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【摘要】核电建设需要把安全性放在首位。我国正在加大力度对核电站建设技术进行自主研发。本文介绍了安全壳泄漏率在线监测系统的设计方案，并展示了在实际工程中的运用和改进。
【关键词】核电；安全壳泄漏率；控制系统
1.引言
随着能源短缺问题的日益严重，核能发电作为一种高效清洁能源在世界范围内广泛推广。我国的核电事业也由全机组进口想着自主研发的方向不断迈进。在日本福岛事件发生之后，人们意识到在加大核电建设力度的同时，更要要保证其安全性。
安全壳泄漏率在线监测（EPP）系统对机组运行期间的安全壳泄漏率进行在线监测，监视安全壳密封性的变化，在泄漏率达到运行限值时及时通知操纵员采取必要的行动。是机组安全运行的保障，也是出现事故时的防线。自主研发的EPP控制系统已经安全运行于秦山核电二期扩建工程3#、4#机组，同时不断改进的系统也将运行于方家山核电工程1、2机组、.福建福清核电厂1、2机组、海南昌江核电厂1、2机组、福建福清核电厂3、4机组。
2.EPP控制系统的实现方案
安全壳泄漏率在线监测系统由现场测量仪表、测量信号传输网络、数据采集处理机柜等组成，在机组正常运行工况下，安全壳内的大气压通过安全壳大气监测系统（ETY）维持在一允许范围内（-40～+60hPa（g）），安全壳的泄漏主要是由贯穿件在线状态不对引起的。本方案选用工控机+Nicsys 1000系统来完成规格书要求的各项功能。
2.1 系统结构
系统的组成为两台控制柜和1台端子柜。两台控制柜分别为1号、2号机组独立使用，每台控制柜配有工控机和Nicsys 1000系统，端子柜为两台机组共用，负责汇总测量仪表的信号线，供定期和在线试验使用。系统整体结构见图1所示。
本系统方案配置冗余的控制器，并配置冗余的网络，提高系统的稳定性。控制器与通讯模块通过冗余的同轴电缆连接，各通讯模块采用总线结构形式连接。每台机组只有一台工业控制计算机，兼有工程师站和操作员站的功能。
2.2 Nicsys 1000分散控制系统说明
Nicsys 1000分散控制系统为自主研发的控制系统，是借助于当今先进计算机技术和嵌入式系统技术，面向过程工艺系统控制研发的、基于32位系统的新一代现场型分散控制系统（DCS）。
Nicsys 1000系统内所有模件均为固态电路，并含有嵌入式微处理器，标准化、模件化和插入式结构。保证可靠性的同时使维护更加方便。所有模件在内部印刷线路板上都涂覆特殊的三防涂层，具有防尘、防潮及抗静电干扰功能。Nicsys 1000 I/O模件与底座之间的插拔有导入和限位联锁，能有效避免造成误插、损坏或引起故障。模件不需编址，插入插座后系统会自动识别，不受在机柜内的插槽位置所影响，在机柜内的任何插槽位置上都能执行其功能。Nicsys 1000 I/O模件具备热插拔功能，能带电插拔而不损坏，且不引起保护动作也不影响其他模件的正常工作。
Nicsys 1000设计充分体现控制分散，监视集中的思想，系统的参数、报警和自诊断功能高度集中在LCD上显示和在打印机上打印。根据需求设置控制处理器数量，将控制功能分散到各个子系统的控制处理器，做到了危险分散、负荷均衡的控制特点；
3.EPP控制系统的功能实现及改进
3.1 系统功能设计
数据采集主要包括模块上通道的故障诊断和现场仪表信号的采集，仪表信号包括热电阻信号和4-20MA信号。数据处理包括秒平均、分钟平均、半小时平均的数据处理，在通过这些数据计算湿空气体积变化、半小时泄漏率、日泄漏率以及60HPA下的泄漏率等数据，通过通道故障诊断的数量判断系统为降级运行还是停止监控。
安全壳泄漏率在线监测系统方案设计完成后能够达到下列目标：
1）结构简单，易于维护人员维护工作。
2）当系统故障或者失电的情况下，数据保存在独立的数据库中，保证数据的完整性。
3）设置上位机，允许维护人员对系统的组态进行修改和下装。
4）在线监测功能：根据操作人员的指令，使系统处于监控状态，实时记录监测过程的所有相关数据，计算相关参数，并保存到硬盘中。可以实时调用相关数据和波形，并进行打印。
5）离线分析功能：在系统工作站上，调用历史数据库的数据文件，对文件中的数据进行显示、处理和分析，或保存到永久记录介质，如打印和只读光盘等。
3.2 功能实现
3.3 功能改进
EPP控制系统最先运用于秦山核电二期扩建工程3#、4#机组安全壳泄漏率在线监测。系统投运后，现场反应连续运行一个月左右，上位机监控数据框内会出现红叉，监控数据不能正常显示。
针对这个问题，采取措施为现场设备就地测试、系统软件源码分析及系统软件模拟测试。经反复测试发现，“系统网络状态检测功能插件netd.exe”所占用的句柄数不能正常释放，确定上位机监视数据不能显示是由此插件引起的。
确立解决方案为：
1）升级、优化“系统网络状态检测功能插件netd.exe”。
2）在模拟平台上，将优化后的插件集成到系统软件中，进行模拟测试，发现运行正常。
2010年10月，对现场系统软件进行了升级。经过三个多月的现场实际考察，系统运行正常。
4.结论
目前国内核电站内的控制系统大多依赖从进口，开发自主控制系统对于促进核电站整体国产化建设具有举足轻重的作用。安全壳泄漏率在线监测系统具有以下特点：
（1）EPP控制系统具有高可靠性、易于学习和使用、组态、维护方便、接口友好和结构灵活的特点。
（2）Nicsys 1000系统设计充分考虑发电厂新建机组DCS系统的建设和老厂技术改造的要求，在技术和经济方面有特别的优势。
（3）系统具有可扩展性，今后可在系统安全等方面进行升级改进。
参考文献
[1]王俊.关于新建核电厂几个重要安全问题的探讨[J].中国核工业，2007（06）.
[2]王喆.采用概率方法确定严重事故下安全壳内环境条件的初步分析[J].科技传播，2012（10）.
[3]汤搏.关于核电厂安全目标的确定问题[J].核安全， 2007（02）.
[4]钟信，David.中国人能造核电能管好核电——秦山核电站安全运行十五年[J].文化交流，2007（01）.
[5]国家发展改革委重大技术装备协调办公室.中国核电技术自主化发展思路[J].中国经贸导刊，2007（04）.
[6]杨燕翔，杨景常.基于PC机并口的高性价比逻辑分析仪的设计[J].西华大学学报（自然科学版），2005（03）.
[7]IEC6088022-2000 Sof tware for computer in the safety systems of nuclear power stations part 2：Sof tware aspect s of defense against common cause failures，use of sof tware tools of pre2devel2 oped sof tware[S].Geneva：IEC，2000.
[8]ASME Boiler and Pressure Vessel Code，Section III，Division 1，Appendices，2004 Edition[S].
[9]国家核安全局1 HAF 102核电厂设计安全规定1， 1991.
【关键词】核电；安全壳泄漏率；控制系统
1.引言
随着能源短缺问题的日益严重，核能发电作为一种高效清洁能源在世界范围内广泛推广。我国的核电事业也由全机组进口想着自主研发的方向不断迈进。在日本福岛事件发生之后，人们意识到在加大核电建设力度的同时，更要要保证其安全性。
安全壳泄漏率在线监测（EPP）系统对机组运行期间的安全壳泄漏率进行在线监测，监视安全壳密封性的变化，在泄漏率达到运行限值时及时通知操纵员采取必要的行动。是机组安全运行的保障，也是出现事故时的防线。自主研发的EPP控制系统已经安全运行于秦山核电二期扩建工程3#、4#机组，同时不断改进的系统也将运行于方家山核电工程1、2机组、.福建福清核电厂1、2机组、海南昌江核电厂1、2机组、福建福清核电厂3、4机组。
2.EPP控制系统的实现方案
安全壳泄漏率在线监测系统由现场测量仪表、测量信号传输网络、数据采集处理机柜等组成，在机组正常运行工况下，安全壳内的大气压通过安全壳大气监测系统（ETY）维持在一允许范围内（-40～+60hPa（g）），安全壳的泄漏主要是由贯穿件在线状态不对引起的。本方案选用工控机+Nicsys 1000系统来完成规格书要求的各项功能。
2.1 系统结构
系统的组成为两台控制柜和1台端子柜。两台控制柜分别为1号、2号机组独立使用，每台控制柜配有工控机和Nicsys 1000系统，端子柜为两台机组共用，负责汇总测量仪表的信号线，供定期和在线试验使用。系统整体结构见图1所示。
本系统方案配置冗余的控制器，并配置冗余的网络，提高系统的稳定性。控制器与通讯模块通过冗余的同轴电缆连接，各通讯模块采用总线结构形式连接。每台机组只有一台工业控制计算机，兼有工程师站和操作员站的功能。
2.2 Nicsys 1000分散控制系统说明
Nicsys 1000分散控制系统为自主研发的控制系统，是借助于当今先进计算机技术和嵌入式系统技术，面向过程工艺系统控制研发的、基于32位系统的新一代现场型分散控制系统（DCS）。
Nicsys 1000系统内所有模件均为固态电路，并含有嵌入式微处理器，标准化、模件化和插入式结构。保证可靠性的同时使维护更加方便。所有模件在内部印刷线路板上都涂覆特殊的三防涂层，具有防尘、防潮及抗静电干扰功能。Nicsys 1000 I/O模件与底座之间的插拔有导入和限位联锁，能有效避免造成误插、损坏或引起故障。模件不需编址，插入插座后系统会自动识别，不受在机柜内的插槽位置所影响，在机柜内的任何插槽位置上都能执行其功能。Nicsys 1000 I/O模件具备热插拔功能，能带电插拔而不损坏，且不引起保护动作也不影响其他模件的正常工作。
Nicsys 1000设计充分体现控制分散，监视集中的思想，系统的参数、报警和自诊断功能高度集中在LCD上显示和在打印机上打印。根据需求设置控制处理器数量，将控制功能分散到各个子系统的控制处理器，做到了危险分散、负荷均衡的控制特点；
3.EPP控制系统的功能实现及改进
3.1 系统功能设计
数据采集主要包括模块上通道的故障诊断和现场仪表信号的采集，仪表信号包括热电阻信号和4-20MA信号。数据处理包括秒平均、分钟平均、半小时平均的数据处理，在通过这些数据计算湿空气体积变化、半小时泄漏率、日泄漏率以及60HPA下的泄漏率等数据，通过通道故障诊断的数量判断系统为降级运行还是停止监控。
安全壳泄漏率在线监测系统方案设计完成后能够达到下列目标：
1）结构简单，易于维护人员维护工作。
2）当系统故障或者失电的情况下，数据保存在独立的数据库中，保证数据的完整性。
3）设置上位机，允许维护人员对系统的组态进行修改和下装。
4）在线监测功能：根据操作人员的指令，使系统处于监控状态，实时记录监测过程的所有相关数据，计算相关参数，并保存到硬盘中。可以实时调用相关数据和波形，并进行打印。
5）离线分析功能：在系统工作站上，调用历史数据库的数据文件，对文件中的数据进行显示、处理和分析，或保存到永久记录介质，如打印和只读光盘等。
3.2 功能实现
3.3 功能改进
EPP控制系统最先运用于秦山核电二期扩建工程3#、4#机组安全壳泄漏率在线监测。系统投运后，现场反应连续运行一个月左右，上位机监控数据框内会出现红叉，监控数据不能正常显示。
针对这个问题，采取措施为现场设备就地测试、系统软件源码分析及系统软件模拟测试。经反复测试发现，“系统网络状态检测功能插件netd.exe”所占用的句柄数不能正常释放，确定上位机监视数据不能显示是由此插件引起的。
确立解决方案为：
1）升级、优化“系统网络状态检测功能插件netd.exe”。
2）在模拟平台上，将优化后的插件集成到系统软件中，进行模拟测试，发现运行正常。
2010年10月，对现场系统软件进行了升级。经过三个多月的现场实际考察，系统运行正常。
4.结论
目前国内核电站内的控制系统大多依赖从进口，开发自主控制系统对于促进核电站整体国产化建设具有举足轻重的作用。安全壳泄漏率在线监测系统具有以下特点：
（1）EPP控制系统具有高可靠性、易于学习和使用、组态、维护方便、接口友好和结构灵活的特点。
（2）Nicsys 1000系统设计充分考虑发电厂新建机组DCS系统的建设和老厂技术改造的要求，在技术和经济方面有特别的优势。
（3）系统具有可扩展性，今后可在系统安全等方面进行升级改进。
参考文献
[1]王俊.关于新建核电厂几个重要安全问题的探讨[J].中国核工业，2007（06）.
[2]王喆.采用概率方法确定严重事故下安全壳内环境条件的初步分析[J].科技传播，2012（10）.
[3]汤搏.关于核电厂安全目标的确定问题[J].核安全， 2007（02）.
[4]钟信，David.中国人能造核电能管好核电——秦山核电站安全运行十五年[J].文化交流，2007（01）.
[5]国家发展改革委重大技术装备协调办公室.中国核电技术自主化发展思路[J].中国经贸导刊，2007（04）.
[6]杨燕翔，杨景常.基于PC机并口的高性价比逻辑分析仪的设计[J].西华大学学报（自然科学版），2005（03）.
[7]IEC6088022-2000 Sof tware for computer in the safety systems of nuclear power stations part 2：Sof tware aspect s of defense against common cause failures，use of sof tware tools of pre2devel2 oped sof tware[S].Geneva：IEC，2000.
[8]ASME Boiler and Pressure Vessel Code，Section III，Division 1，Appendices，2004 Edition[S].
[9]国家核安全局1 HAF 102核电厂设计安全规定1， 1991.