第三章 反应堆保护.doc

核电站安全管理讲义 长沙理工大学能源与动力工程学院第三章反应堆保护3.1 概述3.1.1 反应堆保护系统的功用。反应堆保护系统的功用主要是保护三大核安全屏障(燃料包壳、一回路压力边界和安全壳)的完整性。当运行参数达到危及三大核安全屏障完整性的阈值时，保护系统动作触发反应堆紧急停堆和启动专设安全设施。KRGRPNRPR执 行 机 构RIS，RCV，ETY，停堆开关图3.1反应堆保护系统组成框图3.1.2 反应堆保护系统的组成。广义地讲，反应堆保护系统应包括核岛KRG（过程测量系统，通常称为SIP），RPN（核仪表系统），RPR（反应堆保护系统）以及所有专设安全系统（如RIS，RCV，ETY等）。KRG和RPN分别对测量数据进行处理，然后将处理后的模拟信号转成开关量信号送至RPR系统进行逻辑运算形成保护指令，最终送至执行机构执行保护动作，如图3.1。3.1.3 保护系统的设计准则1单一故障准则单一故障准则是指某设备组合或系统，在其任何部位发生可信的单一随机故障时仍能执行正常功能，即系统内的单一故障不会妨碍系统完成要求的保护功能，也不会给出虚假的保护动作信号（误动作）。由该单一故障引起的所有继发性故障均应视为单一故障不可分割的组成部分，该准则要求保护系统内单一故障或单次事件引起的故障不应有损于系统的保护功能。2冗余性和独立性冗余性是为了满足单一故障准则，冗余有整体冗余和部件冗余，各冗余通道之间应有独立性（电气独立和实体独立）。为保证电气独立性，电源系统也应有冗余度，冗余性和独立性为在线周期试验和在线维修提供了手段。3多样性多样性准则针对共模故障，可通过功能多样性和设备多样性来实现。共模故障是指某一事件或条件均能导致同一类（采用同一设计原理或材料的）设备产生相同的故障。4故障安全准则故障安全准则是在某系统中发生任何故障时仍能使该系统保持在安全状态的设计原则。5符合逻辑在设计过程中，必须是保护系统满足可靠性和安全性的要求，现实的实现方法是采用符合逻辑，在保护动作之前必须有两个获两个以上的冗余信号相符合，以防止误触发保护系统动作。采用符合逻辑也便于保护系统进行在线测试。6可试验性和可维修性为了发现、验证和维修故障元器件，以防止故障的累积触发保护系统故障，需要对保护系统进行定期试验。保护系统的冗余性，为在线试验提供了可能，对于整个保护通道，共有T1，T2，T3试验。关于周期试验，可详见3.6节。 3.1.4 KRG,RPN系统工作原理KRG，RPN系统的主要作用将变送器测量来的过程变量（压力、温度、水位、流量、转速、中子通量）信号进行必要的处理，经阈值处理形成保护逻辑信号，如图3.2所示。模拟量处 理1模拟量处 理2模拟量处理3模拟量处 理41234变送器变送器变送器变送器阈值处理XU1RPR阈值处理XU2阈值处理XU3阈值处理XU4RPRRPRRPR图3.2KRG，RPN工作原理KRG/RPN分为四组，四组不但实体隔离，而且也电气隔离。KRG/RPN系统中的模拟量处理较为简单，故在此只对阈值继电器输出特性进行介绍。 表示测量参数正常时低于保护定值，不产生有效保护信号，其输出为高电平；当测量参数增加超过保护定值时产生有效保护信号，其输出为低电平。 表示测量参数正常时低于保护定值，不产生有效保护信号，其输出为低电平；当测量参数增加超过保护定值时，产生有效保护信号，其输出为高电平。 表示测量参数正常时高于保护定值，不产生有效保护信号，其输出为高电平；当测量参数降低到保护定值时产生有效保护信号，其输出为低电平。 表示测量参数正常时高于保护定值，不产生有效保护信号，其输出为低电平；当测量参数增加低到保护定值时，产生有效保护信号，其输出为高电平。秦山第二核电厂RPR系统因采用故障安全设计，因而大部分XU输出特性均采取 和 方式，只有安全壳喷淋动作保护信号采用阈值继电器输出高电平的信号。3.1.5 RPR系统的工作原理3.1.5.1 系统组成保护系统逻辑电路由完全相间的A，B两列组成，两列在电气和实体上是相互隔离的（见图3.3）。下面以A列为例，详细说明保护系统的工作原理。1解耦器解耦器（MUTAOR）实际上是RPR系统的输入接口。它接收RPN或KRG系统来的24V电平逻辑信号，经内部逆变整流后分X、Y两路输出12V电平逻辑信号。它不仅使两路输出之间电气隔离，而且也使保护系统逻辑与输入测量通道之间电气隔离。解耦器的工作电源实际上是由信号电压提供。其原理见图3.4。由于保护信号输入测量通道设有四个相互独立的通道，因此RPR系统解耦器也相应分置于四个相互隔离的机柜中，每一个解耦器对应一个逻辑输入。1组RPN或KRG系统2组3组4组解偶器解偶器解偶器解偶器解偶器解偶器解偶器解偶器X逻辑单元信号比较电路Y逻辑单元X逻辑单元信号比较电路Y逻辑单元执行机构输出 单元&执行机构输出 单元&保护系统逻辑电路ATWT图33 保护系统逻辑电路组成框图A列B列逆变整流整流图3.4 解耦器原理图X 12V24VY 12V2逻辑处理单元逻辑处理单元由信号比较电路及两个完全对称的X逻辑单元和Y逻辑单元组成。X、Y逻辑单元接收解耦器的X和Y输出，然后对四路同类信号进行逻辑符合、逻辑运算，经处理后的信息送给输出单元。为满足失电安全准则，这两个逻辑单元均采用负逻辑设计。在X、Y逻辑单元之间，设有信号比较电路，它主要用来检测X、Y逻辑运算的一致性、指出逻辑关键点的状态，并通过光字牌及声光报警在主控室里显示。逻辑处理单元的原理见图3.5。图3.5 逻辑处理单元原理图X、Y逻辑单元由固态磁逻辑元件组成，并采用负逻辑电路设计，比较结果分别送到计算机数据采集系统（KIT）、报警系统（KSA）和主控室的状态指示灯（LA）。另外，在做T2试验时，比较电路向T2试验装置发送逻辑测试结果。3输出单元输出单元接受逻辑处理单元来的X、Y逻辑信号，先对X，Y进行“与”运算，然后经磁放大器进行功率放大推动输出继电器向各执行机构送出保护命令。输出单元由磁性元件和继电器组成。根据失电安全准则，紧急停堆保护输出应在系统失去电源时产生停堆命令；但这一准则不适用于专设安全设施保护，即电源丧失时专设安全设施不应当产生保护动作。因此，对于紧急停堆保护和专设安全设施保护，保护系统应采取不同的输出方式。所以，秦山第二核电厂RPR设计为：紧急停堆输出单元采用失电操作方式，而专设安全设施保护则采用带电操作方式。 紧急停堆输出单元为便于分析紧急停堆输出单元，先对该单元执行机构（停堆断路器）作一分析。相应于两列保护通道，也有两列完全相同的停堆断路器组（图3.3），每列各有主、旁路停堆断路器，两者结构相同而用法各异。旁路停堆断路器只在对主停堆断路器进行在线周期试验时投运，所以，正常运行时每列只有一个停堆断路器工作。两列停堆断路器串联在控制棒驱动电源线上，停堆断路器受保护系统的自动停堆命令或手动停堆命令控制，当任何一列停堆断路器断开时，反应堆停堆。正常情况下，停堆断路器接收来自反应堆保护系统的自动停堆信号和来自主控室的手动紧急停堆信号，触发主断路器跳闸，从而切断棒控系统的260V动力电源，控制棒在重力的作用下迅速插到堆芯底部，导致反应堆停堆。每个断路器由两个跳闸线圈（失励跳闸线圈和激励跳闸线圈）和一个复位线圈组成，来自反应堆保护系统的自动停堆信号作用于所有断路器的失励跳闸线圈，ATWT停堆信号只作用于主断路器的失励跳闸线圈；来自主控室的手动紧急停堆信号（300TO）则同时作用于所有断路器的失励跳闸线圈和激励跳闸线圈。每个断路器机柜中都有一个P4阈值继电器，用来产生P4信号。停堆断路器的阈值继电器的工作原理就是利用霍尔电流传感器检测流过断路器机柜的260V棒控电源的中线电流，当中线电流小于设定的阈值时触发阈值继电器动作，向RPR发送一副触点信号，经逻辑符合处理后产生P4动作信号。停堆断路器供电原理见图3.6。A系列蓄能电机辅助继电器LBA110V DC110VDC/48VDC转换器LCA48V DC48VDC/48VDC转换器P4B系列LCB48V DCLBB110V DCPLC蓄能电机辅助继电器48VDC/24VDC转换器霍尔电流探测器滤波器阈值继电器P448V图3.6 停堆断路器供电原理图阈值继电器霍尔电流探测器滤波器阈值继电器48V48VDC/15VDC转换器阈值继电器48VDC/15VDC转换器在停堆断路器中，触发它断开的控制线圈有两个，分别为“失电线圈”和“带电线圈”。当“失电线圈”失电或“带电线圈”带电时，停堆断路器断开。“失电线圈”接受自动停堆命令和手动停堆命令，这可满足失电安全准则。“带电线圈”接受手动停堆命令，这满足多样化原则。停堆断路器的复位是由设在停堆断路器中的“合通控制线圈”控制，它为高电平有效，只接收手动复位命令。停堆断路器只有停堆命令解除后方可手动复位，其它情况下复位操作无效。由此可见停堆断路器具有双稳态电路功能。紧急停堆输出单元如图3.3所示。左边两个磁放大器输出经“与”逻辑运算后向主停堆断路器“失电线圈”发出停堆命令；而右边的磁放大器输出经同样逻辑处理后向旁路停堆断路器“失电线圈”发出停堆命令。每个停堆断路器设置两个磁放大器的目的是为了降低放大器本身故障引起的误动故障概率。失电停堆命令被称为自动命令，除了自动命令以外，还设有手动停堆命令。手动命令为正逻辑设计。它直接操作“带电线圈”使反应堆停堆。由手动停堆按钮来的停堆命令也向“失电线圈”发出停堆命令，只是在向“失电线圈”送停堆命令前，要对手动命令进行“非”逻辑处理以便满足负逻辑设计要求。当反应堆启动时，可通过手动复位按钮使断路器复位。图3.7 紧急停堆输出单元框图及断路器布置图图3.8专设安全保护输出单元框图专设安全设施保护输出单元（图3.8）专设安全设施保护输出单元与紧急停堆输出单元的区别在于：（1）采用了具有逻辑“非”功能的磁放大器。逻辑处理单元为负逻辑，而输出要求正逻辑，由负逻辑到正逻辑的转换由一个具有逻辑“非”功能的磁放大器来完成（图3.8用符号-1表示）。（2）输出单元采用了双稳态继电器。接收专设安全设施保护命令的执行机构不象停堆断路器那样具有双稳态功能。为了使输出命令具有保持功能，在输出单元中使用了双稳态继电器。3.1.5.2对保护系统可靠性的几点分析1冗余与系统的可靠性分析为满足单一故障准则，保护系统广泛使用冗余技术，具体表现在，保护逻辑电路采用A、B两列（或称总体二取一），使保护系统本身部件遵守单一故障准则，而在保护系统的逻辑处理单元中，又大量使用三取二、四取二符合逻辑以保证每一个测量信号（或判据）满足单一故障准则。一般来讲，前一种冗余叫作整体符合逻辑，后一种叫作局部符合逻辑。合理的局部-总体符合逻辑配置以及三取二、四取二符合逻辑种类的选择，大大提高了系统的可靠性。符合逻辑种类的选择取决于符合逻辑故障模式的分析。一般来说，逻辑系统故障模式有两种：拒动故障和误动故障。前者是指符合逻辑的某些输入通道存在拒动性故障而可能引起符合逻辑的拒动性故障，这是一个危险性故障，有可能导致安全系统不能正常启动保护动作。后者是指某些输入通道产生虚假信号而引起符合逻辑的误动性故障，将导致保护系统的误动作，降低了电站的可用性。在保护系统的可靠性设计中往往对系统的拒动故障概率和误动概率恰当折衷。对于压水堆，一般要求拒动故障概率低于10-6次/堆年，误动故障概率低于10-3次/堆年。假定m/n符合逻辑的各输入在某一时期内发生的拒动故障概率为q（T），而误动故障概率为p（T），那么根据概率论二项式分布公式可推出表一各符合逻辑的拒动和误动故障概率。表3.1常用符合逻辑故障概率一览表符合逻辑类型拒动故障概率误动故障概率单通道（1/1）q（T）p（T）二取一（1/2）q2（T）2p（T）二取二（2/2）2q（T）p2（T）三取一（1/3）q3（T）3p（T）三取二（2/3）3q2（T）3p2（T）四取二（2/4）4q3（T）6p2（T）三取三（3/4）6q2（T）4p3（T）由表一可知，使用三取二和四取三逻辑可使综合故障率降低。2负逻辑与系统可靠性分析除了手动命令以外，其它磁逻辑部分全部采用负逻辑设计。这样一来，既可保证手动与自动命令的独立性，也可满足失电安全准则，提高了系统的可靠性。3逻辑元件的多样性与系统的可靠性保护系统除了前面提出的电磁性元件组成的逻辑电路以外，还采用以继电器组成的ATWT逻辑电路。ATWT的逻辑处理部件和逻辑判据都不同于磁逻辑电路，因而使可靠性得到了进一步提高。3.1.6 执行机构保护系统的执行机构除RPR主、旁路停堆断路器外（见图3.3），其它不外乎为泵、风机、阀门、电磁阀等。3.1.7 停堆通道的响应时间保护系统响应时间是指该系统的每一个输入变量从超越保护整定值起到触发保护系统执行机构完成相应保护命令所需要的时间。其中紧急停堆通道响应时间分解图，如下图3.9：TRT 紧急停堆通道响应时间。这段时间T由下式几个时间组成：TRT =T0+T1+T2+T3+T4+T5+T6T0T1T2T3T4T5T6参数超限传感器信号产生定值器信号产生专设动作或停堆信号堆芯底部传输时间检测时间模拟通道响应时间逻辑通道响应时间停堆断路器打开时间保持钩爪释放时间落棒时间插入时间传输时间检测时间模拟通道响应时间逻辑通道响应时间T4+T5TRT图3.9 紧急停堆通道响应时间分解图其中，T0介质传输延迟时间，T0只有在T保护通道中有，因为堆进，出口温度测量用的探测器是安装在主管道的旁管路上的，所以T0是指主冷却剂由主管道流至旁通管路的时间。（参数为温度时：T0=1S，其余参数为T0=0S）.T1由设备制造厂家提供的探测器响应时间；T2模拟通道和逻辑通道响应时间（T20.10s ，T20.20s）T3紧急停堆断路器打开时间，即断路器失压线圈失电到保持勾爪线圈失电之间的时间，T30.15s；T4棒控系统保持钩爪的释放时间：T40.15s；T5落棒时间（从开始下落到缓冲段）：T52.15s；T6控制棒由缓冲器到完全插入堆芯底部的时间：T5+T63.0s的时间。表3.2秦山二核1#机组保护响应时间序号停堆参数响应时间（S）序号专设参数响应时间（S）1任一蒸汽发生器低低水位0.34918汽机刹车引起停堆1.1482任一蒸汽发生器低水位及汽/水失配0.35319ATWT停堆0.2533任一蒸汽发生器高高水位和P30.25620安注产生停堆0.1434稳压器压力高0.25621安注21.2165稳压器压力低和P30.25822安全壳A阶段隔离23.426稳压器水位高和P30.33023蒸汽管道隔离4.2153任一环路流量低和P30.22324主给水隔离3.8268主泵转速低低和P325启动电动辅助给水泵29.5399任一主泵断路器打开和P30.14826启动汽动辅助给水泵15.20610源量程中子注量率高0.24323汽机停机0.52011中间量程中子注量率高0.21228安全壳B阶段隔离26.54412功率量程低定值中子注量率高0.21229安全壳喷淋63.54513功率量程高定值中子注量率高0.21230T3（停堆断路器断开）0.02414功率量程中子注量率负变化率高0.21231T4（驱动机构抓具释放）0.0615功率量程中子注量率正变化率高0.21232T5落棒时间（从开始到缓冲段）：1.4516超温T2.34333T6（从缓冲段到堆底时间）0.6813超功率T2.863在事故分析中T0+T1+T2+T3+T4取为6s。技术规格书要求控制棒插入开始到进入阻尼器的时间T5小于2.15s。从控制棒开始插入到落入堆芯的时间T5+T6应小于3s，在有地震情况下应小于4.25s。因此，紧急停堆的响应时间大约911S。同样，系统对每种类型、每一个保护变量的响应时间有不同的要求。即对于紧急停堆系统的保护动作响应时间的要求和对专设安全设施驱动系统的保护动作响应时间的要求，以及对于ATWT系统的保护动作响应时间要求不尽相同，表3.2是秦山二核1#机组保护系统响应时间。3.2 包壳保护3.2.1 包壳损坏的原因包壳保护的最终的目标是防止其烧毁，即防止包壳温度超过1204。但是，包壳温度无法测量，所以必须转而寻找包壳烧毁的原因。研究表明，出现下列情况下包壳就可能被烧毁：燃料芯部温度达到熔点2800；包壳表面出现偏离泡核沸腾（DNB）现象。3.2.2 参与包壳保护的参数燃料芯部温度和DNB均无法测量，但已经知道影响它们的物理参数，而这些参数是可以测量的，包括： 热功率P；热功率由下式计算： P1=QPCP（Tout-Tin） （3.1）其中，Tin、Tout是指反应堆冷却剂进出口温度，主冷却剂的流量QP和比热容CP可以认为恒定不变，所以堆芯产生的热功率实际上取决于进出口温差T =Tout-Tin。而它是可以测量的。一回路平均温度；Tav=（ToutTin）/2。 一回路压力P；轴向功率分布形状，可用功率轴向偏移AO或功率轴向移I来表征；一回路流量Qp 。流量Qp被认为是恒定的，而且保护系统设置有防止流量偏低的保护，所以它只作为一个次要参数。主泵转速与Qp是成比例的，所以通常用它代替Qp。由以上说明可以得出结论：参与包壳保护的参数有AO（I）、Tav、P、T和QP（）。3.2.3 包壳保护的图形表示法反应堆运行梯形图实际也是关于包壳保护的。它用数条极限线围成一个运行限制区域，非常醒目地表示出运行点允许的范围。保护系统的包壳保护也采用类似的图形表示法。分析参与包壳保护的各参数，经常改变的参数只有Tav和T，其余参数在稳态时均应保持为常值，所以，选择（Tav-T）图示法。图3.10示出在反应堆0100%Pn功率运行时堆冷却剂进口温度，堆冷却剂出口温度、冷却剂平均温度以及堆冷却剂进、出口水温差等参数变化情况。现在，就要在（Tav-T）平面图上绘制出包壳保护的限制线。首先，假设：功率轴向分布为余弦曲线，此时AO=0；功率径向分布已充分展平，热通道因子FT=1.55；一回路压力在12.41.65MPa内。1堆出口温度沸腾极限为了使T测量值正确反映堆功率，应该避免堆出口处产生沸腾现象。当回路压力固定时，为了使堆出口处不沸腾，必须使T满足下式：T= Tout-TinTsat-Tin而，Tin= Tav-T /2 T2Tsat- 2Tav （3.2）所以，这是一条通过（Tav= Tsat，T =0）点，斜率为-2的直线。按此方法可以作出压力为12.4,13.8,15.2和16.6MPa的直线族，如图3.11所示。290.8290.8图3.10 反应堆运行参数 图3.11燃料温度与燃料元件线功率的关系2蒸汽发生器安全阀开启的物理极限在蒸汽压力达8.3MPa时，蒸汽发生器安全阀开启，提供了包壳保护措施。在蒸汽发生器内由一回路传给二回路功率为：P2=K（Tav-Ts） 其中，K传热系数；Ts蒸汽发生饱和蒸汽温度。8.3Mpa时，Ts=298。根据一、二回路功率平衡原理，P1=P2 把式(3.1)代入，得：T=K0（Tav-298） （3.3）式中，K0=K/QPCP这是一条通过（Tav=298，T=0）点，斜率为K0的直线。3烧毁比极限可以设想，在一回路流量和压力均不变的情况下，假设在维持进口温度Tin不变时，逐渐增加堆功率，反应堆沿高度上各点的实际热流密度都逐渐增加，当某一点的实际热流密度达到该点临界热流密度的0.82倍时，则该点的DNBR=1.22的（Tin，T）数据。根据公式Tav=Tin+T /2，可得到：T=2Tav- 2Tin （3.4）实际上，它也是一条直线。改变一回路压力，可以得到一簇DNBR=1.22的限制线，图3.10。4超功率极限燃料芯块温度Tf超过2800时就要熔化，对应的线功率为355W/cm。考虑到负荷瞬变和测量不准确性，把临界值定为2260，相应的线功率为590W/cm。当一回路压力恒定时，由堆芯产生的热功率可近似地表示为：P1=h1S1（Tf-Tav） （3.5）由一回路带走的功率Pth为：Pth = QPCP（Tout-Tin） （3.6）其中h1，S2，QP，CP分别为堆芯传热系数，换热面积，主冷却剂流量和主冷却剂比热容。考虑到PthP1，（Tout-Tin）=T，故有：T=（Tf -Tav）*h1S1/QPCP 或T=K1（Tf -Tav）所以，超功率极限线的表达式为：T=K1（2260-Tav） （3.3）其中K1是很小的数，所以在（Tav-T）图上满足式（3.3）的直线是一条几乎平行于横轴的直线。考虑到式（3.5）的近似性，这条燃料温度相等的“等温线”实际上应是一条曲线。图3.12示出几种不同压力下的等温线。压力升高时，传热系数h1增加，超功率极限向上移动。3.2.4 T保护图Tavg/图3.12 包壳保护限制线图3.12所示的包壳保护图中每个压力下都有4条限制线，即：蒸汽发生器安全阀开启物理限制线；堆芯出口沸腾限制线；DNBR=1.22限制线；燃料芯块温度=2260限制线。蒸汽发生器安全阀开启物理限制是由蒸汽发生器安全阀提供的堆芯保护措施，反应堆保护系统不需考虑，其余三条限制线才是反应堆保护系统要遵守的，即要根据它们来确定保护极限线：超功率T保护线和超温T保护线。确定这两条保护极限线的原则是：比原来三条限制线对反应堆的限制更严格，即趋于安全；尽量接近原来限制线，以免过严地限制运行工况；能用简单公式计算出来。通常的办法是把DNBR=1.22限制线与燃料芯块温度=2260限制线的交点的连线（实际上是一条直线）DC作为超功率T保护线，把堆芯出口沸腾限制线与蒸汽发生器安全阀开启物理限制线的交点A和DNBR=1.22限制线与燃料芯块温度=2260限制线的交点B连成直线AB作为超温T保护线。当压力P改变时上、下平移这条线。3.2.5 T保护整定值及逻辑图如上所述，在对包壳保护的物理机理的分析基础上获得其图形表示，对各极限作了调整以后得到了超温T极限线和超功率T极限线。它们都限定了T的变化范围。超温DT停堆保护是为了防止发生偏离泡核沸腾,因为偏离泡核沸腾会使燃料棒和反应堆冷却剂之间的传热系数大大降低,从而引起燃料包壳的温度升高。它利用冷却剂回路的DT作为反应堆功率的度量,并把DT与随平均温度、稳压器压力和轴向中子注量率偏差自动改变的整定值进行比较。如果DT信号超过计算出的整定值,将产生停堆保护动作。秦山二期每个环路中设置两个DT测量通道,每个测量通道的DT与对应的超温DT整定值进行比较。两个环路中共有四个这样的通道,当2/4通道发出保护信号时,则产生超温DT停堆保护。超功率DT停堆保护是为了防止燃料棒线功率密度过高和由此造成的燃料包壳破坏或燃料熔化。它同样利用冷却剂回路的DT作为反应堆功率的度量,并把该DT与随平均温度和轴向功率偏差自动改变的整定值进行比较。如果DT超过计算出的整定值,将产生停堆保护动作。每个环路中设置两个DT测量通道,每个测量通道的DT与对应的超功率DT整定值进行比较。两个环路中共有四个这样的通道,当2/4通道发出保护信号时,就会产生超功率DT断开紧急停堆断路器，使反应堆快速保护停堆。这里只给出T保护整定值公式的结果：1超温T保护整定值计算式 （3.8） 其中：K1=1.51458；K2=23.16%/MPa；K3=4.329%/；K4=0.34968；1=1 s；3=30 s；4=4s。Tav：平均温度（）235-335；T0=310；P0=15.5MPa；P：稳压器压力（MPa绝对），11.0-18.0 MPa；T0=34.4；T0：0-44；N:额定转速（1488 r/min），N：0-1800r/min。而，f(I)1=0,I5%;(1.53134I-0.03853), 5%I T0)；0(如果T T0)。而，f(I)=0.54,I63%；(-1.2I-0.216), -63%I1.35C。总之，核功率大于30%Pn（P16信号）时汽跳闸后，与冷凝器不可用或GCT不可用相符合，则产生紧急停堆保护动作。图3.19 P16允许的紧急停堆2 蒸汽发生器水位偏低紧急停堆（图3.20）正常给水丧失后，二回路导出一回路能量的能力降低，一回路压力和温度开始上升；同样，如果蒸汽发生器水位调节系统出现故障（给水流量降低），引起汽水流量不平衡，从而造成蒸汽发生器水位偏低，也会导致一、二回路发生传热故障，使一回路温度迅速上升。图3.20 蒸汽发生器水位偏低紧急停堆只要有一台蒸汽发生器的四个水位测量线路中有两个测得的水位低于保护阈值，就产生紧急停堆动作。只要有一台蒸汽发生器的两个水位测量线路之一测得的水位低于保护阈值且同台蒸汽发生器的两个汽水失配测量线路之一测得的蒸汽流量与给水流量之差超过保护阈值时，产生紧急停堆保护动作。3.3.4 反应堆主回路保护主回路压力偏高或温度迅速变化有可能引起反应堆主回路应力过度增加而破裂。1预防超压的保护四个稳压器压力测量线路测得的压力有两个达到16.45MPa（表压）时，则产生稳压器压力高紧急停堆保护动作（图3.21）。稳压器水位监测系统提供另一种超压保护。当稳压器水位过高时，它将失去压力控制能力。稳压器水位高紧急停堆也按照三取二原则，并与P3信号相符合后则可以提供允许紧急停堆保护（图3.22）。这样可以防止稳压器安全阀动作后造成的带水排放，保护设备和防止事故的进一步扩大。图3.22 稳压器水位高紧急停堆图3.21 稳压器压力高紧急停堆2防止温度迅速变化的保护温度迅速上升后，由于一回路水的膨胀，压力上升。为了保护燃料包壳的完整性，也需采取一些预防温度迅速变化的措施。这些措施有：汽机跳闸引起的紧急停堆（图3.19）；一台蒸发器水位偏低，同时同台蒸发器汽水失配紧急停堆（图3.20）；中子通量迅速变化产生的紧急停堆（图3.16）。3.3.5 蒸汽发生器水位高高保护蒸汽发生器水位高高出现的原因主要是给水流量控制系统故障，另外,蒸汽管道破裂或蒸汽流量突然增加引起的假水位现象也可能产生蒸汽发生器水位高高信号。蒸汽发生器水位过高的危害有：蒸汽品质变化，对汽机造成损坏；如果此时伴随发生蒸汽管道破裂会引起安全壳瞬态超压和一回路过冷。只要一台蒸汽发生器水位达到保护阈值，则在遵守四取二原则下，在P3允许时产生紧急停堆（图3.23）。只要一台蒸汽发生器水位高高，就会出现允许信号P14，它使汽机跳闸和主给水隔离。图3.23 蒸汽发生器水位高紧急停堆逻辑图3.3.6 ATWT保护ATWT系统是为了解决预期瞬态不停堆而增设的一套系统(ATWT是预期瞬态不停堆的英文缩写：Anticipated Transient Without Trip )。它不完全属于保护系统，也不必完全遵守保护系统必须遵守的设计原则(如冗余原则)。ATWT系统与紧急停堆系统在设备上体现了多样性。紧急停堆系统采用CMOS器件作为主要的逻辑处理器件，而ATWT系统则采用继电器构成多种逻辑线路。ATWT系统监测的变量是主给水流量，在流量低于定值时给出触发信号。在一定的功率水平以下，ATWT信号是被闭锁的，闭锁信号由核测仪表的中间量程给出，此时在主控室有旁通指示。反应堆保护系统对事故工况（特别是类工况）的保护手段主要是紧急停堆。当紧急停堆保护发生故障时（例如当参数达到紧急停堆保护阈值,但没产生紧急停堆保护信号，或虽然产生了紧急停堆信号但紧急停堆断路器未断开）,此时发生的各种预期瞬变就称为ATWT。未能引起紧急停堆的概率ATWT为紧急停堆概率1与紧急停堆保护故障的概率2的乘积，即：ATWT =12式中，1=1/堆年，2=10-5/堆年，所以，ATWT = 10-5/堆年对于如何减少ATWT带来的危险，可能的途径有三个：降低第二类事故的频率；提高紧急停堆可靠性；限制ATWT产生的后果。这三个途径中，唯有（3）最为现实。所谓限制ATWT后果是指：限制燃料包壳温度，使DNBR1.22，以便保护燃料包壳；限制一回路压力P1，使之小于22.5MPa，以保护一回路压力边界；限制安全壳压力不超过0.5MPa，以维持其完整性。对ATWT研究表明：丧失正常给水和丧失厂外电源这两个ATWT最为严重，前者使一回路超压，后者使DNBR降低。正常给水丧失可能是由于给水泵故障也可能是由于给水调节阀故障引起的。如果发生了丧失正常给水ATWT，则由于二回路吸收一回路热量的能力下降而引起一回路和压力上升。为了限制后果，ATWT保护系统采用了图3.24所示的保护逻辑。当堆功率大于30%Pn时，如果给水流量低于6%NF，则延时5秒后产生如下保护动作：汽机跳闸。启动辅助给水系统。以防蒸汽发生器烧干。闭锁第3组GCT排放阀，防止蒸汽发生器烧干。紧急停堆。确保紧急停堆保护系统动作。图3.24 ATWT紧急停堆由此可见,ATWT保护系统也同时给出反应堆停堆信号,提供不同的反应堆停堆保护,用以实现反应堆停堆保护的多样性3.3.7 紧急停堆综合逻辑图紧急停堆整定值的确定是依据安全分析在预期最严重的异常工况下，能够触发自动停堆动作，以防止发生超过安全极限的情况。在确定整定值时，还考虑了影响安全性的各种不利因素，例如运行参数的瞬态超调量，计算和测量的误差等。如图3.25所示：SG1给水流量低（ 6%NF）SG2给水流量低（ 30%Pn）中间量程RPN 023 MA（ 30%Pn）源量程中子通量高（ 105cps）P6存在时手动闭锁P10中间量程中子通量高（ 25%Pn）P10存在时手动闭锁功率量程低定值中子通量高（ 25%Pn）P10存在时手动闭锁功率量程高定值中子通量高（109%Pn）功率量程中子通量变化率高（5%Pn/2s）超温T超功率T1#回路冷却剂流量低（ 10%FP）2#回路同上主泵转速低低（ 10%FP）稳压器水位高（ 2.3lm）P7（ 10%FP）稳压器压力高（ 16.45MPa）稳压器压力低（ 10%FP）1#SG水位低（775 t/h）2#SG同上1#SG低低水位（-1.32m）2#SG同上1#SG高高水位（0.84m）P7（ 10%FP）2#SG同上冷凝器可用C9LP截止阀关闭保护油压低（MPa）P16（30%Pn）GCTc旁通隔离阀非全开蒸汽排放闭锁信号GCTT1.75安注信号安全壳喷淋信号手动紧急停堆ATWT2/3&2/3&1/2&1&1/22/4&2/42/42/42/42/31/2&12/4&2/4&2/42/4&1/211/2&2/412/4&1&2/32/