核電廠數(shù)字化反應(yīng)堆保護系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與可靠性研究.pdf

1、核能是解決現(xiàn)代社會能源問題的一個很重要的途經(jīng)，而核反應(yīng)堆是可控制地獲得核能的唯一方式；反應(yīng)堆保護系統(tǒng)是核電廠反應(yīng)堆儀控系統(tǒng)的一個非常重要的組成部分，是反應(yīng)堆穩(wěn)定、可靠運行的有力保障。因此，對于核電廠反應(yīng)堆保護系統(tǒng)自身的可靠性要求是非常高的。 核電廠數(shù)字化反應(yīng)堆保護系統(tǒng)較傳統(tǒng)基于模擬技術(shù)的反應(yīng)堆保護系統(tǒng)具有很多優(yōu)點，是核電廠反應(yīng)堆保護系統(tǒng)發(fā)展的一個必然趨勢。 本文描述了壓水堆核電廠數(shù)字化反應(yīng)堆保護系統(tǒng)的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀，分析

2、了目前世界各國核電廠數(shù)字化反應(yīng)堆保護系統(tǒng)的技術(shù)特點，并遵循《核反應(yīng)堆保護系統(tǒng)安全準則》等法規(guī)標準的要求，提出了一種單層通道結(jié)構(gòu)的壓水堆核電廠數(shù)字化反應(yīng)堆保護系統(tǒng)的設(shè)計方案，通過各種試驗和計算，證明了本設(shè)計方案在各種系統(tǒng)性能指標方面的優(yōu)勢。 本方案所設(shè)計的數(shù)字化反應(yīng)堆保護系統(tǒng)和法國AREVA公司TXS系統(tǒng)基于同一硬件平臺，是TXS系統(tǒng)的一種技術(shù)創(chuàng)新，主要創(chuàng)新點在于： (1)本方案將傳統(tǒng)的通道分層結(jié)構(gòu)改變成為單層結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了

3、系統(tǒng)通道內(nèi)的結(jié)構(gòu)，提高了信號觸發(fā)的系統(tǒng)極端響應(yīng)時間； (2)本方案將反應(yīng)堆保護系統(tǒng)中兩個子系統(tǒng)：反應(yīng)堆停堆子系統(tǒng)和專設(shè)安全設(shè)施(ESFAS)子系統(tǒng)分開，分別采用兩組處理器模塊進行處理，提高了系統(tǒng)的處理速度和運算能力； (3)本方案所設(shè)計系統(tǒng)的處理器模塊采用了“Master-Checker”對的結(jié)構(gòu)形式，提高了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的有效性，進一步減少了系統(tǒng)誤觸發(fā)率； (4)本方案所設(shè)計的系統(tǒng)還采用了冗余線形的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)進行系

4、統(tǒng)通道之間的數(shù)據(jù)通信，實現(xiàn)了通道間數(shù)據(jù)通信連接的路徑冗余，提高了系統(tǒng)的可靠性。 (5)本方案將反應(yīng)堆保護系統(tǒng)斷路器子系統(tǒng)的邏輯表決并入反應(yīng)堆保護系統(tǒng)內(nèi)進行，減少了系統(tǒng)的內(nèi)部接口，提高了整個反應(yīng)堆停堆子系統(tǒng)的系統(tǒng)響應(yīng)速度。 通過對系統(tǒng)極端響應(yīng)時間的分析和計算，論證了本方案所設(shè)計的系統(tǒng)在系統(tǒng)響應(yīng)速度方面的優(yōu)勢，同時通過處理器模塊CPU負荷試驗和結(jié)果分析，證明了本設(shè)計方案在系統(tǒng)負荷方面的可行性。本課題采用一種保守簡化的可靠性手

5、工計算方法對本方案所設(shè)計的系統(tǒng)和TXS系統(tǒng)進行不可用率的估算。估算結(jié)果表明：在同一硬件平臺上，與TXS系統(tǒng)相比較，本方案所設(shè)計的數(shù)字化反應(yīng)堆停堆子系統(tǒng)在系統(tǒng)不可用率方面具有較大的優(yōu)勢；而在專設(shè)安全設(shè)施子系統(tǒng)中，由于優(yōu)選模塊對系統(tǒng)不可用率的貢獻較大，在兩系統(tǒng)同時都采用此模塊的情況下，本方案所設(shè)計的系統(tǒng)在不可用率方面的優(yōu)勢不十分明顯，但綜合整個系統(tǒng)性能來講，本系統(tǒng)還是具有一定的優(yōu)勢。 最后，本課題對所設(shè)計的系統(tǒng)進行了詳細的可靠性定性