第三代核电(整理2篇)
第三代核电范文篇1
关键词：第三代先进压水堆核电厂；通信系统；可靠性
随着科学技术的发展，核电厂将成为能源工业的重要组成部分，当前国内现役核电厂中，通信系统的设计以有线通信作为主要通信手段，系统间相互独立，无法实现数据共享，维护使用效率低。第三代先进压水堆核电厂通信系统采用分层架构，保证了系统良好的灵活性和可扩展性。根据现役核电厂运行经验的反馈，无线通信系统的便捷性和实时性是有线系统无法比拟的。以下对第三代先进压水堆核电厂通信系统的总体结构、主要通信系统的功能、设计特点等进行分析。
1第三代先进压水堆核电厂通信系统总体结构及设计原则
1．1总体结构。第三代先进压水堆核电厂为单堆布置两环路机组，电功率1250MW，设计寿命60年［1］，通信设计理念以无线通信为主，主要包括无线通信、自动电话系统、应急自动电话系统、呼叫通话系统、警报与广播系统、声力电话以及时钟系统。总体结构见图1。1．2设计原则。a．可行性和适应性。保证系统在技术上的可行性、经济上的可能性。b．实用性和经济性。系统建设应始终贯彻面向应用、注重实效的方针，坚持实用、经济的原则。c．先进性和成熟性。系统设计既要采用先进的概念、技术和方法，又要注意结构、设备和工具的相对成熟。d．开放性和标准性。为了满足系统所选用的技术和设备匹配性，满足投资的长期效应以及不断扩展的功能需求，必须追求系统的开放性和标准性。e．可靠性和有效性。通信各子系统采用相对独立、运行方式各不相同但功能重叠的模式，从而保证了整个通信系统的可靠性和多样性。f．安全性和保密性。系统设计中不但要考虑信息资源的充分共享，更要注意信息的保护和隔离。g．可扩展性和易维护性。为了适应系统变化的要求，必须充分考虑系统扩展和维护的便利。h．核电厂通信系统的基础支撑系统如综合布线、供电系统和机房等也有与常规电厂不同之处，设计的难点和特殊要求在于要考虑连接核岛内外的通信线缆系统的通信贯穿件，并充分考虑通信贯穿件有一定的传递衰耗等特性。综合布线要考虑核电厂的特殊要求，采用低烟无卤阻燃的特种电缆［2］。
2通信子系统功能与结构
2．1无线通信系统。目前国内投入运行的核电站的通信手段主要为有线通信，工作的灵活性和高效性受到限制。建设一套低功率、低干扰、抗辐射的无线电话系统可大大提高核电站工作人员的沟通效率，并保证在一些极端事故下通讯的有效性。第三代先进压水堆核电厂的设计中，第一次提出了将无线通信系统作为常规事务和应急处理时的首选通信方式，首次要求覆盖全厂，在确认无线系统对核电站的安全相关设备没有干扰的前提下，核电站运行期间可以使用。无线系统采用无线保真（Wi－Fi）技术，Wi－Fi可以提供热点覆盖、低移动性和高数据传输速率。基于无线网络的特点，适宜在核电前期设置一套无线系统设备，在电厂建设期间投运，满足建设期的语音通信需求。电厂建成投产以后，可方便增加相关设备，对系统进行扩容，满足电厂运行期间的通信需求［2］，并可与电厂前期的系统做到无缝连接。无线电话系统在第三代核电通信系统的设计为创新型设计，携带无线电话的工作人员可在厂区的主要区域内被呼叫，该系统由中央控制单元、便携式手持机、便携式头戴耳机、基站和天线及其他设备组成，所以无线通信系统的设计也是整个通信系统设计的重点，国内某在建第三代压水堆核电站无线系统的设计分为应用服务层，网络交换层和终端接入层。应用服务层：为无线电话系统的用户注册、存储、呼叫信令处理、媒体和业务控制、互联接入、展示服务平台。网络交换层：作为软交换网的承载网络，其作用和功能就是将边缘接入层中的各种媒体网关、控制层中的软交换机、业务应用层中的各种服务器平台、各种通信终端等软交换网网元连接起来。终端接入层：可接入的终端具有很大的灵活性，可以支持SIP协议的有线／无线通信终端，实现核电站厂房内外通信调度需求。2．2自动与应急电话系统。自动电话系统与无线通信系统互为备用，提供全厂范围内的常规语音通信，并与所需的厂外通信链路连接。系统由交换机、配线架、电话机和相关设备组成，是非安全相关系统。该系统提供所有话站间的全双工语音通讯，具有呼叫转移、支持包括无线电话系统手持机用户在内的多方电话会议。应急电话系统用于电厂重要岗位之间的备用通信联系，可以转移呼叫且能够提供多方电话会议功能。该系统的规模小于自动电话系统，系统话机主要设置在主控室、远程停堆操作室、技术支援中心和其他关键操作区域。2．3警报与广播系统。2．3．1警报系统。警报系统独立于其他所有的通信子系统，由设置在全厂范围内的声光报警显示屏及报警器等设备组成。该系统通过警报器发出警报，在厂房公共区域及高噪音环境区域设置声光报警显示屏，在主控制室和远距离停堆室提供警报触发及警报信息选择功能。发生事故时，由控制按钮触发警报系统发出相应的声警报信号和文字信息显示方式的光警报，通知人员撤离或紧急撤离，并且在事故排除后能够发出警报解除。2．3．2广播呼叫系统。广播呼叫系统的功能是在全厂范围内呼叫和调度指挥核电厂工作人员，为全厂通信系统提供更多的适应性和可靠性。该系统由通话站、功放、扬声器、调度主机、调度台与自动电话系统及应急自动电话系统的接口电路和其他相关设备组成，并且系统线路独立，不会对厂内外的其他系统施加干扰，反之亦然。系统调度台可生产广播信息和调度指令，对某一区域广播，也可对几个或全部区域广播。2．4声力电话。声力电话作为核电站内部设备的调试及检修专用的通信系统，能提供核电站内部任意2点或多点之间的通信联系，通过声音产生的动力，在无需任何供电的情况下，适合长时间的连续通话，可用于核电站执行任务的工作人员间的常规通讯。由手持机、声力电话插座、便携式头戴机、中央配线盘及相关设备组成。该系统故障不会危及安全相关的系统，并且不会妨碍安全停堆。声力电话主要用于以下3个回路。a．换料回路。添加燃料过程所涉及的区域中的通信话站配有换料回路声力电话插座盒，每个插座盒上设有3个通道。b．维修／测试回路。遍布于主控室的所有的通信话站、当地的控制面板、设备支架、电机控制中心（MCC）、开关设备以及大型机电都配有声力维修／测试回路插座盒。c．工厂停堆操作。战略性地配置插座盒，以便在控制室被撤走的情况下提供便利的语音通信。位于启动给水泵区、上水泵区、柴油发电机房、配电室以及主蒸汽排放阀区域的通信站配有带3个通道的声力电话插座盒。2．5时钟系统。时钟系统用来建立一个精确的时间基准，为该系统内所有子钟和电厂其他所需系统提供准确的时间信号。时钟系统采用全球定位系统（GPS）和接收机来提供一个精确的时间基准信号。使用时间基准进行校时的时钟（母钟和子钟）设置在需要同步时间的区域。
3应用中存在的问题及解决措施
第三代先进压水堆核电厂规模大、参与方多、技术性高、无成熟堆型以及项目管理的综合性增加了交流和沟通难度。由于各参与方有不同要求和对项目有不同的期望，导致在采购过程中需要多次反复地沟通和协调。第三代先进压水堆核电厂通信系统比较特殊，部分通信设备的主控单元安放在核岛，但常规岛／电站辅助设施（CI／BOP）的设备需接入核岛主控单元，从而实现通信功能，这就要求在采购设备的时候需要与业主充分沟通：首先，要理解总目标及业主的意图，尽可能保持通信设备接口的一致性及各级设备之间的匹配性；其次，在项目执行过程中，尽可能的多与业主进行交流，使业主对项目进展及时了解和跟进，避免业主反复修改技术方案导致的进度计划的拖延。3．1通信系统设备供电负荷。在项目执行过程中，非核级配电系统（EDS）配电盘负荷配置已满，以至于通信系统的负荷不断要求被压缩。由于整个核岛通信系统的部分系统主机（自动电话系统，广播呼叫与警报系统，无线系统）为2个核岛共用，且均布置在1号核岛，从而导致1号核岛用电负荷紧张。建议可以将自动电话系统，广播呼叫与警报系统，无线系统的主机根据负荷进行布置，将某些用电负荷大的设备主机移至2号核岛，从而减轻1号核电的用电负荷。3．2系统间的可靠性。自动电话系统，广播呼叫与警报系统，无线系统之间相互连接，均通过自动电话系统的交换机进行通讯，因此，对于自动电话系统的可靠性提出了很高的要求，一旦自动电话系统的主机故障，将导致广播呼叫与警报系统和无线系统之间通信中断。后续项目设计中，可以考虑冗余连接，保证系统可靠性。3．3安全壳内通信设备。第三代先进压水堆核电厂安全壳内布置了功放、话站、喇叭等，通信设备中大多为电路板等电子器件，在壳内辐照环境下，设备很快就会故障损坏。第一，影响系统的使用；第二，增加采购成本。壳内通信设备主要是为了核电站换料检修阶段施工人员的使用而设置的，在电站正常运行下，上述设备并不使用，因此，在后续设计中，可将这些设备列为可摘卸设备，仅在换料检修期间安装使用，运行期间拆除。3．4时钟系统。第三代先进压水堆核电厂时钟系统采用的传输方式仍为IRIG－B码，与目前主流的基于网络时间协议（NTP）传输方式存在滞后性，因此在与闭路电视系统连接时就存在传输方式不统一，需要增加额外的转换设备。时钟系统的GPS天线距离主机较远，且需要通过同轴电缆传输。基于同轴电缆传输距离的限制，如此布置可能导致接收信号的不准确。建议将GPS信号接收机前置的方案，无论从系统精确性角度，还是从拉线布置方面，时钟系统都得到了优化。
4结束语
本文分析了第三代先进压水堆核电厂通信系统的总体结构、主要系统功能和设计特点，并结合在项目执行过程中遇到的问题提出改进建议：将通信系统设备根据负荷进行布置；考虑系统间冗余连接；仅在换料检修期间安装使用安全壳内通信设备；将时钟系统的GPS信号接收机前置。由于核电厂通信系统覆盖面广，通信技术的发展和更新换代快，如何将新技术的采用和核电厂通信安全有效结合是一个很大的研究课题，需要设计方、供货方和业主充分沟通，以达到最佳工程实践的目标，随着依托项目的不断推进，对整个系统的认识和理解也将逐步深入。
作者:邹颖男严振杰单位:国核工程有限公司
参考文献：
第三代核电范文篇2
关键词：化学与容积控制系统压水堆设计特点对比
中图分类号：TM62文献标识码：A文章编号：1672-3791（2015）11（c）-0058-02
化学与容积控制系统（CVS）是反应堆冷却剂系统（RCS）的一个主要的辅助系统。对RCS进行水化学控制、容积控制，同时也提供了反应性控制手段，在反应堆启动、停运及正常运行过程中起着十分重要的作用。就三代堆型CVS与传统压水堆型中的化学与容积控制系统（RCV）作比较，分析两系统的设计差异。
1三代核电CVS设计和流程
三代核电CVS提供安全隔离、终止RCS意外硼稀释、保持RCS压力边界完整性、隔离超量补水、CVS下泄隔离的安全相关功能。同时提供补充RCS水装量、RCS硼化、稳压器辅助喷淋的纵深防御功能。
CVS由下泄热交换器、再生热交换器、离子交换器、补水泵、过滤器、水箱及相关阀门、管道及仪表组成。系统由一个位于反应堆安全壳厂房内的净化回路和位于安全壳厂房外的补水下泄设备构成（图1）。
CVS包括以下功能子系统。
净化环路子系统：净化回路位于安全壳内，运行在RCS压力下，由反应堆冷却剂泵（主泵）来提供净化流量的驱动压头。在功率运行期间，冷却剂通过整个净化环路连续循环。从主泵出口开始，通过再生热交换器，被上充流冷却后，经过下泄热交换器进一步被冷却。下泄冷却剂通过混床（必要时再通过阳床）再通过后置过滤器，最后回流至再生式热交换器内加热，回到主泵入口。由于净化回路的驱动力是由闭合的RCS回路主泵压头提供的，所以维持净化不需要补水泵运行。
补水子系统：包括高压补水泵及相关的吸入排出管道。通过一根入口母管从硼酸储存箱和/或除盐水系统取水。两台补水泵的出口管道合并成补水总管，然后与反应堆冷却剂过滤器下游的净化回路相连。补水泵用于向RCS提供补水、向RCS添加化学药品、一回路充水和压力试验，以及为稳压器辅助喷雾提供硼化补水。
下泄子系统：包括反应堆冷却剂过滤器下游的排水管线。流体通过一个下泄孔板和安全壳隔离阀，输送到放射性液体废物系统。下泄管线的功能是在正常电站运行、功率变化、启动和停堆期间降低RCS装量。
锌/氢注入子系统：来自注锌组件和氢添加管线的管道合并成一条母管，进入安全壳内，连接到净化回路再生热交换器壳侧出口管的下游。氢气由位于厂区的高压氢气瓶提供。注锌组件位于汽轮机厂房以极小的流量和高于RCS运行的压力向RCS添加醋酸锌溶液。
辅助喷淋子系统：是再生热交换器下游净化回流管线上的分支管线，需要时向稳压器供应喷淋含硼水。
2第二代电站RCV的设计和流程
RCV由4部分组成，还有一条低压下泄管线和一条除硼管线（图2）。
净化回路：下泄流经一个三通阀进入混合离子床，进入间断运行的除阳离子床。再经后过滤器进入容积控制箱。当下泄流温度高于570℃时，混合离子床前的三通阀便受控将下泄流导向旁路，经下游的三通阀流入硼回收系统。
下泄回路：经两个隔离阀进入再生热交换器壳侧，实施下泄流的一次降温。再经一组减压孔板，实施一次降压。下泄流经隔离阀进入下泄热交换器的管侧，壳侧由设冷水将下泄流二次降温。经压力调节阀二次降压后，进入过滤器滤去悬浮颗粒。
上充回路：下泄流经三通阀进入容积控制箱。当容积控制箱液位高时，三通阀则将下泄的部分或全部导向硼回收系统。容积控制箱为上充泵提供水源，上充泵将下泄流的压力提高。
轴封水及过剩下泄回路：轴封水流经过滤器除去固体杂质后进入主泵1号轴封。轴封水大部分顺轴而下冷却轴承后进入RCP，剩余部分则经1号轴封的结合面作为轴封水回流被回收。轴封水回流经过滤器除去固体颗粒并经轴封回流热交换器冷却后返回上充泵入口。
低压下泄管线：当RCP压力较低时，从三组降压孔板下泄的流量很小。此时将从余热排出热交换器出口引出下泄流经气动阀，从降低孔板下游进入下泄回路，此管线称为低压下泄管线。在反应堆处于换料或维修冷停堆时，下泄流经净化回路处理后，不经过容积控制箱和上充泵，直接返回余热排出系统。
除硼管线：如果RCP硼浓度太高，则要进行除硼操作。此时，由一个三通阀把下泄流引向除硼单元，经处理后，再经返回容积控制箱。
3CVS和RCV的对比
3.1安全级别方面
当一回路发生失水事故时，RCV上充泵还将作为高压安注泵将硼水注入一回路的冷端或冷、热双端。三代技术非能动安全设施以及不调硼负荷跟踪技术的应用，CVS不再执行相关安全功能，上充泵只用作上充，不兼顾高压安注功能，也不参与负荷跟踪，取消了硼回收系统。CVS由主泵提供驱动压头，其他部分位于安全壳以外，不构成冷却剂的承压边界。因此降低为非安全级，除少量隔离设施外，系统中其他设施均为非安全相关设施。
3.2净化方面
RCV利用上冲泵提供净化流量的驱动压头，完成一回路水质净化；CVS净化回路位于安全壳内，由主泵来提供净化流量的驱动压头，取消了容积控制箱，实现安全壳内高压净化，并简化了系统。
3.3加氢方面
当一回路含氧量增加时会导致加大化学腐蚀，所以正常运行时，化学与容积控制系统要向一回路加入一定量的氢气来抑制水辐照分解产生氧。RCV向容控箱内充入氢气，通过上充泵进入一回路，而CVS取消了容积控制箱，氢是通过直接向RCS注入高压氢气来实现的。
3.4主泵的改动引起CVS不同
二代电站中的主泵采用的是轴密封冷却剂泵，需要RCV保持连续的上充流和下泄流，来提供主泵的轴封水，第三代核电的主泵采用无轴密封的全屏蔽式结构，取消了主泵轴封水系统，因此化学与容积控制系统不需保持连续的上充流和下泄流，并杜绝了轴封注水管线破裂事故，不仅降低了系统的要求、简化了系统，还提升了安全性。
4结语
通过两种堆型化学与容积控制系统的对比，差异主要体现CVS有较大的简化，其主要特点如下：取消了硼回收系统和容积控制箱，采用高压加氢技术；CVS净化回路利用运行主泵的压头作为净化流的驱动力，实现安全壳内高压净化；第三代核电的主泵采用了无泄漏且不需要轴封注入的屏蔽式泵，取消了主泵轴封水系统，因此CVS不需保持连续的上充流和下泄流；棒控系统可以在不调硼的条件下进行负荷跟踪，故正常运行时位于安全壳外的CVS子系统不需要连续运行。
参考文献
[1]陈国伟.600MW压水堆电站热力系统建模分析与研究[D].重庆大学，2009.
