三代核電多樣化驅動系統監督試驗研究與優化分析

劉哲明 劉辰星

摘要：AP1000核電站中的多樣化驅動系統（DAS）是非安全級系統。當發生概率極低的反應堆保護和安全監視系統共模故障時，DAS能執行其預定功能。為確保DAS的安全可靠的運行，需要執行DAS監督試驗來驗證DAS的功能沒有失敗或降級。本文重點對AP1000核電站中DAS監督試驗進行了分析與研究。

關鍵詞：多樣化驅動系統;監督試驗;

1.0引言

DAS主要包含三個功能，即自動驅動功能、手動驅動功能、顯示和報警功能。為了驗證這些功能的可用性，DAS在設計上，允許在電廠運行的任何模式下對系統進行測試。電廠技術規格書和短期可用性控制要求對DAS監督試驗進行監督。這些文件是電廠經營許可證的一部分，必須嚴格遵守。DAS基于高級邏輯系統（ALS）平臺進行設計，ALS子系統進行連續的自診斷檢查，確保了DAS的完整性，同時還可以進行系統功能性測試。

2.0多樣化驅動系統監督試驗分類

2.1通道檢查

通道檢查是通過觀察通道運行期間的表現，對通道的可用性進行評估。通道檢查主要是對比主控室DAS控制面板與DAS處理器機柜1中的OTEK顯示器上顯示的數值是否一致，并且確認OTEK顯示器上是否存在FAULT顯示。通道檢查不需要打開DAS的機柜柜門。

2.2通道運行試驗

通道運行試驗是將測試信號注入到傳感器的通道內，來驗證預期的報警和停堆功能。在主試驗模式下，通道運行試驗在兩個冗余的DAS通道內執行。當測試信號注入DAS通道后，可以在ALS服務單元上驗證通道比較器與相關自動輸出繼電器的動作情況。電廠控制系統同時也驗證了SOE點和相對應的觸發報警。DAS終端單元面板上有傳感器的斷開開關，它可以斷開現場傳感器的連接并且將測試信號注入。由于現場設備沒有真實動作，DAS的通道運行試驗可以在電廠的任何模式下執行。

2.3通道校驗

通道校驗是在必要時對通道進行調整，以便在要求的精度范圍內對已知的輸入信號做出正確的響應。通道調整期間，主要對傳感器和用于信號調節的模數轉換硬件進行調整。無論何時更換傳感器相關元件，都需要對通道進行重新校驗。DAS的通道校驗采用類似于通道運行試驗的方式執行。當通道處于旁路或主試驗模式時，操作人員手動斷開傳感器的斷開開關并注入測試信號。在驗證過程中，ALS讀取的期望值在其服務單元上顯示。如果顯示的通道數值超出了驗收準則，則使用ALS服務單元對通道進行校驗。

2.3.1傳感器校驗

DAS通道校驗包含DAS傳感器校驗。對于差壓傳感器校驗，通過向傳感器中加入測試的壓力信號，驗證傳感器輸出端是否觀察到正確的電流（4-20mA），從而對傳感器進行校驗。這些傳感器有AsFound驗收準則（0.5%通道量程）和AsLeft驗收準則（0.2%通道量程）。在反應堆冷卻劑系統（RCS）溫度傳感器交叉比較期間，對DASRCS熱腿溫度RTDs和RCS堆芯出口熱電偶均進行了評估。對于安全殼溫度RTDs，采用校驗過的溫度計在其附近進行測量，并與ALS終端服務單元上觀察到的溫度值進行比較。

2.4停堆驅動設備可用性試驗

停堆驅動設備可用性試驗包括對停堆驅動設備進行操作，并且驗證通道內所有設備的可用性。有必要的話，停堆驅動設備可用性試驗包括對停堆驅動設備的調整，使其在要求的整定值以及精度范圍內工作。停堆驅動設備可用性試驗可以通過任何的順序，重疊或全通道步驟執行。具體來說，停堆驅動設備可用性試驗需要操作主控室DAS控制面板和處理器機柜1里面的手動驅動開關，并驗證相關現場設備的驅動。對于爆破閥功能，停堆驅動設備可用性試驗包含了爆破閥控制器的驅動以及機柜到閥門的電路連續性測試，但不會真實動作爆破閥。

3.0多樣化驅動系統監督試驗風險與優化分析

3.1通道檢查

對于通道檢查試驗，其風險相對較小，因為試驗是通過觀察并記錄顯示器數值來完成，并且不需要打開機柜柜門。所以此試驗的主要潛在風險是人因失誤風險，為防止該風險帶來的后果，建議在執行該試驗數值記錄時派專人監護或進行獨立驗證來確保試驗的準確性。

3.2通道運行試驗

此試驗需在DAS處于主試驗模式下驗證其2取2的表決邏輯是否正常。由于在主試驗模式下進行此試驗，其就地設備才不會真實動作。所以主試驗模式的確認顯得尤為重要。建議在主試驗開關打到TEST位后用三種方式進行確認：1.確認ALS卡件上相應指示燈是否翻轉;2.向主控室操作員確認MASTERTEST報警是否產生;3.在ALS服務單元上確認MASTERTEST顯示燈變為紅色。并且在機組處于模式1時執行此試驗還可能涉及進入電廠短期可用性控制條目相關事項，需謹慎執行。

目前此試驗的執行周期為3M，DAS基于的ALS平臺是為了長期的可靠性和可維護性而設計的，并且ALS有自診斷和故障顯示功能，試驗執行周期建議優化為24M。這樣可以減少執行此試驗所需的資源，并且降低試驗執行過程中潛在的人因失誤風險。

3.3通道校驗

該試驗的主要風險在于通道校驗前的旁路操作，如在通道校驗前未對該通道進行旁路操作，該通道可能會觸發整定值。若滿足了DAS的表決邏輯，將可能會導致反應堆的停堆停機，專設安全設施的誤驅動。所以為了降低試驗執行期間的風險，建議在試驗執行旁路操作時要做好監護工作，并且進行旁路操作后不要急于進行試驗，一定要在ALS服務單元上觀察該儀表下方數值變為藍綠色，并向主控室確認ChannelBypass報警已經產生。

此試驗執行周期為24M，一般為大修期間執行，為節約大修工期，可以將DAS通道校驗機架部分優化為臨近大修的日常期執行，這樣可以減輕大修期間的時間壓力，并且滿足試驗的執行周期。

3.4停堆驅動設備可用性試驗

該試驗在執行期間會真實動作DAS驅動的就地設備（除爆破閥外），所以該試驗風險主要在于將要動作的設備是否在機組當前工況的允許范圍內。若不對機組工況進行確認將很可能造成機組的異常工況，帶來很嚴重的后果。建議在執行該試驗前要與機組的運行人員共同分析確認該試驗將要驅動的設備對機組的影響。

此外，由于爆破閥功能組不會真實動作就地設備，在臨近大修時，可以提前梳理出機組模式1時該功能技術規格書以及短期可用性控制要求，并計劃進入。并且建議優化試驗程序，在爆破閥功能組前添加將爆破閥機柜側的所有爆破閥信號線全部解掉的步驟。而不是在執行爆破閥功能組不同功能時解掉相應的接線，這樣可以大大降低誤操作帶來嚴重后果的風險。

4.0總結

AP1000DAS被設計成一個孤立系統，它獨立于其它電廠控制和監視系統，其運行不依賴于電廠數據網絡，DAS通過上述定期執行的監督試驗是可以驗證其功能的可用性與完整性的，試驗交疊覆蓋了整個AP1000多樣化驅動系統，對系統邏輯、通道精度、就地設備等均進行了驗證。大大降低了機組異常工況可能導致的核安全風險。

參考文獻

[1]羅慧.AP1000反應堆保護和安全監視系統定期試驗分析[J].中國儀器儀表，2015（7）

[2]AP1000多樣化驅動系統在ATWS緩解中的作用.李宗.核工程與技術，2011.