一种核电厂火灾事故安全停堆路径的评估方法与流程

一种核电厂火灾事故安全停堆路径的评估方法
1.本技术是申请日为2020年10月26日、申请号为2020111536465、发明名称为“核电厂火灾事故安全停堆路径的评估方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
2.本发明属于核安全技术领域，具体涉及一种核电厂火灾事故安全停堆路径的评估方法。


背景技术：

3.核电厂几十年来的运行经验表明，火灾对于核电厂的安全具有重大的潜在威胁。核电厂的火灾会直接击穿核电厂确定论事故分析所设置的层层屏障，引发反应性事故，同时也会造成严重的经济损失和社会影响。
4.为了预防火灾事故的发生，并在火灾发生时及时扑灭火灾，核电站在设计和运行过程中针对火灾事故对反应堆安全停堆的影响开展了系统的分析以及研究。
5.众所周知，核电厂是一个极其复杂的系统，反应堆的运行过程依靠核电厂的上百个系统以及相关设备。当发生火灾事故时，机组需要下行停堆，保证机组安全。火灾情况下机组安全停堆所需的主要安全功能包括：反应性控制、一回路压力控制、一回路水装量控制、堆芯余热导出、过程参数监控以及其他相关的支持系统。这些功能对于实现和维持机组热停堆有直接影响，从而可以确保燃料、压力容器和安全壳的完整性。因此，一旦机组热停堆所需的系统和设备因为火灾造成损坏会严重影响机组停堆，从而严重影响核安全。
6.核电厂需要保证实现和维持机组热停堆的一条必要安全停堆路径，其不会因为火灾发生损坏，从而保证核电厂在火灾事故工况下的安全性。


技术实现要素：

7.有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种核电厂火灾事故安全停堆路径的评估方法(ssa)，其能够用于识别和评估在发生火灾时实现和维持安全停堆条件所必须的结构、系统和部件(sscs)的能力。
8.为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：
9.一种核电厂火灾事故安全停堆路径的评估方法，包括如下步骤：识别影响安全停堆的功能的系统，建立安全停堆路径；根据安全停堆的功能识别出执行或者影响的设备；识别并确定影响安全停堆的设备的电缆；对防火分区内涉及安全停堆的电缆进行电路分析和评估。
10.根据本发明的一些优选实施方面，所述安全停堆的功能包括反应性控制、一回路压力控制、水装量控制、堆芯余热排出、过程监控以及电力、冷却、通风支持系统。
11.根据本发明的一些优选实施方面，建立安全停堆路径包括如下步骤：识别出满足安全停堆功能的各个系统；为每个安全停堆功能确定实现该功能的重要系统，将这组重要系统设定为一条安全停堆路径。
12.根据本发明的一些优选实施方面，所述根据安全停堆路径识别出执行或者影响安全停堆的设备，包括如下步骤：对每条安全停堆路径识别出系统流路径；根据所述系统流路径识别满足安全停堆功能的设备；确定是否有设备属于其他系统；
13.若无，则统计安全停堆设备清单，并与系统和安全停堆路径一一对应；识别与安全停堆相关的设备信息；识别设备、关联设备、系统和路径之间的关联性，并建立设备、系统、路径的逻辑框图；
14.若有，则将确定的支持系统分配到对应停堆路径的系统组合中。
15.根据本发明的一些优选实施方面，所述设备的识别为通过查阅系统的工艺及仪表图、电气图、流程图图纸进行识别；所述设备信息的识别为查阅系统设备手册、防火分区报告资料进行识别。
16.根据本发明的一些优选实施方面，所述设备信息包括设备类型、设备描述、防火分区、房间号以及设备的正常位置和失效位置。
17.根据本发明的一些优选实施方面，识别并确定影响安全停堆的设备的电缆，包括如下步骤：识别各安全停堆设备运行所需的电路；识别误动作或误操作会对安全停堆造成影响的设备；识别失效会造成误启动的联锁电路和电缆；判断设备的运行是否需要电源；若需要电源，则识别最近的上游电源并核实所述上游电源在安全停堆清单上，之后将电缆分配给设备；若不需要电源，则直接将电缆分配给设备；确定电缆的布线；按防火分区确认电缆的位置。
18.根据本发明的一些优选实施方面，识别电路的过程中，需查阅设备对应的电气单线图、电气原理图，基础布线图、端子连接图图纸确定要保持完整的电缆或者可能导致每台安全停堆设备运行不当的电缆。
19.根据本发明的一些优选实施方面，对防火分区内涉及安全停堆的电缆进行电路分析和评估，包括以下步骤：按火灾分区识别并定位安全停堆的电缆；确认防火分区中受影响的电缆和设备；确定防火分区中受到影响的最小安全停堆路径，并将其指定为安全停堆所需的路径；确认设备对安全停堆所需电路的影响；制定缓解策略或者措施保护受火灾影响的电缆和设备。
20.根据本发明的一些优选实施方面，所述缓解策略或措施包括：对相关电缆进行防火包裹；增加相应耐火等级的防火屏障；增加带有自动灭火和探测装置的耐火屏障；识别其他执行相同安全停堆功能的设备。
21.由于采用了以上的技术方案，相较于现有技术，本发明的有益之处在于：本发明的核电厂火灾事故安全停堆路径的评估方法，通过识别核电厂内每个安全停堆路径运行所需的系统、设备和电缆，并考虑了电缆在火灾情况下的误动作情况，为核电厂提供缓解火灾对每个防火分区所需的安全停堆路径的部件或可能影响所需的安全停堆路径的部件的影响的措施，从而使核电厂达到可接受的安全水平，实现核电厂的安全设计。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他
的附图。
23.图1为本发明优选实施例中核电厂火灾事故安全停堆路径的评估方法的分析策略图；
24.图2为本发明优选实施例中核电厂火灾事故安全停堆路径的建立示意图；
25.图3为本发明优选实施例中识别安全停堆的重要部件和设备的流程图；
26.图4为本发明优选实施例中识别并确定影响安全停堆的设备的相关电缆的流程图；
27.图5为本发明优选实施例中防火分区的分析和评估流程图。
具体实施方式
28.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
29.核电厂有上百个系统，这些系统执行不同的功能，这其中只有一部分执行安全停堆(ssd)的功能，同时，核电厂的安全系统多是冗余配置，因此在核电厂火灾事故工况下，只需要保证部分系统及设备的可用性即可保证核电厂能够达到安全停堆状态。
30.核电厂火灾安全停堆分析的基本假设：在包含安全停堆所需sscs的区域内(或有火灾隐患)发生单一火灾；除某些例外情况，所有裸露的电缆和设备均被假定为火灾损坏；所有设备在火灾发生前处于正常位置；机组处于满功率运行。
31.本实施例的目的在于提供一种针对如上的核电厂火灾安全停堆分析(ssa)的评估方法，如图1所示，安全停堆的评估方法包括如下步骤：从核电厂安全停堆功能出发，识别安全停堆系统，进而通过流程图以及其他图纸确认和识别安全停堆路径中的设备以及电缆，然后通过电路分析方法识别出涉及安全停堆路径的每个防火分区中安全停堆的重要电缆以及设备；最后选择合适的缓解和保护措施来保护电缆，保证安全停堆路径在火灾情况下的完整性，进而保证核电机组的安全。
32.火灾安全停堆评估方法是一种用于识别和评估在发生火灾时实现和维持安全停堆条件所必须的结构、系统和部件(sscs)的能力，具体包括以下4个步骤：
33.1.识别热停堆所需或者对安全停堆(ssd)功能影响的重要系统
34.火灾后安全停堆的目标是确保一列为热停堆所需的停堆系统、构筑物和部件构成的安全停堆路径免受火灾的损害。达成这个目标需要确定实现和维持热停堆所需的功能。
35.火灾后安全停堆所需的功能包括以下方面：反应性控制、一回路压力控制、水装量控制、堆芯余热排出、过程监控以及电力、冷却、通风等支持系统。这些功能对于实现和维持热停堆的安全停堆的目标有直接影响，从而确保燃料、压力容器以及安全壳的完整性。
36.在不同工况的情况下，执行相应安全功能的系统并不固定，如图2所示，首先识别出满足安全停堆功能的各个系统；然后为每个安全停堆功能确定实现该功能的重要系统，并将这组重要系统设定为一条安全停堆路径。
37.2.根据安全停堆路径识别出执行或者影响安全停堆的部件和设备
38.参见图3所示，为识别安全停堆的重要部件和设备的具体流程。
39.首先需要对每条安全停堆路径识别出系统流程图中的系统流路径，根据系统流路径确定哪些设备应被包含在安全停堆设备列表中，同时需要考虑任何可能误动作并对所需系统功能产生不利影响的设备。如图3所示，具体包括如下步骤：
40.2.1)对每条安全停堆路径识别出系统流路径；
41.2.2)根据系统流路径识别满足安全停堆功能的设备；
42.2.3)确定是否有设备属于其他系统；
43.2.4)若无，则统计安全停堆设备清单，并与系统和安全停堆路径一一对应；
44.若有，则将确定的支持系统分配到对应停堆路径的系统组合中；
45.2.5)识别与安全停堆相关的设备信息；
46.2.6)识别设备、关联设备、系统和路径之间的关联性，并建立设备、系统、路径的逻辑框图。
47.通过查阅系统的p&i d(工艺及仪表)图、电气图、流程图等图纸识别出安全停堆的重要设备。随后需查阅系统设备手册(sdm)、防火分区报告等资料确认安全停堆分析所需的设备信息，包括设备类型、设备描述、防火分区、房间号以及设备的正常位置、失效位置等信息。
48.通过这一步骤确定执行安全停堆路径所需的重要设备及其相关信息。
49.3.识别并确定影响安全停堆的设备的相关电缆
50.参见图4所示，对于上一步中识别的每一台设备，查阅设备运行所需电路，包括电源、控制或仪表等电路，同时需要删减掉对设备安全停堆功能没有作用的电路(例如信号器电路、加热电路等)的电缆，除非需要依靠这些电路。在电路识别过程中，需要重点识别误动作或不恰当操作可能影响停堆的连锁电路和电缆。查阅设备对应的电气单线图、电气原理图、基础布线图、端子连接图等图纸，确定要保持完整的电缆或者可能导致每台安全停堆设备运行不当的电缆。如图4所示，具体包括如下步骤：
51.3.1)识别各安全停堆设备运行所需的电路；
52.3.2)识别误动作或误操作会对安全停堆造成影响的设备；
53.3.3)识别失效会造成误启动的联锁电路和电缆；
54.3.4)判断设备的运行是否需要电源；
55.若需要电源，则识别最近的上游电源并核实该上游电源在安全停堆清单上，进入步骤3.5)；若不需要电源，则直接进入步骤3.5)；
56.3.5)将电缆分配给设备
57.3.6)确定电缆的布线；
58.3.7)按防火分区确认电缆的位置。
59.通过电缆清册查找对应编号的电缆信息，包括电缆起始位置，穿过的房间和防火分区，将电缆进行定位。
60.4.对防火分区内涉及安全停堆的电缆进行电路分析和评估
61.包括以下步骤：按火灾分区识别并定位安全停堆的电缆；确认防火分区中受影响的电缆和设备；确定防火分区中受到影响的最小安全停堆路径，并将其指定为安全停堆所需的路径；确认设备对安全停堆所需电路的影响；制定缓解策略或者措施保护受火灾影响
的电缆和设备。
62.具体的，如图5所示，根据对每个防火分区内的系统、设备和电缆的审查，确定该分区内免受假想火灾影响或者受假想火灾影响最小的停堆路径。选择在该分区内电缆和设备数量最少的安全停堆路径作为安全停堆所需路径。
63.针对确定的安全停堆路径的设备进行电路失效分析，考虑热短路、短路、接地等电路故障对于电缆、设备的影响，根据电路失效分析结果确定每个防火分区内在火灾情况下会受到火灾损坏的电缆和设备。
64.针对每个防火分区内在火灾情况下会受到火灾损坏的电缆、设备，选择合适的措施来缓解或消除火灾损害。这些策略和措施可能包括：对相关电缆进行防火包裹；增加相应耐火等级的防火屏障；增加带有自动灭火和探测装置的耐火屏障；识别其他执行相同安全停堆功能的设备等。
65.通过本实施例中上述的步骤方法，本实施例中的核电厂火灾事故安全停堆路径的评估方法，通过识别核电厂内每个安全停堆路径运行所需的系统、设备和电缆，并考虑了电缆在火灾情况下的误动作情况，为核电厂提供缓解火灾对每个防火分区所需的安全停堆路径的部件或可能影响所需的安全停堆路径的部件的影响的措施，从而使核电厂达到可接受的安全水平，实现核电厂的安全设计。
66.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种核电厂火灾事故安全停堆路径的评估方法，其特征在于，所述火灾事故安全停堆的目标是确保一列为热停堆所需的停堆系统、构筑物和部件构成的安全停堆路径免受火灾的损害；核电厂火灾安全停堆路径的评估方法基本假设：在包含安全停堆所需结构、系统和部件的区域内发生单一火灾；所有设备在火灾发生前处于正常位置；机组处于满功率运行；所述评估方法包括如下步骤：1)从核电厂安全停堆功能出发，识别影响安全停堆功能的系统，建立安全停堆路径；2)根据安全停堆路径识别出执行或者影响安全停堆的设备；3)识别并确定影响安全停堆的设备的电缆；4)对防火分区内涉及安全停堆的电缆进行电路分析和评估，制定缓解策略或措施，保证安全停堆路径在火灾情况下的完整性，进而保证核电机组的安全。2.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，步骤1)中建立安全停堆路径包括：首先识别出满足安全停堆功能的各个系统；然后为每个安全停堆功能确定实现该功能的重要系统，并将这组重要系统设定为一条安全停堆路径。3.根据权利要求2所述的评估方法，其特征在于，所述安全停堆功能包括反应性控制、一回路压力控制、水装量控制、堆芯余热排出、过程监控以及电力、冷却、通风支持系统。4.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，步骤2)中识别出执行或者影响安全停堆的设备包括：对每条安全停堆路径识别出系统流程图中的系统流路径，根据系统流路径确定哪些设备应被包含在安全停堆设备列表中，同时考虑所有误动作对所需系统功能产生不利影响的设备。5.根据权利要求1或4所述的评估方法，其特征在于，步骤2)具体包括如下步骤：2.1)对每条安全停堆路径识别出系统流路径；2.2)根据系统流路径识别满足安全停堆功能的设备；2.3)确定是否有设备属于其他系统；2.4)若无，则统计安全停堆设备清单，并与系统和安全停堆路径一一对应；若有，则将确定的支持系统分配到对应停堆路径的系统组合中；2.5)识别与安全停堆相关的设备信息；2.6)识别设备、关联设备、系统和路径之间的关联性，并建立设备、系统、路径的逻辑框图。6.根据权利要求5所述的评估方法，其特征在于，所述设备的识别为通过查阅系统的工艺及仪表图、电气图、流程图图纸进行识别；所述设备信息的识别为查阅系统设备手册、防火分区报告资料进行识别。7.根据权利要求6所述的评估方法，其特征在于，所述设备信息包括设备类型、设备描述、防火分区、房间号以及设备的正常位置和失效位置。8.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，步骤3)中识别并确定影响安全停堆的设备的电缆包括：对于步骤2)中识别的每一台设备，查阅设备运行的所需电路，包括电源、控制或仪表电路，同时需要删减掉对设备安全停堆功能没有作用的电路的电缆，除非需要依靠这些电路；在电路识别过程中，需要识别误动作或误操作影响停堆的连锁电路和电缆。
9.根据权利要求1或8所述的评估方法，其特征在于，步骤3)包括如下步骤：3.1)识别各安全停堆设备运行所需的电路；3.2)识别误动作或误操作会对安全停堆造成影响的设备；3.3)识别失效会造成误启动的联锁电路和电缆；3.4)判断设备的运行是否需要电源；若需要电源，则识别最近的上游电源并核实该上游电源在安全停堆清单上，进入步骤3.5)；若不需要电源，则直接进入步骤3.5)；3.5)将电缆分配给设备3.6)确定电缆的布线；3.7)确认电缆的位置。10.根据权利要求9所述的评估方法，其特征在于，步骤3.7)中确认电缆的位置为：通过电缆清册查找对应编号的电缆信息，包括电缆起始位置、穿过的房间和防火分区，将电缆进行定位。11.根据权利要求9所述的评估方法，其特征在于，识别电路的过程中，需查阅设备对应的电气单线图、电气原理图、基础布线图、端子连接图图纸确定要保持完整的电缆或者会导致每台安全停堆设备运行不当的电缆。12.根据权利要求1所述的评估方法，其特征在于，步骤4)中对防火分区内涉及安全停堆的电缆进行电路分析和评估，包括以下步骤：按火灾分区识别并定位安全停堆的电缆；确认防火分区中受影响的电缆和设备；确定防火分区中受到影响的最小安全停堆路径，并将其指定为安全停堆所需的路径；确认设备对安全停堆所需电路的影响；制定缓解策略或者措施保护受火灾影响的电缆和设备。13.根据权利要求12所述的评估方法，其特征在于，确认防火分区中受影响的电缆和设备包括：针对确定的安全停堆路径的设备进行电路失效分析，考虑热短路、短路、接地电路故障对于电缆、设备的影响，根据电路失效分析结果确定每个防火分区内在火灾情况下会受到火灾损坏的电缆和设备。14.根据权利要求12所述的评估方法，其特征在于，所述安全停堆所需的路径为：根据对每个防火分区内的系统、设备和电缆的审查，确定该分区内免受假想火灾影响或者受假想火灾影响最小的停堆路径；选择在该分区内电缆和设备数量最少的安全停堆路径作为安全停堆所需路径。15.根据权利要求12所述的评估方法，其特征在于，所述缓解策略或措施包括：对相关电缆进行防火包裹；增加相应耐火等级的防火屏障；增加带有自动灭火和探测装置的耐火屏障；识别其他执行相同安全停堆功能的设备。

技术总结
本发明公开了一种核电厂火灾事故安全停堆路径的评估方法，包括如下步骤：识别影响安全停堆的功能的系统，建立安全停堆路径；根据安全停堆的功能识别出执行或者影响的设备；识别并确定影响安全停堆的设备的电缆；对防火分区内涉及安全停堆的电缆进行电路分析和评估。本发明的核电厂火灾事故安全停堆路径的评估方法，通过识别核电厂内每个安全停堆路径运行所需的系统、设备和电缆，并考虑了电缆在火灾情况下的误动作情况，为核电厂提供缓解火灾对每个防火分区所需的安全停堆路径的部件或可能影响所需的安全停堆路径的部件的影响的措施，从而使核电厂达到可接受的安全水平，实现核电厂的安全设计。核电厂的安全设计。核电厂的安全设计。


技术研发人员：刘凌宇 肖飞
受保护的技术使用者：岭澳核电有限公司 中国广核集团有限公司 中国广核电力股份有限公司
技术研发日：2020.10.26
技术公布日：2023/8/5