CN103700411A - 核电站冷却剂失流事故的处理方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种核电站冷却剂失流事故的处理方法，其包括：获取核电站安全壳压力采集点的压力信号和稳压器压力信号；判断安全壳采集点的压力信号的值是否超过预先设置的阈值；若超过预先设置的阈值，且稳压器压力信号为稳压器压力低低信号，则触发主泵自动停运信号。本发明核电站冷却剂失流事故的处理方法可实现在发生中/小LOCA后使主泵自动智能停运。此外，本发明还公开了一种核电站冷却剂失流事故的处理系统。
Description
技术领域
本发明属于核电技术领域，更具体地说，本发明涉及一种核电站冷却剂失流事故的处理方法和系统。
背景技术
冷却剂失流事故(Loss of coolant accident，LOCA)是指压水堆核电站中一回路有较大破口，冷却剂补充能力不足以弥补从破口的流失，使堆芯逐渐失去冷却，导致燃料棒包壳升温甚至烧毁的事故。
在瞬态刚开始的一段时间，破口处的流量是液态单相的。在这一阶段，一回路失水量很大，而从破口排出的热量很小，此阶段主要靠蒸汽发生器来导出热量，一回路的压力取决于二回路的压力，因此，一回路压力处于相对稳定状态。对典型的压水堆核电站，发生中/小LOCA后，冷却剂从破口排出，导致一回路冷却剂装量减少和一回路压力降低。“稳压器压力低”信号出现后，触发停堆信号，机组自动停堆，并导致蒸汽发生器的主给水隔离，辅助给水系统启动。一回路压力继续降低，当“稳压器压力低低”信号出现时，触发安全注射系统动作，向一回路补充冷却剂。
对发生中/小LOCA后主泵持续运行情形，在主泵停运前，一回路冷却剂可视为均匀分布，主泵停运前一回路冷却剂以两相混合物的形式从破口持续排出，由于一回路压力保持在较高水平，安全注射系统注入一回路的冷却剂不足以弥补从破口流失的冷却剂，这加剧了一回路水装量的恶化，堆芯水装量的恶化情况会更严重，同时一回路的降压速度会减慢。当主泵在某一时刻停运时，因为水装量很少，水的坍塌液位不足以淹没堆芯，会出现堆芯裸露的现象，或者是该现象会变得更严重。相比于中压安注箱的动作压力，此时一回路的压力仍然很高，堆芯裸露的程度加剧，堆芯裸露的时间延长，并且可能会导致燃料元件过热。经验反馈表明，对一回路中/小破口事故，主泵的持续运行将使得冷却剂从破口以较高的流量排出，使堆芯水装量持续恶化，延长堆芯裸露的时间。而对发生中/小LOCA后主泵停运情形，当一回路水装量减少到一定程度时，破口流量会过渡到蒸汽状态，从破口流出的冷却剂速率大大降低，一回路水装量恶化速度大幅减缓，此时堆芯余热主要靠破口蒸汽排出，一回路压力开始新的下降。
由上可知，在压水堆核电站中发生冷却剂失流事故情形下，主泵的持续运行将加剧堆芯水装量的持续恶化，进而导致堆芯裸露程度加深，使后果不堪设想。如何在压水堆核电站发生冷却剂失流事故下，以降低一回路水装量恶化程度，缩短堆芯裸露时间，为操纵员处理事故赢得时间，避免冷却剂失流事故产生的更多负面后果，是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于：在核电站发生中/小冷却剂失流事故LOCA情况下，提供一种核电站冷却剂失流事故的处理方法，其可通过对稳压器压力信号和安全壳采集点压力信号的判断，确定是否触发自动停运信号，实现在发生中/小LOCA后使主泵自动智能停运，以降低一回路水装量恶化程度，缩短堆芯裸露时间，缓解事故的后果，为操纵员处理事故赢得时间。
为了实现上述发明目的，本发明提供了一种核电站冷却剂失流事故的处理方法，其包括：
获取核电站安全壳压力采集点的压力信号和稳压器压力信号；
判断所述安全壳采集点的压力信号的值是否超过预先设置的阈值；
若超过所述预先设置的阈值，且稳压器压力信号为稳压器压力低低信号，则触发主泵自动停运信号。
作为本发明核电站冷却剂失流事故的处理方法的一种改进，所述方法包括：
获取所述安全壳至少三个采集点的压力信号；或者，
获取所述安全壳采集点上不同时间的三个压力信号。
作为本发明核电站冷却剂失流事故的处理方法的一种改进，所述判断所述安全壳采集点的压力信号的值是否超过预先设置的阈值，包括：
判断所述安全壳的三个压力信号的值是否至少有两个超过预先设置的阈值。
作为本发明核电站冷却剂失流事故的处理方法的一种改进，所述若超过所述预先设置的阈值，且稳压器压力信号为稳压器压力低低信号，则触发主泵自动停运信号，包括：
若所述安全壳的三个压力信号的值至少有两个超过预先设置的阈值，且稳压器压力信号为稳压器压力低低信号，则触发主泵自动停止信号。
作为本发明核电站冷却剂失流事故的处理方法的一种改进，所述触发主泵自动停止信号之前还包括：
判断主泵控制模型发出的信号是否是主泵自动停运信号。
作为本发明核电站冷却剂失流事故的处理方法的一种改进，所述方法还包括：
所述主泵控制模型模拟获取核电站安全壳压力采集点的压力信号和稳压器压力信号；判断所述安全壳采集点的压力信号的值是否超过预先设置的阈值；若超过所述预先设置的阈值，且稳压器压力信号为稳压器压力低低信号，则触发主泵自动停运信号。
作为本发明核电站冷却剂失流事故的处理方法的一种改进，所述方法还包括：
若所述安全壳的三个压力信号的值至少有两个超过预先设置的阈值，且稳压器压力信号为稳压器压力低低信号；或者，
若主泵控制模型发出的信号是主泵自动停运信号；
则连接超过一半数量的主泵自动停运。
作为本发明核电站冷却剂失流事故的处理方法的一种改进，所述方法还包括：
若所述安全壳的三个压力信号的值至少有两个超过预先设置的阈值，且稳压器压力信号为稳压器压力低低信号；并且，若主泵控制模型发出的信号是主泵自动停运信号；则连接的主泵全部自动停运。
为了实现上述发明目的，本发明还提供了一种核电站冷却剂失流事故的处理系统，其包括：
获取模块，用于获取核电站安全壳压力采集点的压力信号和稳压器压力信号；
判断模块，用于判断所述安全壳采集点的压力信号的值是否超过预先设置的阈值；
触发模块，用于若超过所述预先设置的阈值，且稳压器压力信号为稳压器压力低低信号，则触发主泵自动停运信号。
作为本发明核电站冷却剂失流事故的处理系统的一种改进，所述获取模块用于获取核电站安全壳压力采集点的压力信号，包括：
获取所述安全壳至少三个采集点的压力信号；或者，
获取所述安全壳采集点上不同时间的三个压力信号。
作为本发明核电站冷却剂失流事故的处理系统的一种改进，所述判断模块判断所述安全壳采集点的压力信号的值是否超过预先设置的阈值，包括：
判断所述安全壳的三个压力信号的值是否至少有两个超过预先设置的阈值。
作为本发明核电站冷却剂失流事故的处理系统的一种改进，若超过所述预先设置的阈值，且稳压器压力信号为稳压器压力低低信号，则所述触发模块触发主泵自动停运信号，包括：
若所述安全壳的三个压力信号的值至少有两个超过预先设置的阈值，且稳压器压力信号为稳压器压力低低信号，则触发主泵自动停止信号。
作为本发明核电站冷却剂失流事故的处理系统的一种改进，所述系统还包括：
主泵控制模型，用于模拟获取核电站安全壳压力采集点的压力信号和稳压器压力信号；判断所述安全壳采集点的压力信号的值是否超过预先设置的阈值；若超过所述预先设置的阈值，且稳压器压力信号为稳压器压力低低信号，则触发主泵自动停运信号。
作为本发明核电站冷却剂失流事故的处理系统的一种改进，所述判断模块还用于：
判断主泵控制模型发出的信号是否是主泵自动停运信号。
与现有技术相比，本发明核电站冷却剂失流事故的处理方法和系统具有以下有益技术效果：通过对稳压器压力信号和安全壳采集点压力信号的判断，确定是否触发自动停运信号，实现在发生中/小LOCA后使主泵自动智能停运，以降低一回路水装量恶化程度，缩短堆芯裸露时间，缓解事故的后果，为操纵员处理事故赢得时间。此外，与针对保护主泵本身不受损坏而触发主泵停运的设计相比，在防止主泵损坏的参数未超过限值情况下，实现对主泵的自动智能停运，取得很好的技术效果。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式，对本发明核电站冷却剂失流事故的处理方法和系统进行详细说明，附图中：
图1提供了一种核电站冷却剂失流事故的处理方法一个实施例的流程图。
图2提供了一种核电站冷却剂失流事故的处理方法又一个实施例的流程图。
图3提供了一种核电站冷却剂失流事故的处理系统一个实施例的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的发明目的、技术方案及其技术效果更加清晰，以下结合附图和具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施方式仅仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。
一般情况下，主泵自动停运信号主要针对保护主泵本身不受损坏而设计，目的是通过监测主泵运行所需的必要参数(包括转速，轴承温度，主泵轴封流量等)，在某一参数超过限值时使主泵自动停运，防止主泵在参数超过限值时持续运行而造成损坏。在发生中/小LOCA时，如果不考虑其他叠加事件，事故并不一定会使这些参数超过限值，这些主泵自动停运信号不会触发，因此，这些主泵自动停运信号无益于中/小LOCA的缓解。
图1提供了一种核电站冷却剂失流事故的处理方法，具体包括：
步骤101，获取核电站安全壳压力采集点的压力信号和稳压器压力信号。
由于一回路高温冷却剂从破口向安全壳内排放，安全壳内压力将会升高，因此，选取安全壳压力作为主泵自动停运的主要信号。通常在核电站安全壳上设置压力采集点，便于采集核电站安全壳上的压力情况。具体的，可以获取所述安全壳至少三个采集点的压力信号；或者，获取所述安全壳采集点上不同时间的三个压力信号。同样，可以设置更多的采集点和更多时间点的压力信号。
步骤103，判断安全壳采集点的压力信号的值是否超过预先设置的阈值。
中/小LOCA后总是会伴随着安全壳的压力上升。破口的大小决定了压力上升的速度和压力可达到的最低水平。阈值的选取应能包络所有中/小破口尺寸。具体的，若获取安全壳至少三个采集点的压力信号；或者，获取安全壳采集点上不同时间的三个压力信号。则判断核电站安全壳的三个压力信号的值是否至少有两个超过预先设置的阈值，这样可以避免错误的采集点信号或不具有代表性的压力信号。
步骤105，若超过预先设置的阈值，且稳压器压力信号为稳压器压力低低信号，则触发主泵自动停运信号。
若安全壳的三个压力信号的值至少有两个超过预先设置的阈值，且稳压器压力信号为稳压器压力低低信号，则触发主泵自动停止信号。
可选的，在触发主泵自动停止信号之前还包括：判断主泵控制模型发出的信号是否是主泵自动停运信号。
主泵控制模型模拟获取核电站安全壳压力采集点的压力信号和稳压器压力信号；判断安全壳采集点的压力信号的值是否超过预先设置的阈值；若超过预先设置的阈值，且稳压器压力信号为稳压器压力低低信号，则触发主泵自动停运信号。
进一步的，若安全壳的三个压力信号的值至少有两个超过预先设置的阈值，且稳压器压力信号为稳压器压力低低信号；或者，若主泵控制模型发出的信号是主泵自动停运信号；则连接超过一半数量的主泵自动停运。
进一步的，若安全壳的三个压力信号的值至少有两个超过预先设置的阈值，且稳压器压力信号为稳压器压力低低信号；并且，若主泵控制模型发出的信号是主泵自动停运信号；则连接的主泵全部自动停运。
本发明实施例通过对稳压器压力信号和安全壳采集点压力信号的判断，确定是否触发自动停运信号，实现在发生中/小LOCA后使主泵自动智能停运，以降低一回路水装量恶化程度，缩短堆芯裸露时间，缓解事故的后果，为操纵员处理事故赢得时间。此外，与针对保护主泵本身不受损坏而触发主泵停运的设计相比，在防止主泵损坏的参数未超过限值情况下，实现对主泵的自动智能停运，取得很好的技术效果。由于与主泵控制模型相连，通过主泵控制模型发出的触发信号共同实现对主泵的自动停运。
请结合参看图2，图2提供了一种核电站冷却剂失流事故的处理方法的一个实施例。具体的，发生中/小LOCA后，由于一回路高温冷却剂从破口向安全壳内排放，安全壳内压力将会升高，因此，选取安全壳压力作为主泵自动停运的主要信号。为了减少主泵自动停运信号误触发的可能性，选取稳压器压力低低信号作为共同的触发条件。安全壳压力高信号的表决逻辑。对安全壳压力高信号执行“3取2”的表决逻辑，只有当至少触发两个安全壳压力高信号时，表决逻辑输出才为“1”，以降低因仪表故障误触发信号的可能性。
为了简化定期试验，在核电站冷却剂失流事故的处理装置和主泵控制模型分别安装有试验开关，用于模拟主泵自动停运信号。试验和运行模式的选择。安装一个“或”门，这样，通过试验开关模拟的主泵自动停运信号可以送往主泵断路器。进一步的，2号和3号主泵可以由核电站冷却剂失流事故的处理装置或主泵控制模型实现主泵自动停运，而1号主泵只有在核电站冷却剂失流事故的处理装置和主泵控制模型同时触发主泵自动停运信号同时存在时才能停运。
当发生中/小LOCA时，这种主泵停运命令的分布可以保证主泵的停运，同时限制虚假信号产生的影响。例如：当发生中/小LOCA时，核电站冷却剂失流事故的处理装置和主泵控制模型同时触发主泵自动停运信号，向3台主泵同时发出停运命令，实现3台主泵的停运。若核电站冷却剂失流事故的处理装置或主泵控制模型误触发主泵自动停运信号，则会导致两台主泵停运，1号主泵的运行可以维持稳压器正常喷淋功能。若考虑其中出现故障，则另一装置或模型可以保证中/小LOCA时2台主泵停运。
本发明实施例由于与主泵控制模型相连，通过主泵控制模型发出的触发信号共同实现对主泵的自动停运。既可以实现对主泵的智能控制，有可以有效避免因误信号导致的全部主泵停运。
图3提供了一种核电站冷却剂失流事故的处理系统的一个实施例的示意图。包括：获取模块301、判断模块303、触发模块305。具体的，
获取模块301，用于获取核电站安全壳压力采集点的压力信号和稳压器压力信号；
判断模块303，用于判断安全壳采集点的压力信号的值是否超过预先设置的阈值；
触发模块305，用于若超过预先设置的阈值，且稳压器压力信号为稳压器压力低低信号，则触发主泵自动停运信号。
进一步的，获取模块301用于获取核电站安全壳压力采集点的压力信号，包括：
获取安全壳至少三个采集点的压力信号；或者，
获取安全壳采集点上不同时间的三个压力信号。
进一步的，判断模块303判断安全壳采集点的压力信号的值是否超过预先设置的阈值，包括：
判断安全壳的三个压力信号的值是否至少有两个超过预先设置的阈值。
进一步的，若安全壳的三个压力信号的值至少有两个超过预先设置的阈值，且稳压器压力信号为稳压器压力低低信号，则触发模块305触发主泵自动停止信号。
进一步的，该系统还包括主泵控制模型，用于模拟获取核电站安全壳压力采集点的压力信号和稳压器压力信号；判断安全壳采集点的压力信号的值是否超过预先设置的阈值；若超过预先设置的阈值，且稳压器压力信号为稳压器压力低低信号，则触发主泵自动停运信号。
进一步的，判断模块303还用于：判断主泵控制模型发出的信号是否是主泵自动停运信号。
系统的实施方法和流程可以参见前述实施例中介绍的方法实施例，此处不再赘述。通过对稳压器压力信号和安全壳采集点压力信号的判断，确定是否触发自动停运信号，实现在发生中/小LOCA后使主泵自动智能停运，以降低一回路水装量恶化程度，缩短堆芯裸露时间，缓解事故的后果，为操纵员处理事故赢得时间。
结合以上对本发明的详细描述可以看出，相对于现有技术，本发明至少具有以下有益技术效果：通过对稳压器压力信号和安全壳采集点压力信号的判断，确定是否触发自动停运信号，可实现在发生中/小LOCA后使主泵自动智能停运，以降低一回路水装量恶化程度，缩短堆芯裸露时间，缓解事故的后果，为操纵员处理事故赢得时间。此外，针对保护主泵本身不受损坏而触发主泵停运的设计相比，在防止主泵损坏的参数未超过限值情况下，实现对主泵的自动智能停运，取得很好的技术效果。由于与主泵控制模型相连，通过主泵控制模型发出的触发信号共同实现对主泵的自动停运。
根据上述原理，本发明还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。
Claims (14)
1.一种核电站冷却剂失流事故的处理方法，其特征在于，所述方法包括：
获取核电站安全壳压力采集点的压力信号和稳压器压力信号；
判断所述安全壳采集点的压力信号的值是否超过预先设置的阈值；
若超过所述预先设置的阈值，且稳压器压力信号为稳压器压力低低信号，则触发主泵自动停运信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取所述安全壳至少三个采集点的压力信号；或者，
获取所述安全壳采集点上不同时间的三个压力信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述判断所述安全壳采集点的压力信号的值是否超过预先设置的阈值，包括：
判断所述安全壳的三个压力信号的值是否至少有两个超过预先设置的阈值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述若超过所述预先设置的阈值，且稳压器压力信号为稳压器压力低低信号，则触发主泵自动停运信号，包括：
若所述安全壳的三个压力信号的值至少有两个超过预先设置的阈值，且稳压器压力信号为稳压器压力低低信号，则触发主泵自动停止信号。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述触发主泵自动停止信号之前还包括：
判断主泵控制模型发出的信号是否是主泵自动停运信号。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述主泵控制模型模拟获取核电站安全壳压力采集点的压力信号和稳压器压力信号；判断所述安全壳采集点的压力信号的值是否超过预先设置的阈值；若超过所述预先设置的阈值，且稳压器压力信号为稳压器压力低低信号，则触发主泵自动停运信号。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述安全壳的三个压力信号的值至少有两个超过预先设置的阈值，且稳压器压力信号为稳压器压力低低信号；或者，
若主泵控制模型发出的信号是主泵自动停运信号；
则连接超过一半数量的主泵自动停运。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述安全壳的三个压力信号的值至少有两个超过预先设置的阈值，且稳压器压力信号为稳压器压力低低信号；并且，若主泵控制模型发出的信号是主泵自动停运信号；则连接的主泵全部自动停运。
9.一种核电站冷却剂失流事故的处理系统，其特征在于，所述系统包括：
获取模块，用于获取核电站安全壳压力采集点的压力信号和稳压器压力信号；
判断模块，用于判断所述安全壳采集点的压力信号的值是否超过预先设置的阈值；
触发模块，用于若超过所述预先设置的阈值，且稳压器压力信号为稳压器压力低低信号，则触发主泵自动停运信号。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述获取模块用于获取核电站安全壳压力采集点的压力信号，包括：
获取所述安全壳至少三个采集点的压力信号；或者，
获取所述安全壳采集点上不同时间的三个压力信号。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，所述判断模块判断所述安全壳采集点的压力信号的值是否超过预先设置的阈值，包括：
判断所述安全壳的三个压力信号的值是否至少有两个超过预先设置的阈值。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，若超过所述预先设置的阈值，且稳压器压力信号为稳压器压力低低信号，则所述触发模块触发主泵自动停运信号，包括：
若所述安全壳的三个压力信号的值至少有两个超过预先设置的阈值，且稳压器压力信号为稳压器压力低低信号，则触发主泵自动停止信号。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
主泵控制模型，用于模拟获取核电站安全壳压力采集点的压力信号和稳压器压力信号；判断所述安全壳采集点的压力信号的值是否超过预先设置的阈值；若超过所述预先设置的阈值，且稳压器压力信号为稳压器压力低低信号，则触发主泵自动停运信号。
14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述判断模块还用于：
判断主泵控制模型发出的信号是否是主泵自动停运信号。
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