GBT 13624-2026 核电厂安全参数显示系统的功能设计准则标准立项发展报告

核电厂安全参数显示系统的功能设计准则StandardizationDevelopmentReport:FunctionalDesignCriteriaforSafetyParameterDisplaySystemsinNuclearPowerPlants摘要核电厂安全参数显示系统（SPDS）是核安全级仪表与控制系统的重要组成部分，承担着在事故及事故后工况下向主控室操纵员提供关键安全功能状态信息的核心任务，其功能设计的科学性直接关系到核电厂事故诊断与缓解决策的及时性与准确性。本标准立项发展报告以GB/T13624-2026《核电厂安全参数显示系统的功能设计准则》为研究对象，系统梳理了该标准修订的背景与必要性，阐明了标准修订所遵循的基本原则与主要依据，详细解析了标准的核心技术内容及其适用边界。报告深入分析了SPDS功能设计在核安全法规体系、数字化仪控技术演进及人因工程学发展背景下的新要求，介绍了主要起草单位在核工程标准化领域的专业积累与业务实践，并对标准发布实施后在我国核电厂安全审评、系统设计验证及运行管理中的预期应用前景进行了展望。本报告可为核电厂仪控系统设计人员、核安全监管技术人员及相关科研工作者提供有益的技术参考。关键词：核电厂；安全参数显示系统；功能设计准则；核安全；标准化；人因工程；仪表控制系统一、引言与研究背景安全参数显示系统（SafetyParameterDisplaySystem，SPDS）是核电厂主控室中用于连续监测和显示与核安全密切相关的重要过程参数的专用信息系统。其概念源于1979年美国三哩岛核事故的深刻教训——事故发生后，操纵员面对数百个相互独立的报警与显示信息，难以快速辨识反应堆的真实安全状态，进而延误了关键缓解操作。国际原子能机构（IAEA）在事故后总结中明确建议，应为主控室操纵员提供经过归纳和提炼的安全状态显示，使之能够在最短时间内直观判断核电厂偏离正常运行的程度及可用于缓解事故后果的系统可用性。我国自20世纪80年代末启动SPDS相关标准的编制工作以来，历经多年实践检验，现行标准在指导核电厂安全参数显示系统设计、审评和运行方面发挥了重要的技术规范作用。然而，随着我国核电事业进入规模化、密集化发展的新阶段，核安全监管要求持续提升，数字化仪控技术深度应用，先进人因工程理念不断融入主控室设计，现行标准在技术内容、术语表达和适用范围等方面均已显现出一定的局限性。主要表现在以模拟信号处理和传统盘台显示为背景的底层设计假设，与当前数字化分布式控制系统和大型显示屏主导的主控室信息环境之间存在显著落差。在此背景下，对GB/T13624进行系统性修订，充分纳入数字化环境下的功能设计要求，同时强化与HAF102《核动力厂设计安全规定》、GB/T13629《核电厂安全系统中数字计算机的适用准则》、GB/T9225《核电厂安全系统可靠性分析一般原则》等法规标准的协调衔接，已成为提升我国核电厂安全参数显示系统标准化水平的紧迫需求。二、标准修订的必要性与基本原则2.1现行标准与当前技术发展的不适应性现行GB/T13624标准自发布实施以来已有多年，其编制年代正值我国核电厂主控室仪表控制系统从模拟技术向数字技术过渡的初期。在该技术背景下，标准中的诸多技术条款天然带有模拟技术的特定烙印。具体而言，现行标准在信息输入处理方面，主要基于固定通道的点对点硬接线连接假设，缺乏对数字化网络通信架构下数据共享与信号有效性确定机制的充分考虑；在显示形式方面，以传统的分立仪表、记录仪和模拟屏为主要呈现载体，对基于计算机工作站和大型显示器的灵活画面组态技术未做系统规范；在人机接口评价方面，未能引入动态测试和基于工况模拟的验证方法，也未能充分吸收国际核电领域在控制室人因工程验证与确认（HFEV&V）方面的通行做法。同时，现行标准在术语表达上与国家核安全局最新版本核安全法规、导则存在一定错位。例如，在安全功能分类方法的表述上，新近法规体系中的“应对设计扩展工况的设计措施”等概念需要对应纳入标准的内在逻辑框架，以实现上下游标准的无缝衔接。2.2标准修订遵循的基本原则本标准修订遵循以下基本原则。第一，安全第一原则。标准修订以保障核电厂安全为首要目标，确保SPDS在正常运行、预期运行事件和事故工况下均能可靠地提供所需信息，不得因任何设计权衡而削弱其安全功能。第二，技术中立原则。标准条款的技术要求以功能性能为导向，不指定特定的技术实现方案，从而为不同的数字化平台架构和未来技术演进留出空间。第三，协调一致原则。标准的修订充分衔接我国现行核安全法规、导则及关联标准，在术语定义、技术指标和验证方法上防止出现冲突或歧义，注重与IAEA相关安全导则的国际共识保持一致。第四，实用性与可操作性原则。标准条文力求明确、具体、可验证，为主控室设计者和安全审评人员提供清晰的技术依据。三、标准的适用范围与主要技术内容3.1适用范围本标准规定了核电厂安全参数显示系统（SPDS）的功能设计准则，包括系统在功能设计、人机接口设计、试验验证等方面的基本要求。本标准适用于核电厂主控室中安全参数显示系统的设计。对于核电厂应急响应设施（如应急指挥中心）中设置的与安全参数显示功能相关的显示系统，其功能设计可参照使用本标准的相关准则。3.2术语和定义本标准涉及的核心术语包括以下几项。安全参数显示系统（SPDS）：在控制室中，用于显示核电厂安全状态信息，使操纵员能够判断核电厂偏离正常运行工况的程度，并确定减轻异常运行或事故后果所需采取行动的专用系统。安全功能（SafetyFunction）：为防止燃料包壳、反应堆冷却剂压力边界和安全壳这三道屏障的完整性遭受破坏或损坏所必需的功能，或者为防止堆芯损坏或尽量减少放射性物质向环境释放所必需的功能。关键安全功能（CriticalSafetyFunction）：在事故工况下，需要优先保证的对于防止堆芯损伤或减少放射性释放起决定性作用的安全功能。安全状态（SafeState）：核电厂在运行或事故后达到的、满足安全分析报告中规定准则的稳定状态。优先组（PriorityGroup）：为确保完成特定安全功能而组合在一起的系统、设备和操作规程的集合。3.3安全参数的选择与分类安全参数的选择是SPDS功能设计的逻辑起点。标准要求SPDS所监视和显示的参数应能够充分表征核电厂的下列关键安全功能状态：反应性控制、堆芯热量导出、反应堆冷却剂Inventory（装量）保持、反应堆冷却剂压力边界完整性、安全壳完整性以及放射性物质包容。参数选择应遵循最小充分集原则，即在确保能够唯一确定各关键安全功能状态的前提下，尽可能精选最少数目的参数，以降低操纵员的认知负担。同时，标准要求对所选定的安全参数进行分级，按照其对安全功能状态判定的重要程度和优先级，设定不同的显示层级和刷新频率。在参数来源方面，应优先采用经过核安全级仪表通道测量的参数，当安全级参数不可用时，应规定非安全级参数替代或推断显示的准则与条件。3.4信息显示与报警功能设计标准确立了SPDS信息显示功能的三级架构模型。第一级为安全功能状态显示，以高度综合的图形化方式呈现各关键安全功能的当前状态，通常采用状态指示、功能状态图或安全状态总览图等形式，使操纵员能够在数秒钟内完成核电厂整体安全态势评估。第二级为安全参数显示，呈现可定量读取的具体安全参数值及其变化趋势，支持与安全限值和安全动作定值的比较，并对超出正常范围的参数给出醒目的编码提示。第三级为辅助诊断与支持信息显示，包括系统可用性状态、设备状态、相关报警信息及运行规程引导等。在报警功能方面，标准要求SPDS的报警处理应遵循核电厂报警系统总体设计原则，针对安全重要的报警信息设置独立的报警优先级，确保在大量报警并发出现时，安全功能相关报警具有最高的显示优先级和不可屏蔽性。3.5人机接口设计要求人机接口设计准则的修订是本标准的关键更新内容之一。标准全面引入了基于人因工程学的设计原则，要求SPDS的人机接口设计遵循一致性、简洁性、可读性和容错性等基本原则。在显示画面设计方面，标准要求在传统设计准则的基础上，进一步提出数字化环境下的画面层次管理要求，即通过总览画面、功能组画面和详细画面之间的逻辑导航链接，使操纵员能够从全局安全状态评估迅速下钻到具体参数的判读与分析。关于编码方式，引入了冗余编码原则，即安全状态信息应同时通过颜色、形状、文字等多维编码方式予以呈现，防止操纵员因单一编码通道的信息歧义产生误判。同时，标准设置了严格的显示更新周期和响应时间要求，规定安全参数在正常工况和事故工况下从数据采集到画面呈现的最大允许延迟，其中事故工况下的数据刷新率应显著高于正常运行工况，以满足瞬态监视的需要。3.6系统可靠性与质量保证标准强调SPDS的可用性应满足核电厂安全级系统可靠性设计的一般要求。SPDS的可用性应通过适当的冗余设计、故障自诊断和在线试验能力予以保障。标准要求系统的设计应允许在反应堆正常运行期间对SPDS进行定期试验和维修，而不影响其安全功能的可用性。对安全功能判定起关键作用的参数采集通道和设备，应按照核安全电气设备质量保证要求实施全过程的质保控制。此外，标准还规定SPDS的设计文件中应包含系统功能设计说明书、人机接口设计规范、验证与确认计划等成套技术文件，并要求设计方将SPDS的设计基准与核电厂安全分析报告中的设计基准事故分析结论进行逐项对照，确保无遗漏、无矛盾。四、主要起草单位介绍本标准由全国核仪器仪表标准化技术委员会（SAC/TC30）组织修订，该委员会是我国核仪器仪表领域国家标准与行业标准的技术归口组织，秘书处设在中国核电工程有限公司。中国核电工程有限公司（ChinaNuclearPowerEngineeringCo.,Ltd.，CNPE）是国内领先的核工程综合性研究与设计单位，在核电厂总体设计、仪控系统设计、核安全分析等领域具有深厚的技术积淀。公司成立于2007年，以原核工业第二研究设计院、核工业第五研究设计院和核工业第四研究设计院的核电相关业务为基础重组整合而成，全面继承了我国核工程设计的核心力量和历史经验，先后完成了包括“华龙一号”在内的多个自主核电品牌的总体设计与工程实施。在SPDS相关技术领域，公司仪控设计团队在核电厂主控室人机接口设计、安全显示与报警系统开发、控制室人因工程验证等方面开展了系统性研究，积累了从方案设计、详细设计到调试试验的完整工程实践基础。近年来，该团队积极参与国际核工程领域SPDS相关技术交流与标准对标研究，为标准修订引入国内外最新技术成果创造了有利条件。全国核仪器仪表标准化技术委员会在标准修订过程中，联合了核与辐射安全中心、核电厂营运单位、高等院校及科研院所等多方力量，组织开展了广泛的行业调研和技术研讨。各参编单位从核安全审评、系统设计、运行使用等不同视角，为标准修订内容的科学性与可操作性提供了有力保障。五、结论与展望GB/T13624-2026《核电厂安全参数显示系统的功能设计准则》的修订发布，是我国核电厂仪控领域标准化工作服务于核安全水平持续提升的一项重要举措。本次修订系统回应了数字化仪控技术广泛应用的现实，在安全参数选择与分类、信息分层显示、报警管理、人机接口设计、验证与确认等核心技术要求方面做出了全面更新，为核电厂SPDS的安全审评、工程设计、运行管理和改造升级提供了与时俱进的技术规范依据。标准实施后，预期将在新建核电项目的安全审评和设计验证中发挥基准性作用，同时为主控室数字化改造和人因验证工作提供系统的技术指导。展望未来，随着我国核电技术的持续发展与“核电出海”战略的深入推进，核电厂仪控标准的国际化协调要求将日益显著。SPDS相关标准需要持续跟踪IAEA安全标准体系及IEC相关国际标准的动态演进，在保持标准技术内容自主性的同时，推动标准外文版编制和国际对标工作，增强我国在核仪控标准化领域的国际影响力与话语权。与此同时，数字孪生、人工智能辅助决策、先进报警分析等新技术在主控室信息环境中的逐步应用，将对安全参数的综合研判与智能化显示提出新的命题，SPDS相关标准的后续修订方向需要在持续跟踪运行经验和反馈的基础上部署研究与预研工作，以确保标准的持续适用性与先进引领作用。参考文献[1]国家核安全局.HAF102核动力厂设计安全规定[S].北京:国家核安全局,2016.[2]国家核安全局.HAD102/14核动力厂安全显示装置[S].北京:国家核安全局,1990.[3]GB/T13629-2008核电厂安全系统中数字计算机的适用准则[S].北京:中国标准出版社,2008.[4]GB/T9225-2008核电厂安全系统可靠性分析一般原则[S].北京:中国标准出版社,2008.[5]InternationalAtomicEnergyAgency.IAEASafetyStandardsSeriesNo.SSR-2/1(Rev.1):SafetyofNuclearPowerPlants:Design[S].Vienna:IAEA,2016.[6]InternationalA