基于FirmSys的三代压水堆核电站核安全级数字化保护系统设计概述
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某三代核电站防排烟系统设计摘要本文从系统设计基准、设计要求、设备设计要求及系统运行四个方面对某三代核电站防排烟系统的设计进行详细探讨,并对防排烟系统的设计原理及控制方式进行具体描述,尤其对主控室排烟系统的控制方式进行详细说明,以期对后续核电站防排烟系统设计有一定参考作用。
关键词设计基准设计要求系统运行主控室排烟1概述核电站防排烟系统是减轻火灾二次效应的有效措施[1],即限制烟气蔓延到不受初始火灾影响的其他地方,减少着火房间的热量,防止火灾的进一步蔓延、设备损坏和可能的爆炸后果。
通过疏散楼梯间防烟系统为工作人员提供安全疏散通道,为消防人员进入提供安全通道。
DFL系统是机械防排烟系统,限制和控制火灾房间烟气的扩散,系统只有在发生火灾时投入运行,在核电站正常运行期间DFL系统均处于停运状态。
DFL系统主要有以下两个特点:DFL烟气控制系统为人员疏散通道加压送风(SFA),避免失火房间的烟气向人员疏散通道扩散,为人员的疏散撤离,消防人员的进入灭火创造条件。
DFL系统运行在失火房间产生负压,避免烟气向临近的房间扩散,在火灾扑灭后,排出失火房间的烟气,即事故后排烟。
DFL烟气控制系统主要保护HK-,HL-,HNX,HQA,HW-,HD-和HPi厂房。
反应堆厂房由EBA小流量通风系统为人员疏散通道进行加压送风),核废物厂房(HQB,HQT和HQS)防排烟系统由9DFL系统负责。
本文重点论述DFL系统的防排烟系统设计。
2设计基准2.1设备分级2.2单一故障准则DFL系统为非安全级系统,单一故障准则不适用。
2系统设计要求1、DFL系统有两个主要的功能:排烟及SFA加压送风系统。
排烟系统的设计原则是:火灾后将着火区域的烟气排出,通过将SFA区域与着火区之间的门打开进行补风。
排烟风量按照12次/h换气次数进行设计,且需满足100m2防烟分区内的排烟风量至少为3m3/s,但每个防烟分区的最小排烟风量为1.5m3/s。
SFA加压送风系统的设计原则为:人员疏散期间房门关闭情况下保证SFA区域正压在20~80Pa,跟核电厂防火设计规范中要求一致[2]。
核电站安全系统的设计与优化核电站是一种高度复杂的工业设施,为了确保其稳定高效的运行过程,安全系统是非常重要的。
在一个典型的核电站中,安全系统主要由三个部分组成:反应堆安全系统、辅助系统安全系统和安全操控系统。
这些安全系统负责监测和控制核反应堆的各种参数,确保反应堆始终处于正常的运行状态。
正是由于这些安全系统的存在,核电站才能够成为一个安全可靠的能源供应系统。
反应堆安全系统的设计反应堆安全系统是核电站的核心组成部分,主要由重要设施联锁系统(ESF)、核应急系统和防护屏障组成。
ESF是一种在核电站不稳定状态下工作的系统,主要负责控制反应堆的安全状态,包括中子吸收材料、燃料棒温度和压力等参数。
核应急系统是在核能安全事故发生时作为安全措施的备用系统,确保反应堆的正常停机和冷却。
防护屏障则是另一种安全系统,主要用于保护人员和设备免受辐射污染的侵袭。
在设计反应堆安全系统时,需要考虑到各种情况下反应堆的运行状态和变化。
为了确保反应堆始终处于正常运行状态,需要建立各种备用系统,例如冷却系统、蒸汽减压系统、截止装置、反应堆控制系统等。
同时,也需要考虑到反应堆运行过程中可能出现的故障和事故,例如反应堆的堵塞、燃料棒温度过高等。
为了避免这些情况的发生,需要对不同的运行场景进行全面细致的分析,从而设计出最优化的反应堆安全控制系统。
辅助系统安全系统的设计辅助系统安全系统是核电站辅助设施的安全保证,主要包括循环水系统、电气控制系统、照明和通风系统等。
这些系统都是与核反应堆本身直接相关的,因此也需要同样高度的安全保证。
为了确保辅助系统的稳定运行,需要在设计过程中考虑一些关键因素,例如系统的稳定性、电气设备的选择和布置、防雷等措施等。
在设计辅助系统安全系统时,需要特别关注系统中高风险组件的安全性能。
例如,辅助系统中的循环水泵等高压设备可能会在运行过程中产生故障,因此需要设计备用系统以确保正常运行。
同时,对于电气设备的选择和使用,也需要进行严格的规范和标准,以确保设备的可靠性和安全性。
新型核电站设计与安全管理随着全球能源消耗的不断增加,人们越来越意识到建设清洁、高效的能源系统的重要性。
核能作为一种清洁、高效的能源形式,得到了越来越多的重视。
新型核电站的设计和安全管理也成为了越来越受关注的话题。
一、新型核电站设计的改进传统的核电站存在一些问题,比如说:易发生安全事故、核废料处理成本高、占地面积大等。
为了解决这些问题,新型核电站的设计开始采用更加先进的技术。
1. 三代核电站三代核电站是指采用更加先进的反应堆技术,例如压水堆、沸水堆等,利用氢气和蒸汽的分离作用减少了放射性污染的可能性,大幅度提高了核电站安全性。
2. 模块化核电站模块化核电站是利用生产线工厂化的生产方式,将核电站的各个部件制作成模块,再进行现场组装。
这种方式降低了人工成本和时间成本,同时采用的是更加安全、可靠的部件和装置。
3. 铅冷快堆铅冷快堆是一种新型的反应堆系统,具有安全性高、能量密度大、抗辐射能力强等特点。
它不需要额外的被动安全系统备份,遇到故障可以自行停机,极大程度的降低了发生事故的风险。
以上几种核电站设计方案都采用了更科学、更可靠的核技术,同时在安全、经济上都有了更大的提升,是目前建设新型核电站的热门选择。
二、新型核电站的安全管理新型核电站的安全管理是指全面掌握核电站各个部分的运行情况、隐患和安全状况,并采取相应的措施保证核电站的安全运行。
1. 四层安全壳新型核电站采用了四层安全壳的设计,第一层为压力容器、第二层为防护罩、第三层为安全壳、第四层为防护膜。
这种设计大幅度提高了核电站的安全性,即使出现事故也可以有效地控制辐射泄漏的范围。
2. 自动化控制系统新型核电站的自动化控制系统可以及时监测核电站的运行状态,当出现异常情况时,自动化控制系统会及时做出反应并采取相应的措施。
这种系统可以有效地保证核电站的稳定性和安全性。
3. 安全预案和演练新型核电站会根据核电站实际情况制定相应的安全预案,并进行演练。
这种做法可以有效地提升核电站运营人员的应急处理能力,同时也可以检验核电站的安全预案是否科学、合理。
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导读:目前,CPR1000核电站应急柴油发电机仪控系统大多由传统继电器和模拟设备搭建而成。
随着继电器老化,系统故障率增高,同型号继电器市场逐渐停产,面临无备件可用的情况。
继电器搭建的系统一旦发生故障,事件无法记录且不可追溯,对运行维护造成很大的不便。
本文旨在充分理解电站业主需求、识别当前应急柴油发电机仪控系统运行中存在的问题、明确数字化改造方案;本文基于广利核的数字化安全级仪控系统FirmSys平台技术和应用经验,提出了数字化改造方案,以提高应急柴油发电机仪控系统的可用性、可靠性,保障核电站安全稳定运行。
1 引言核电站应急柴油发电机组作为 6.6kV应急母线的后备电源,为核电机组实现安全停堆功能所需的中低压核辅助设备供电。
核电站应急柴油发电机控制保护系统目前多采用传统继电器和模拟设备搭建,缺点是系统运行不稳定、故障率较高、维护不方便,已严重影响到柴油机的可用性及核电安全参数指标。
本文分析某核电站应急柴油发电机现状,将基于广利核的安全级仪控系统FirmSys平台技术和应用经验,使用先进的数字化系统进行整体替换,以提高系统可靠性,方便运行和维护。
2 现状分析2.1 典型功能核电站应急柴油发电机控制保护系统主要实现如下功能:(1)1E级控制保护功能,包含应急柴油发电机紧急运行模式下的启动、运行、停机和连锁控制;(2)NC级控制保护功能,包含辅助系统设备控制、定期试验启停、常规跳闸及连锁、报警及事故记录;(3)转速控制功能,实现速度控制,并在转速超过保护阈值后发出保护命令;(4)发电机电压励磁调节功能,实现发电机的电压励磁调节;(5)电气保护功能,实现发电机电气参数测量显示、发电机差动保护与综合故障。
2.2系统架构应急柴油发电机控制保护系统框架如图1所示。
图1 系统框架2.3实现方式(1)继电器柜,主要由瞬态继电器、双稳态继电器、时间继电器组成,用于实现NC和1E控制保护逻辑功能;(2)控制显示盘,主要包含开关、按钮、指示灯、报警光字牌及显示仪表,用于实现参数显示、报警和操作指令功能;(3)速度调节柜,一部分由引擎控制器和超速保护盒组成,实现速度调节和保护输出功能;一部分为事故记录仪和打印机,实现报警记录和打印功能;(4)电压励磁调节柜,实现发电机的电压励磁调节;(5)电气保护柜,实现发电机电气参数测量显示、发电机差动保护与综合故障报警功能。
AP1000是由西屋公司开发得第三代压水堆核电站,而M310是法国珐玛公司通设计得第二代压水堆核电站。
AP1000在系统设计上大量地采用了非能动理念,大大简化了系统,减少了设备数量,提高了机组的安全性和经济性。
AP1000核岛M310核岛在系统和设备上有很大区别,本文以山东海阳核电和广东大亚湾核电为例分别从反应堆冷却剂系统、反应堆辅助系统、专设安全设施三个方面对两个机组的核岛系统设备主要区别作一对比分析。
1.反应堆冷却剂系统区别AP1000与M310的反应堆冷却系统由于同为压水堆,因此在工作原理上是一样的,但是AP1000结合了二代压水堆积累的运行和维护经验,在很多地方设计有很大的改动,如:反应堆布置,反应堆本体及压力容器、主泵等。
1.1反应堆冷却剂系统的系统设计区别AP1000的反应堆冷却剂系统采用了二环路对称布置设计,每个环路由一台蒸汽发生器,两台主泵,一条热管段管道和两个冷管段及相关仪表、系统接口组成。
其中一个环路的热管段与稳压器通过波动管相连接,用来调节系统压力。
在稳压器上接有安全阀及自动卸压系统的前三级,自动卸压系统的第四级卸压管线接在两个环路的热管段上。
正常运行时从反应堆压力容器出口流出来的冷却剂经过一条直径为78.7cm的热管段进入蒸汽发生器,经过蒸汽发生器二次侧给水冷却后由两台直接连接在蒸汽发生器冷侧腔室出口的屏蔽式水泵加压,经过两条直径为55.9cm的冷管段管道注入堆芯。
当需要自动卸压系统动作时前三级卸压管线将蒸汽排到安全壳内换料水箱。
同时当压力仍不能按要求下降时,第四卸压阀自动打开,向安全壳排放蒸汽。
M310的反应堆冷却剂系统由反应堆和三条并联的环路组成,这些环路以反应堆为中心,呈辐射状布置。
每条环路由一台主泵,一台蒸汽发生器、一条热管段管道、一条过渡段、一条冷管道组成。
在其中一个环路的热管段通过波动管与稳压器相连接来调节一回路压力。
稳压器上部同样连有安全阀和卸压管线,当系统超压时稳压器上部的卸压管线将蒸汽排到卸压箱中。
安全级数字化反应堆保护系统设备鉴定技术冯雪;俞磊【摘要】反应堆保护系统是核电站的中枢神经,是核电站安全运行的重要保障手段.随着科技的快速发展,以数字化反应堆保护系统代替模拟式保护系统已逐渐成为全球主流.随着国内数字化反应堆保护系统自主化研发的起步,针对数字化反应堆保护系统的可靠性和安全性的试验鉴定技术已成为我国核电发展的新课题.以相关法规、标准、技术报告为基础,结合从事该行业多年的实践经验和国内试验机构试验条件的现状,系统地介绍了一套针对安全级数字化反应堆保护系统设备鉴定的技术.技术包括鉴定方法、鉴定项目、鉴定样机硬件和软件功能选取原则及其代表性、配合鉴定样机功能测试的辅助测试支持系统、试验验收准则以及鉴定试验过程中的注意事项等,为从事安全级数字化反应堆保护系统研究的技术人员提供了一套可操作的安全级保护系统鉴定指导方案.【期刊名称】《自动化仪表》【年(卷),期】2018(039)009【总页数】4页(P90-93)【关键词】设备鉴定;数字化反应堆保护系统;鉴定样机;电磁兼容;验收准则【作者】冯雪;俞磊【作者单位】国核自仪系统工程有限公司,上海 200241;上海工业自动化仪表研究院有限公司,上海 200233【正文语种】中文【中图分类】TH868;TP2060 引言核电站对核安全有特殊的安全要求。
反应堆保护系统是保证核电站在异常工况下能够紧急停堆并维持核电站处于安全停堆状态的安全级系统。
其必须在核电站正常、异常工况下始终保持功能和结构的完整性。
因此,反应堆保护系统的安全分级为安全级。
目前,国内外核电站反应堆保护系统大多采用传统的模拟控制系统。
随着科技的快速发展,以分散控制系统为设计理念的数字化控制系统逐渐在常规火电厂、化工等工控领域推广、应用。
其具有开放性、高可靠性、快速性和可操作性等优点[1]。
随着数字化仪控系统使用经验的积累以及技术成熟度的逐步提高,其可靠性也得到全面的提升。
核电站反应堆保护系统采用数字化控制系统技术已成为主流。
Technological Process浅析核电安全级DCS设计原则及流程杨占杰1艾九斤$李京帅彳(1•中核第四研究设计工程有限公司石家庄050021)(2.中国核电工程有限公司北京100840)摘要:核电站安全级DCS(集散控制系统)设计文件繁多,在工厂制造阶段田湾5号、6号机组项目核电DCS设备出版文件有2500多份。
本文从设计过程和相关设计文件角度介绍了DCS设计整个过程,包括工厂设计阶段的需求设计分析、基本系统设计、软硬件需求设计阶段、软硬件详细设计阶段、产品实现等阶段,为DCS监造和管理提供了參考。
关键词:设计DCS流程Design Principle and Process of Safety Grade DCS in Nuclear Power PlantYang Zhanjie1Ai Jiujin2Li Jingshuai2(1.China Nuclear fourth research and Design Engineering Co.,Ltd.Shijiazhuang050021)(2.China Nuclear Power Engineering Co.,Ltd.Beijing100840)Abstract There are many documents in the design of safety-grade DCS(Distributed Control System)for nuclear power plants.During the manufacturing stage of the plant,there are more than2500published documents of DCS equipment for Nuclear Power Plants of Unit5and6project in Tin Wan.This paper introduces the whole process of DCS design from the point of view of design process and related design documents,It includes the requirement analysis,basic system design,software and hardware requirement design,software and hardware detailed design, product realization and so on.It provides a reference for the management in the process of DCS supervision.Key words Design DCS Process中图分类号:TB497文章编号:2095-2465(2021)03-0014-04文献标识码:BDOI:10.19919/j・issn.2095-2465・2021・03.0051DCS简介DCS的概念就是集散控制系统,利用4C(计算机-Computer,通讯-Communication.显示_ Cathode Ray Tube、控制-Control)技术组成的控制系统,将工业生产等进行集中控制、分散处理。