适用于数字化主控室的核电厂HRA基础数据架构研究

目前国内开展核电厂人员可靠性分析(HRA)采用的人员失误概率基础数据库年限较为久远,且缺乏对于数字化主控室环境下人员失误模式的考虑。本文基于多个HRA方法及国外典型人员可靠性数据库的设计,结合国内电厂的实际情况,搭建了核电厂HRA基础数据库的框架,对于其中的绩效影响因子(PSF)架构采用数据库概念设计阶段的自顶向下设计方法,结合数字化环境下新增的人员失误模式,给出可供采集的PSF数据项,完成可适用于数字化环境的核电厂HRA基础数据库中PSF架构的搭建,并针对核电厂HRA基础数据架构着手开发相应的数据库软件,为核电厂人员可靠性数据的采集、防人因失误工作的开展提供有效支持。

基于相变蓄冷的核电厂主控室非能动冷却系统

为提高现有核电厂主控室紧急可居留系统的蓄冷能力及热舒适性水平,提出了基于定形相变蓄冷材料的核电厂主控室非能动冷却系统。基于主控室热负荷分布情况,该冷却系统在主控室顶板与吊顶之间、内墙面、地板底面及循环风道内,针对性地布置相应的含有定形相变材料的非能动冷却装置,进而实现事故工况下对主控室温度的精确控制。该非能动冷却系统无需引入额外冷源和管道,可靠性强,同时不破坏主体结构,且可灵活布置,解决了现有主控室非能动热阱时间余量小、热舒适性差的问题。

以非能动冷却通道为热阱的主控室可居留性系统研究

日本福岛核电站事故使核电设计者认识到只靠能动设备的冗余设计无法保证核电站的安全,而采用非能动的冷却方式可以提高主控室最终热阱的可靠性和稳定性,以保证主控室的可居留性。研发一种更加安全、可靠、成本低的主控室非能动冷却系统是目前核电技术发展的目标之一。本文提出的以非能动冷却通道为热阱的方式,依托自然通风原理,可安全、可靠地将主控室余热排出,可以以较小的工程成本实现主控室全厂断电后的可居留性。以某核电站主控室为研究对象,通过建立数学模型确定了实现其可行性的系统设计参数,同时对以非能动冷却通道为热阱的主控室在全厂断电事故后的环境温度进行了分析,验证了主控室的可居留性,证明了该设计方案的合理性。

方家山核电厂主控室火灾PSA情景分析

核电厂防火一直都是核电厂必须考虑的关键性安全问题。主控室作为机组正常控制的中心,集中了操纵员所需的监控设备,一旦发生火灾,机组的安全将受到严重威胁。由于主控室的安全重要性,以及主控室里面有大量的点火源和可燃物,因此,主控室火灾风险分析是火灾PSA中不可或缺的重要部分。本文主要从火灾PSA的角度,对功率工况下方家山核电厂主控室火灾开展情景分析,定量计算主控室火灾导致的堆芯损伤频率,找出薄弱环节,给出风险见解。

核电厂主控室撤离场景的定量化研究

主控室由于火灾等因素可能失去控制或丧失可居留性,导致运行人员撤离主控室至远程停堆站进行核电厂指挥和控制的场景。对运行人员主控室撤离场景的定量化是火灾概率安全分析的重要内容和技术难点,但国内核电工程项目一般采用保守或专家判断的方法进行定量化,未进行详细研究。论文基于NUREG-1921及其增补版导则,结合国内核电厂实际情况,对主控室撤离场景三个阶段情景及其定量化方法进行了研究。以国内某核电厂主控室撤离场景为例,开展了人员访谈和定量化分析。案例表明该核电厂针对主控室不可控的撤离没有明确规定,导致其人误概率较大,尽管该情景条件概率较低,但后果严重,建议核电厂增加相应程序。本研究为国内核电工程项目开展主控室撤离场景的定量化提供参考。

语音识别在核电厂控制室中的应用研究

当前,核电厂数字化控制室以显示器作为主要媒介,为操纵员提供监控手段。相比于常规控制室,数字化控制室可以提供更加充分和丰富的监控信息。同时,其显示的信息量有限,导致操纵员不可避免地执行一些导航和查询类次要任务,影响人机交互效率。通过对语音模型训练算法、模型训练脚本、基于统计语言模型的算法进行试验及研究,并对核电厂主控制室相关词汇进行针对性训练、制定标准化语音指令,使操纵员可以通过视觉及听觉两方面与核电厂仪控系统终端进行交互,从而打破单模态输入、输出限制。试验结果表明,采用语音交互的方式,在保证指令准确的前提下,使操纵员完成指定任务所需时间缩短了约50%。这证明语音交互可以有效提升操纵员的人机交互效率。

核取样系统核级隔离阀控制柜的设计

以福清核电5#机组“华龙一号”首堆为背景,阐述了核取样系统取样管线的样品种类及其取样手段。不同的取样管线采用不同的开启和停运方式,并集中在核取样间进行采样。对主要的取样管线隔离阀在核取样间设置隔离阀控制柜。重点对福清5#机组核取样系统核级隔离阀就地控制柜的设计进行了详细的归纳分析,对其选择开关的选型及控制原理进行了阐述。对比了主控室和就地控制两种控制方式。根据“华龙一号”抗震要求,详细说明了核级隔离阀控制柜的抗震问题,提出了解决方案,并顺利通过了抗震试验。核级隔离阀控制对核取样系统至关重要,对现场运行或事故后采样分析诊断具有重要价值。核取样系统核级隔离阀控制柜的设计为核电其他工程设计提供了可借鉴的经验。

示范小堆SVDU功能的设计与实现

安全显示单元(SVDU)是安全级数字化控制系统(DCS)主要的人机接口设备。其功能设计对核电站主控室的任务分析和功能分配有重大影响。以ACP100示范小堆安全级DCS的SVDU为研究对象,分析了示范小堆的反应堆保护系统设计方案,完成了示范小堆安全级DCS的架构设计。创新性地采用了完全独立的四冗余保护序列结构。在主控室功能分配的基础上,明确了SVDU在安全级DCS中的功能定位,在SVDU上实现了安全级设备控制、工艺流程监测以及严重事故监测与处理功能。通过“华龙一号”与示范小堆中SVDU功能差异的对比,提出了示范小堆SVDU功能设计的实现方案,为“华龙一号”后续工程项目SVDU设计提供了参考。此方案为核电站集约型控制室设计的实现提供了有效借鉴。

主控室应急可居留系统基于核电厂技术规格书的运行改进

核电厂技术规格书是核电厂最高的技术文件和管理文件,用于规定和指导电厂正常运行时各系统的状态要求,包括适用范围、状态、需采取措施以及完成时间等内容。主控室应急可居留系统作为特有的非能动安全专设系统,是主控室人员一道重要的安全屏障,意义重大。本文针对核电厂技术规格书在主控室应急可居留系统现阶段工程实践中存在的两个突出问题进行分析,并提出解决和改进方案。

主控室后备盘应对网络故障的改进分析

2018年,方家山核电厂发生的1号机组DCS一层交换机端口禁用故障运行事件,造成主控室DCS二层(KIC)功能不可用,后备盘(BUP)部分功能不可用,该事件表明,高可靠性的DCS在某些故障模式下,也可能导致电厂的控制功能异常。本文通过对BUP控制信号进行分析,使用了DCS房间之间增加硬接线开关量控制的方法,解决了DCS一层网络风暴下BUP不可用的问题。通过变更后试验的验证,确认方案可行。该应用方案具备向同类电厂推广的价值。

核电厂计算机化规程开发的人因工程活动方法研究

计算机化规程在核电厂主控制室的使用,为操作员获取和处理信息带来了极大便利,但也引出了新的人因工程类问题。针对计算机化规程的人因问题,分析了计算机化规程系统开发过程中的项目管理活动,提出了运行经验反馈、功能和任务分析、设计验证、验证与确认等关键人因工程活动在计算机化规程开发中的应用方法,介绍了各人因活动的实施过程,以确保开发的计算机化规程系统满足人因原则和要求。

核电厂主控制室盘台设计的纵深防御功能分析

在压水堆核电厂主控制室设计中,为了处理二层工作站不可用的工况,通常采用安全级盘台为操纵员提供监控手段来稳定反应堆,实现安全功能。本文以功能分析的方法对主控制室盘台进行了纵深防御功能分析,确认主控制室盘台所需完成的具体功能,形成完善的核电厂纵深防御体系,为主控制室盘台提供正向设计依据。

预制舱式主控室模块化设计方案研究

针对变电站常规土建主控室现场施工量大、施工周期长、施工质量难以掌控等问题,文中研究设计了一种模块化预制舱式主控室。通过对舱型的尺寸、材料进行分析与比较,文中选取了性价比更优的舱型结构,并研究设计了二次设备屏柜模块、线缆通道盒模块、带门预制舱模块、带主控台预制舱模块以及辅助设施模块等结构单元。在智能化技术应用设计中,文中研究设计绿色智慧照明系统,在保证设备运行可靠性的同时,满足了安全、智能、绿色环保等要求。设计多维度运行环境监控系统捕捉发热区域,确保装置安全可靠运行。设计智能消防系统实现自动告警及灭火功能,同时能够实现多系统的智能联动。预设机器人巡视系统,用于二次设备的红外测温、信息采集,有效提升了变电站设备智能运维水平。该预制舱式主控室在110 kV同福变电站的成功投运,在后续同类建设工程中具有极大的推广应用价值。

基于PLC的煤矿井下主排水泵房自动化控制

在煤炭开采行业普遍应用PLC可编程控制器取代继电器的背景下,从数据采集、自动轮换、自动控制、动态显示等方面介绍了PLC在煤矿井下主排水控制系统中的应用。结果表明,应用PLC进行煤矿井下水仓水位等参数自动检测,并结合实际水位和矿井用电量进行水泵运行数量、时间等的合理调度,可达到避峰填谷、节能降耗的控制目的。

浅谈高校园区消防控制室设置

校园建筑内建筑规模类型众多,建筑功能和建筑体量上也存在较大差异,这对火灾自动报警系统的消防控制室的设置造成了一定困扰。通过校园实际设计案例,结合相关的规范,以组团化的思维模式,合理配置消防控制室,以达到运营管理合理,经济成本合适的目的。为高等院校的火灾自动报警设计,提供设计指导思路及参考方案。

虚拟现实技术在核电厂仿真中的应用

通过对虚拟现实系统构成和关键技术的分析,对虚拟现实技术在核电厂仿真中的应用进行研究。针对核电厂仿真需求,结合核电厂运行和事故分析器,对核电厂棒控系统运动过程、安全壳内部漫游及虚拟主控室进行了实例仿真。仿真结果表明,虚拟现实技术可很好地应用在放射性较强的安全壳内仿真及与人因工程联系密切的主控室仿真上,也可应用在核电厂虚拟教学与培训系统中。

核电厂先进主控制室功能分析和功能分配

根据先进压水堆研究关键课题——先进主控制室的设计研究，阐述了核电厂主控制室设计中进行功能分析与功能分配的基本要求，重点论述了功能分析与分配的内容、作用、重要性与必要性，探讨了在核电厂先进主控制室的设计中贯彻执行这些要求的措施及进行设计验证的方法。

核电厂主控室人机界面评价实验研究

基于以人为中心的人机交互设计和评估的思想,结合国内核电厂的实际情况,确定一些重要的核电厂主控室人机界面评估因素,并划分核电厂主控室人机界面各组成部分的评价指标与评价层次,建立了客观的评价指标体系,为核电厂主控室人机界面综合评价奠定了基础。运用模糊数学的方法,建立核电厂主控室人机界面定量评价模型,对核电厂主控室人机界面进行较为客观的综合评价。通过对核电厂操纵员问卷调查的形式进行实验验证,从而实现了定性评价与定量评价的一致性。研究表明,该方法应用于核电厂主控室人机界面评价是一种有效的方法。

核电厂数字化主控室操纵班组沟通内容特征的研究

沟通内容、沟通方式、沟通及时性是影响作业班组成员间沟通有效性的三大因素。通过对核电厂数字化主控室采用新的状态导向法事故规程(SOP)进行工作域分析,提出了操纵班组执行SOP时沟通内容特征的假设:电厂状态及其参数、电厂系统功能和设备、规程是主要的沟通内容。在核电厂全范围模拟机上,3个操纵班组在事故场景下进行了操控实验。实验结果表明,数字化主控室操纵班组执行SOP进行事故处理时沟通内容特征的假设成立。