劉肇陽(yáng) 凌 君

(深圳中廣核工程設(shè)計(jì)有限公司，廣東 深圳 518172)

0 引言

為保證核電站的安全運(yùn)行，設(shè)置了各種類型的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以確保能隨時(shí)發(fā)現(xiàn)核電站的異常情況并且及時(shí)地得到處理。其中，松脫部件監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是核反應(yīng)堆重要的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)之一。設(shè)置松脫部件監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的目的就是為了盡早探測(cè)出核電站一回路系統(tǒng)中的松脫件，以避免或減輕一回路系統(tǒng)部件發(fā)生與安全有關(guān)的損壞或故障。同時(shí)，通過(guò)早期探測(cè)確定異常情況發(fā)生的大致部位，減少運(yùn)行人員可能受到的輻射劑量。

1 系統(tǒng)相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)介

鑒于核電廠松脫部件監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)核反應(yīng)堆安全所起到的重要作用，世界各國(guó)都很重視對(duì)松脫部件的監(jiān)測(cè)要求，陸續(xù)形成了一系列指導(dǎo)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)研發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。

美國(guó)于1977 年9 月制定了RG1.133 導(dǎo)則《輕水冷卻反應(yīng)堆一回路系統(tǒng)松脫部件監(jiān)測(cè)大綱》［2］，并于1988 年5 月由ASME 召集有關(guān)專家討論并制定了《輕水堆松脫部件監(jiān)測(cè)與診斷》［3］)標(biāo)準(zhǔn)(OM—12)，它為核電站按照NRC—RG1.133 制定有效LPMS 大綱提供了指導(dǎo)，也為L(zhǎng)PMS 的生產(chǎn)廠家在技術(shù)指標(biāo)方面提供了詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)。后續(xù)美國(guó)電力研究院(EPRI)也制定了針對(duì)松脫部件監(jiān)測(cè)系統(tǒng)改進(jìn)的報(bào)告:NP - 5743“Loose Parts Monitoring System Improvement［4］”。

歐洲也制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)IEC 60988 -2009(Nuclear power plants -instrumentation important to safety-acoustic monitoring systems for detection of loose parts:characteristics， design criteria and operational procedures)，對(duì)應(yīng)國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 11807 -2008《探查松脫零件的聲學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的特性、設(shè)計(jì)和運(yùn)行程序》［1］。

本文將主要對(duì)以下標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展對(duì)比分析研究。

①GB/T 11807 -2008《探查松脫零件的聲學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)特性、設(shè)計(jì)和運(yùn)行程序》;

②RG1.133“Loose parts detection program for the primary system of light water reactor”;

③ASME OM -S/G -2007“Standards and guides for operation and maintenance of nuclear power plants”;

④美國(guó)電力研究院(EPRI)報(bào)告NP-5743“Loose parts monitoring system improvement”中提供的導(dǎo)則和準(zhǔn)則。

2 相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)研究是松脫部件監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)之一，同時(shí)研究分析典型一回路松脫部件監(jiān)測(cè)系統(tǒng)方案，為是否滿足相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的要求提供支持。

本章節(jié)將從系統(tǒng)監(jiān)測(cè)區(qū)域、傳感器探測(cè)靈敏度、信號(hào)處理、信號(hào)監(jiān)測(cè)、信號(hào)顯示、報(bào)警要求及其抗震要求等方面進(jìn)行研究，同時(shí)對(duì)比各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的不同要求，如表1 ～表8 所示。

表1 各標(biāo)準(zhǔn)對(duì)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)區(qū)域要求Tab.1 Requirements of system monitoring areas in each standard

表2 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于系統(tǒng)探測(cè)功能靈敏度的要求Tab.2 Requirements of system detection sensitivity in the standards

表3 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于系統(tǒng)信號(hào)處理功能的要求Tab.3 Requirements of system signal processing function in the standards

表4 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于系統(tǒng)信號(hào)監(jiān)測(cè)功能的要求Tab.4 Requirements of system signal monitoring function in the standards

表5 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于系統(tǒng)信號(hào)顯示功能的要求Tab.5 Requirements for system signal display function in the standards

表6 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于系統(tǒng)報(bào)警抑制功能的要求Tab.6 Requirements of system alarm inhibition function in the standards

表7 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于系統(tǒng)報(bào)警閾值整定原則的要求Tab.7 Requirements of system alarm threshold tuning principle in the standards

表8 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于系統(tǒng)抗震的要求Tab.8 Requirements of system aseismic in the standards

3 適應(yīng)性分析

核電廠一回路松脫部件監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要根據(jù)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)展研究分析工作，如《探查松脫零件的聲學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)特性、設(shè)計(jì)和運(yùn)行程序》、《Loose parts detection program for the primary system of light water reactor》、《Standards and Guides for Operation and Maintenance of Nuclear Power Plants》、《Loose Parts Monitoring System Improvement》等。結(jié)合上述法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比研究?jī)?nèi)容，進(jìn)行適應(yīng)性分析。

3.1 監(jiān)測(cè)區(qū)域及傳感器布置分析

根據(jù)ASME OM - S/G - 2012 “Standards and guides for operation and maintenance of nuclear power plants”要求，監(jiān)測(cè)區(qū)域應(yīng)包括壓力容器頂蓋、壓力容器底部、蒸汽發(fā)生器及反應(yīng)堆冷卻劑泵。同時(shí)結(jié)合RG1.133“Loose parts detection program for the primary system of light water reactor”要求，壓力容器上部及下部應(yīng)分別布置3 個(gè)傳感器;蒸汽發(fā)生器一次側(cè)管板上下垂直方向各安裝2 個(gè)加速度計(jì)，第5 個(gè)加速度計(jì)應(yīng)安裝在管束頂端附近的外殼上;1 個(gè)加速度傳感器安裝在主泵吊裝孔外殼或者進(jìn)口附近的外殼上。

3.2 系統(tǒng)主要監(jiān)測(cè)功能分析

(1)根據(jù)RG1.133“Loose parts detection program for the primary system of light water reactor”要求，系統(tǒng)應(yīng)能監(jiān)測(cè)到松脫零件以0.68 J 的動(dòng)能撞擊反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界內(nèi)表面，撞擊點(diǎn)離開(kāi)傳感器的距離小于0.91 m，探測(cè)的質(zhì)量范圍大約為0.11 ～13.6 kg。

(2)根據(jù)GB/T 11807 -2008《探查松脫零件的聲學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)特性、設(shè)計(jì)和運(yùn)行程序》要求，系統(tǒng)應(yīng)能夠借助于帶通濾波，改善信號(hào)強(qiáng)度同恒定本底噪聲之比，且為外部處理提供未經(jīng)濾波和/或?yàn)V波后的信號(hào);同時(shí)，能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行處理，使之便于顯示和監(jiān)測(cè)。

(3)系統(tǒng)的信號(hào)處理、監(jiān)測(cè)、顯示及報(bào)警等功能應(yīng)根據(jù)GB/T 11807 -2008《探查松脫零件的聲學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)特性、設(shè)計(jì)和運(yùn)行程序》中的具體要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

3.3 系統(tǒng)抗震要求分析

根據(jù)ASME OM - S/G - 2007 “Standards and guides for operation and maintenance of nuclear power plants”要求，系統(tǒng)應(yīng)能夠在所有不要求電廠停堆的地震事件(如直至并包括低水平地震)后保持功能，在安全停堆地震事件(SSE)后保持結(jié)構(gòu)完整性。

4 結(jié)束語(yǔ)

核電廠一回路松脫部件監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)反應(yīng)堆一回路區(qū)域內(nèi)發(fā)生的松脫事件進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、有效甄別和完整記錄，對(duì)反應(yīng)堆安全運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。通過(guò)綜合對(duì)比分析國(guó)內(nèi)外相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求開(kāi)展系統(tǒng)設(shè)計(jì)是極其必要的，同時(shí)，為后續(xù)新項(xiàng)目核電廠一回路松脫部件監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案提供了思路。

［1］中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì).GB/T 11807 -2008 探查松脫零件的聲學(xué)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)特性、設(shè)計(jì)和運(yùn)行程序［S］. 北京:中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008.

［2］U.S.Nuclear Regulatory Commission.R.G.1.133-1981 Loose parts detection program for the primary system of light water reactors［S］.USA:Nuclear Regulatory Commission，1981.

［3］ The American National Standard. ASME OM -2012 Standards and guides for operation and maintenance of nuclear power plants［S］.USA:The American Society of Mechanical Engineers，2012.

［4］ Electrical Power Research Institute. EPRI NP -5743 Loose Parts Monitoring System Improvement［S］. USA:Electrical Power Research Institute，1992.