ACP100模块化小型堆安全级DCS设备方案研究

1、ACP100模块化小型堆平安级DCS设备方案研究摘要核电技术是改善能源结构，应对气候变化的有效途径。ACP100模块化小型堆是國内自主研发的堆型，所依托的工程工程目前已经进入详细设计阶段。本文结合该堆型反响堆保护系统目前的设计方案，对平安级DCS设备方案进行研究，结合自主研发的平安级DCS平台的技术特点，提出平安级DCS设备的总体配置方案，对工程工程的后续实施有积极的指导意义。关键词ACP100;反响堆保护系统;平安级DCS;设备方案中图分类号：TM623.8           文献

2、标识码：ADOI：10.19694/j ki.issn2095-2457.2021.15.0480引言核电技术是改善能源结构，应对雾霾天气、淡水缺乏、城市区域制冷和供热的有效途径。ACP100模块化小型堆是中核集团从2021年开始自主研发的一种堆型，采用经验证和工程实践的轻水堆技术，有望成为模块化小型堆领域率先商业部署的堆型。ACP100满足核电站所具有的根本平安功能和纵深防御要求，具有严重事故预防措施，在使用成熟技术的同时采用成熟设备。ACP100在工程平安性上采用非能动技术，到达或超过第三代核电站相关要求【1】。海南昌江厂址工程作为ACP100堆型的目标工程，目前已进入详细设计阶段。核电数

3、字化仪控系统DCS系统是核电站的神经中枢，也是核电站最重要和价值最高的成套设备之一，控制着核电站上百个系统近万个设备的运行。其中，平安级DCS主要完成事故工况下反响堆平安停堆和事故缓解功能，对核电站的平安运行起到至关重要的作用。1系统总体结构反响堆保护系统由平安级DCS设备实现，是核反响堆最重要的平安级系统之一，它是一个逻辑保护系统，前端连接所有的保护仪表组，包括热工仪表组和核仪表组，这些仪表组监测选定的物理参数，当这些参数的变化到达或超过由平安分析确定的保护动作整定值时，给出保护动作的初始信号。这些信号经过逻辑组合，满足一定条件时，触发保护功能，实现反响堆紧急停堆或专设平安设施动作。反响堆保

4、护系统由四重冗余的序列A、B、C、D组成【2】，各序列之间以及平安系统与非平安级系统之间在物理、功能和电气方面都是相互隔离的。反响堆停堆和专设平安设施驱动功能都在四个冗余的序列中执行。结合中核集团中国核动力研究设计院自主研发的平安级DCS平台技术特点，配置保护系统架构图如图1所示。2约束条件和假设条件2.1约束条件aIO点数根据全厂DCS设备技术规格书中的要求，平安级的I/O点数如表1所示。结合系统设计要求和现有核电厂设计经验，停堆的输出信号每序列20个，剩余DO为执行器的开关信号。同时，每个执行器按照2个信号计算，执行器为88个左右。b其他特殊要求在进行平安级DCS系统机柜配置时，还应/宜满

5、足下述特殊要求：宜将RPC相关的机箱和ESFAC相关的机箱布置在不同机柜中;来自现场的420mA传感器信号在进入AI模块之前均需要在PIPS单元中进行隔离，必要时进行分配;来自现场的开关量信号，如果其直接参与紧急停堆功能或专设驱动功能，那么需要进行隔离后再由RPC或者ESFAC采集;来自现场的执行器状态反响信号，如果其不直接参与紧急停堆功能或专设驱动功能，那么由PLM模块直接采集，否那么，需要进行隔离后由RPC或者ESFAC采集;RPC/ESFAC/TU机柜采用热备配置，主控模块2个，通讯模块冗余。根据系统架构图的通讯链路，主控机箱配置1011个通讯模块。2.2假设条件a仪控报警及旁通点数预估

6、的说明仪控报警主要包括：PIPS信号预处理模块故障报警，机柜门开报警，风扇故障报警，电源故障报警，浪涌抑制器故障报警。每个RPC单元、ESFAC单元、TU单元各配置1个DI模块和1个DO模块即可满足仪控报警要求。旁通功能主要包括：通道旁通和参数旁通。每个保护通道需要通道旁通，涉及停堆或逻辑退化的信号都需要参数旁通。每个RPC和ESFAC单元配置1个DI模块和1个DO模块即可满足旁通要求。b电源柜的约束条件说明电源柜用于放置电源模块，电源模块数量与控制柜功耗，供电方式，电源模块选型有关。3设备配置方案3.1RPC机柜数量计算RPC机柜采用的模块属于6U模块，机柜可布置3个机箱，I/O模块超过19

7、个即增加一个机柜每个机柜提供至少20%的备用模块插槽，每类模块按照至少20%备用通道计算，每1个主控机箱可以放置2个主控模块，最高可负载4个I/O机箱。需要RPC机柜采集和输出的信号点数量如表2所示。同时，结合上述约束条件和假设条件，可得RPC机柜数量计算如表3所示。3.2保护系统机柜数量PIPS、ESFAC、PLM、TU和电源柜的计算方式与3.1节类同，此处不再赘述。经计算，反响堆保护系统机柜配置如表4所示。4结论根据ACP100模块化小型堆反响堆保护系统的总体架构，结合设备规格书等设计输入的要求，同时结合平安级DCS平台自身特点及现有核电站设计经验，经过分析计算，ACP100反响堆保护系统每个序列包含电源柜在内共7个机柜，机柜数量总计28个。该结论可作为ACP100工程工程在电气厂房设计、设备供电系统设计、通风系统设计、设备采购等方面的重要设计依据，对工程工程的后续实施