CN110175744A - 一种核电厂事故处理导则确认的数据处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于核电厂运营技术领域，涉及一种核电厂事故处理导则确认的数据处理方法。所述的数据处理方法依次包括如下步骤：(1)选定关键功能相关参数并分别提取数据；(2)确定关键功能相关参数与电厂状态的对应关系；(3)对不同工况基于最佳估算系统程序进行计算，并根据计算结果是否合理判断是否需要重新计算；(4)根据计算结果绘制关键功能时序变化表；(5)对比不同工况下的时序变化表，评价操作干预的有效性。利用本发明的核电厂事故处理导则确认的数据处理方法，能够在进行征兆导向事故处理导则的确认工作时，更好的进行数据的观察、筛选和处理分析，从而可使一部分确认结果可用于评价以及操作干预有关的核电厂事故处理环节。
Description
技术领域
本发明属于核电厂运营技术领域，涉及一种核电厂事故处理导则确认的数据处理方法。
背景技术
核电厂征兆导向事故处理导则技术由于体系策略清晰，具备同时应对设计基准事故工况和设计扩展工况的能力，因而近年来在国际上得到了广泛应用。且我国核安全导则HAD103/01《核动力厂运行限值和条件及运行规程》规定，优先采用征兆导向事故处理导则处理核电厂事故。而为了能够更好的体现先进性和安全性，我国自主研发的三代核电机组确定使用征兆导向事故处理导则技术。
征兆导向事故处理导则的开发过程一般分为以下几个阶段：
(1)征兆导向事故处理导则的事故分析；
(2)征兆导向事故处理导则的设计；
(3)征兆导向事故处理导则的验证；
(4)征兆导向事故处理导则的确认等。
上述征兆导向事故处理导则的开发过程实际上是一个循环迭代的过程，事故处理导则初步开发完成后，在验证和确认阶段将找出潜在的不符合项，并反馈给事故处理导则相关开发人员；开发人员根据反馈结果对事故处理导则进行修改完善，然后进行回归验证和确认；经过最终确认后，征兆导向事故处理导则将用于指导核电厂应对潜在的事故。
而在上述四个阶段中，征兆导向事故处理导则确认工作的目标是证明所开发的事故处理导则能够正确的诊断电厂事故，并成功地处理和缓解这些事故，从而将核电厂带入安全状态。
由于事故处理导则开发一般都在核电厂投运之前，且部分故障或事故从未也无法在真实核电厂进行试验，因此事故处理导则确认工作往往都是借助基于最佳估算系统程序的电厂计算模型及相关的模拟机或设计验证平台等模拟工具来完成的，这就要求模拟工具能够尽量准确地模拟核电厂事故过程中的热工水力现象，并能够对征兆导向事故处理导则中的处理策略做出响应。
然而，征兆导向事故处理导则处理的事故类型各异，包括设计基准事故和设计扩展工况，而针对各类事故采取的处理策略又各不相同，一般在开展模拟计算确认工作后，针对每个事故工况都将产生大量的模拟计算数据，因此确认人员依据这些数据判断征兆导向事故处理导则策略的正确性时面临很多难题，包括：模拟程序计算结果的数据量巨大、涉及的状态参数种类众多、选择哪些关键参数作为电厂状态判别的依据，以及在选定了判别所需的关键参数后如何给出明确的评价标准证明机组处于安全状态等。
发明内容
本发明的目的是提供一种核电厂事故处理导则确认的数据处理方法，以能够在进行征兆导向事故处理导则的确认工作时，更好的进行数据的观察、筛选和处理分析，从而可使一部分确认结果可用于评价以及操作干预有关的核电厂事故处理环节。
为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种核电厂事故处理导则确认的数据处理方法，所述的数据处理方法依次包括如下步骤：
(1)选定关键功能相关参数并分别提取数据；
(2)确定关键功能相关参数与电厂状态的对应关系；
(3)对不同工况基于最佳估算系统程序进行计算，并根据计算结果是否合理判断是否需要重新计算；
(4)根据计算结果绘制关键功能时序变化表；
(5)对比不同工况下的时序变化表，评价操作干预的有效性。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种核电厂事故处理导则确认的数据处理方法，其中步骤(1)和步骤(2)中，所述的关键功能包括次临界度、堆芯热量导出和一回路压力边界完整性、安全壳完整性。
在一种更加优选的实施方案中，本发明提供一种核电厂事故处理导则确认的数据处理方法，其中步骤(1)和步骤(2)中，次临界度的相关参数包括功率量程功率、中间量程倍增时间、源量程倍增时间。
在一种更加优选的实施方案中，本发明提供一种核电厂事故处理导则确认的数据处理方法，其中步骤(1)和步骤(2)中，堆芯热量导出和一回路压力边界完整性的相关参数包括堆芯出口温度、堆芯出口过冷度、主系统压力、主系统温度、冷段温度。
在一种更加优选的实施方案中，本发明提供一种核电厂事故处理导则确认的数据处理方法，其中步骤(1)和步骤(2)中，安全壳完整性的相关参数包括安全壳压力、安全壳再循环地坑水位、安全壳放射性。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种核电厂事故处理导则确认的数据处理方法，其中步骤(2)中，以关键功能相关参数为基础，对核电厂的状态给出综合性的明确评价，使用“分级”方法将核电厂事故后的安全状态划分为“安全”、“有潜在风险”和“高风险”。
在一种更加优选的实施方案中，本发明提供一种核电厂事故处理导则确认的数据处理方法，其中步骤(4)中，根据关键功能相关参数的曲线，结合步骤(2)中“安全”、“有潜在风险”和“高风险”的划分准则，确定机组安全状态“分级”的危机程度以及其随时间的变化，并用不同颜色绘制机组安全状态“分级”随时间变化的一维彩色图，机组的安全“分级”由最严苛的安全状态参数决定。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种核电厂事故处理导则确认的数据处理方法，其中步骤(3)中，所述的不同工况基于最佳估算系统程序进行计算包括基本工况计算、无干预失效工况计算、有干预失效工况计算。
在一种更加优选的实施方案中，本发明提供一种核电厂事故处理导则确认的数据处理方法，其中：
所述的基本工况计算自动动作系统响应无损伤，无操纵员操作，计算结果用于功能恢复导则中的诊断；
所述的无干预失效工况计算专设安全系统的支持功能丧失，无操纵员操作，计算一直持续到关键功能丧失或裂变产物屏障损坏；
所述的有干预失效工况计算专设安全系统的支持功能丧失，其考虑操纵员的操作，以确认这些动作能够恢复关键功能，最终阻止裂变产物屏障损坏的发生。
本发明的有益效果在于，利用本发明的核电厂事故处理导则确认的数据处理方法，能够在进行征兆导向事故处理导则的确认工作时，更好的进行数据的观察、筛选和处理分析，从而可使一部分确认结果可用于评价以及操作干预有关的核电厂事故处理环节。
本发明的有益效果具体体现在：
(1)本发明的方法可有效减少征兆导向事故处理导则确认工作的数据处理工作量，将对数量庞大的模拟数据的处理简化为对关键功能参数的分析和处理，从而提高了征兆导向事故处理导则确认工作的可行性。
(2)本发明的方法中提出的“关键功能参数的评价的分界判定准则”不是简单的数量准则，而是明确的物理判断标准，此准则可根据不同机组的设计参数自动派生出与该机组对应的数量判断准则，因此增强了本发明的方法的适用性。
(3)本发明的方法中绘制的关键功能时序变化表可根据定量判断准则，综合核电厂各关键状态参数，明确的给出核电机组安全状态“分级”随时间的变化情况；并且在进行事故处理导则确认时，能够清晰的反映征兆导向事故处理导则操作策略对机组状态恢复所做的贡献。
(4)本发明的方法中“分级”概念的引入，有效的“过滤”掉了“参数-时间”曲线中与机组安全状态无关的局部波动等复杂的“噪声”信息，直接突出了“电厂安全”这一关键信息。
(5)本发明的方法所基于的前提条件均为当前技术手段可满足的技术条件，不需要对软件和硬件提出更高的要求，且最佳估算系统程序已经较为成熟，利用当前的模拟技术完全可以实现。
附图说明
图1为示例性的本发明的核电厂事故处理导则确认的数据处理方法的流程图。
图2为具体实施方式中关键功能参数有关数据的二维图。
图3为具体实施方式中机组安全状态“分级”随时间变化的一维彩色图。
图4为具体实施方式举例中提取的核功率、主系统压力和主系统温度的数据图。
图5为具体实施方式举例中确定的堆芯次临界度、堆芯冷却和一回路压力边界完整性、安全壳完整性的安全分级图。
图6为具体实施方式举例中最终绘制的基本工况机组关键功能时序变化表。
图7为具体实施方式举例中最终绘制的无干预失效工况机组关键功能时序变化表。
图8为具体实施方式举例中最终绘制的有干预失效工况机组关键功能时序变化表。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。
事故处理导则尤其是功能恢复导则的确认，包括工况选择分析、最佳估算系统程序平台设置、最佳估算系统程序平台运行计算、(根据事故处理导则进行操作干预)、数据观察和筛选、数据处理分析、确认结果评价。本发明所述的基于最佳估算系统程序的核电厂事故处理导则确认的数据处理方法技术方案着重于数据观察和筛选、数据处理分析、一部分确认结果评价以及操作干预有关环节。
示例性的本发明的核电厂事故处理导则确认的数据处理方法的流程如图1所示，包括如下步骤。
(1)选定关键功能相关参数并分别提取数据
对于核电厂的安全来说，保障放射性物质不向环境释放的手段主要是依靠由燃料包壳、一回路压力边界和安全壳组成的三道安全屏障。因此，对事故仿真确认数据的分析集中在对核电厂的三道安全屏障的安全状态有表征意义的关键功能参数，即：堆芯的次临界度、堆芯热量导出、一回路压力边界和安全壳的完整性相关的参数。在最佳估算系统程序平台计算完成某一具体事故工况的计算后，需提取与堆芯次临界度、堆芯热量导出、一回路压力边界和安全壳的完整性相关的关键功能参数有关的数据。这些数据要求为横轴为时间，纵轴为功能参数的二维图，具体如图2所示。
(2)确定关键功能相关参数与电厂状态的对应关系
对于确认工作来说，需以关键功能参数为基础，对电厂的状态给出综合性的明确评价。此时，使用“分级”方法将电厂事故后的安全状态划分为“安全”、“有潜在风险”和“高风险”，在图中将分别使用“绿色”、“黄色”和“红色”表示。
为了使机组的事故后安全状态“分级”与关键功能参数相对应，需按照下表定义关键功能参数的评价的分界判定准则。
(3)对不同工况基于最佳估算系统程序进行计算，并根据计算结果是否合理判断是否需要重新计算
最佳估算系统程序力求对核电厂基本物理过程尽可能准确的模拟，去掉了许多不必要的保守性假设，在核电领域应用广泛。通过对核电厂建立流体力学模型、传热模型和系统部件模型，形成有关方程，采用合理的数值解法得到反应堆在瞬态过程和事故工况下的特性。
不同工况基于最佳估算系统程序进行计算包括基本工况计算、无干预失效工况计算、有干预失效工况计算。
基本工况计算自动动作系统响应无损伤，无操纵员操作，计算结果用于功能恢复导则中的诊断。
无干预失效工况计算专设安全系统的支持功能丧失，无操纵员操作，计算一直持续到关键功能丧失或裂变产物屏障损坏。
有干预失效工况计算专设安全系统的支持功能丧失，其考虑操纵员的操作，以确认这些动作能够恢复关键功能，最终阻止裂变产物屏障损坏的发生。
以上基本工况计算、无干预失效工况计算、有干预失效工况计算都会重复步骤(1)和步骤(2)，并分别用于绘制关键功能时序变化表，通过对比时序变化表差异，证明征兆导向事故处理导则操作干预的有效性。
(4)根据计算结果绘制关键功能时序变化表
根据关键功能参数的曲线，结合步骤(2)中的关键功能参数与机组安全状态“分级”对应的判定准则，确定机组安全状态“分级”的危机程度以及其随时间的变化，并使用红、黄、绿色绘制机组安全状态“分级”随时间变化的一维彩色图，如图3所示。
由于机组的安全状态参数“分级”受多个关键功能参数的影响，为简单起见，采用包络方法，机组的安全“分级”由最严苛的安全状态参数决定。
(5)对比不同工况下的时序变化表，评价操作干预的有效性
对比基本工况和无干预失效工况下的时序变化表，可得出专设安全系统的支持功能丧失后，无操纵员干预情况下，关键安全功能丧失或裂变产物屏障损坏所需的时间。
对比无干预失效工况和有干预失效工况下的时序变化表，可得出操纵员干预恢复关键安全功能的时间，该时间与上述关键安全功能丧失或裂变产物屏障损坏所需时间的差值，即操纵员干预对恢复关键安全功能的贡献，可作为评价操纵员干预是否有效的依据。
上述示例性的本发明的核电厂事故处理导则确认的数据处理方法的应用举例(主要以裂变功率产生或ATWS响应导则的确认过程为例)如下。
步骤一：选定关键功能相关参数
执行基本工况(丧失主给水叠加紧急停堆失效)计算，一般来讲计算的数据量会非常庞大，仅仅是操纵员在计算过程中观察记录的参数也可能达数十个。因此，本发明的方法对数据的分析集中在与堆芯次临界度、堆芯热量导出、一回路压力边界和安全壳完整性相关的参数。与以上三个关键功能对应参数如下表所示。
确定关键功能相关参数后，对上表中的11个参数分别提取数据，得到每个参数随时间的变化趋势。以核功率、主系统压力和主系统温度为例，提取的数据如图4所示。
步骤二：确定关键状态参数与电厂状态的对应关系
忽略步骤一中参数趋势图的局部波动信息，严格按照3.2节制定的机组安全状态判定准则，确定关键功能分级。以堆芯次临界度为例，事故前4分40秒，堆芯核功率大于5％FP，则该阶段内堆芯次临界度状态为“高风险”，对应颜色标识为“红色”；4分40秒后，堆芯功率降低至5％FP以下，同时中子注量率为负，该阶段内堆芯次临界度处于“安全”状态，对应颜色标识为“绿色”。
根据判定准则，分别确定堆芯次临界度、堆芯冷却和一回路压力边界完整性、安全壳完整性的安全分级后可得到图5所示的表格(图中0时刻对应基本工况触发的时刻)。
采用包络方法，机组状态由最严苛的参数决定，最终绘制的基本工况机组关键功能时序变化表如图6所示。
步骤三：对比差异，证明导则策略的有效性
执行失效工况(REB系统动作失效)计算，与基本工况类似，重复步骤一和步骤二，最终绘制的失效工况机组关键功能时序变化表如图7所示。
执行失效工况(考虑操纵员操作)计算，与基本工况类似，重复步骤一和步骤二，最终绘制的失效工况机组关键功能时序变化表如图8所示。
对比三个工况中机组安全状态的变化，可以看出，与失效工况相比，根据FR-S.1导则执行操纵员干预后，次临界度较快恢复(在6分30秒红色变为黄色)，可以清晰地看出操纵员干预对机组状态恢复所做的贡献，从而证明了裂变功率产生或ATWS响应导则处理策略的有效性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。上述实施方式只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。
Claims (9)
1.一种核电厂事故处理导则确认的数据处理方法，其特征在于，所述的数据处理方法依次包括如下步骤：
(1)选定关键功能相关参数并分别提取数据；
(2)确定关键功能相关参数与电厂状态的对应关系；
(3)对不同工况基于最佳估算系统程序进行计算，并根据计算结果是否合理判断是否需要重新计算；
(4)根据计算结果绘制关键功能时序变化表；
(5)对比不同工况下的时序变化表，评价操作干预的有效性。
2.根据权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于：步骤(1)和步骤(2)中，所述的关键功能包括次临界度、堆芯热量导出和一回路压力边界完整性、安全壳完整性。
3.根据权利要求2所述的数据处理方法，其特征在于：步骤(1)和步骤(2)中，次临界度的相关参数包括功率量程功率、中间量程倍增时间、源量程倍增时间。
4.根据权利要求2所述的数据处理方法，其特征在于：步骤(1)和步骤(2)中，堆芯热量导出和一回路压力边界完整性的相关参数包括堆芯出口温度、堆芯出口过冷度、主系统压力、主系统温度、冷段温度。
5.根据权利要求2所述的数据处理方法，其特征在于：步骤(1)和步骤(2)中，安全壳完整性的相关参数包括安全壳压力、安全壳再循环地坑水位、安全壳放射性。
6.根据权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于：步骤(2)中，以关键功能相关参数为基础，对核电厂的状态给出综合性的明确评价，使用“分级”方法将核电厂事故后的安全状态划分为“安全”、“有潜在风险”和“高风险”。
7.根据权利要求6所述的数据处理方法，其特征在于：步骤(4)中，根据关键功能相关参数的曲线，结合步骤(2)中“安全”、“有潜在风险”和“高风险”的划分准则，确定机组安全状态“分级”的危机程度以及其随时间的变化，并用不同颜色绘制机组安全状态“分级”随时间变化的一维彩色图，机组的安全“分级”由最严苛的安全状态参数决定。
8.根据权利要求1所述的数据处理方法，其特征在于：步骤(3)中，所述的不同工况基于最佳估算系统程序进行计算包括基本工况计算、无干预失效工况计算、有干预失效工况计算。
9.根据权利要求8所述的数据处理方法，其特征在于：
所述的基本工况计算自动动作系统响应无损伤，无操纵员操作，计算结果用于功能恢复导则中的诊断；
所述的无干预失效工况计算专设安全系统的支持功能丧失，无操纵员操作，计算一直持续到关键功能丧失或裂变产物屏障损坏；
所述的有干预失效工况计算专设安全系统的支持功能丧失，其考虑操纵员的操作，以确认这些动作能够恢复关键功能，最终阻止裂变产物屏障损坏的发生。
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