆破閥測試工具發生故障，引起的高額的設備維修費用。

5 總結

本文通過梳理目前核電核爆破閥回路測試試驗的技術要求，推薦一種潛在的國產爆破閥回路測試工具，與國外產品相比，有著更高的可觀測性和可維護性，并且可以實現自主維修。國產替代工具性能穩定，在精度、適用性、可靠性、經濟性等各方面的技術指標不低于國外同類產品。在軟/硬件配置上還存在優化空間，具有更強的市場經濟競爭力。AP1000技術作為國家重點引進的技術，本爆破閥回路測試工具也可推廣到其他籌建的AP1000機組。此外，通過優化推廣后可大批量的生產，隨著我國后續核電的并網發電，在后續批準機組中推廣此產品，可帶來巨大的經濟回報。

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作者簡介：劉辰星（1988-），男，工學學士，山東核電有限公司，主要從事AP1000反應堆保護系統相關工作.