某快堆工程反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)多樣性改造分析

劉興慶

(中核霞浦核電有限公司，福建 霞浦 355100)

反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)的功能主要是保護(hù)三大核安全屏障(燃料包殼、一回路壓力邊界和安全殼)的完整性。當(dāng)運(yùn)行參數(shù)達(dá)到危及三大屏障完整性的閾值時(shí)，保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作，觸發(fā)停堆保護(hù)并啟動(dòng)專(zhuān)設(shè)安全設(shè)施。

HAF102要求，對(duì)于核安全相關(guān)系統(tǒng)，需滿(mǎn)足冗余性，以應(yīng)對(duì)共因故障，具體包括多重性、獨(dú)立性、多樣性，其中反應(yīng)堆停堆手段必須由至少兩個(gè)多樣化且獨(dú)立的系統(tǒng)組成，儀表應(yīng)采用功能多樣性、部件設(shè)計(jì)或工作原理的多樣性。[1]數(shù)字化反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)在硬件可靠性和診斷能力上有優(yōu)勢(shì)，但是容易因?yàn)椴豢深A(yù)測(cè)的軟件錯(cuò)誤或者硬件故障產(chǎn)生共因失效。為了應(yīng)對(duì)可能的共因失效，有必要針對(duì)反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行多樣性的設(shè)計(jì)，可以采取的方法包括傳感器多樣性、停堆保護(hù)控制系統(tǒng)多樣性和停堆回路多樣性。

1 水堆中的反應(yīng)性控制

反應(yīng)堆的反應(yīng)性相對(duì)于反應(yīng)堆某一個(gè)參數(shù)的變化率稱(chēng)為該參數(shù)的反應(yīng)性系數(shù)，水堆中起主要作用的包括燃料溫度系數(shù)、慢化劑溫度系數(shù)、空泡系數(shù)及功率系數(shù)等。反應(yīng)性控制的方式包括控制棒(Ag-In-Cd)、可燃毒物(B-Gd)以及化學(xué)補(bǔ)償控制。

壓水堆中普遍使用化學(xué)補(bǔ)償+控制棒的方式對(duì)反應(yīng)性進(jìn)行控制。其中，M310機(jī)組的保護(hù)系統(tǒng)普遍按1套保護(hù)儀表、1套控制系統(tǒng)(帶冗余)、1套停堆斷路器(RTB，共8個(gè))設(shè)置，如圖1所示。

圖1 典型的壓水堆保護(hù)系統(tǒng)控制簡(jiǎn)圖Fig.1 Atypical reactor protection system of pressurized water reactor

2 國(guó)際其他快堆的設(shè)計(jì)

(1)中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆(CEFR)

中國(guó)實(shí)驗(yàn)快堆有兩套獨(dú)立的反應(yīng)堆停堆系統(tǒng)，每一套都可以使反應(yīng)堆安全停堆且滿(mǎn)足卡棒準(zhǔn)則。……