技术领域
[0001] 本
发明涉及
核反应堆的核安全保护技术领域，具体是涉及一种海洋核动力平台的多样性保护系统及方法。
背景技术
[0002] 在当今世界
能源危机凸显且环境恶化的大环境下，核能作为一种重要的清洁能源日益受到重视。海洋核动力平台是一种海上移动式小型核电站，相比于陆上核电站，它具有可提供安全、有效的能源、
淡水供给以满足海域经济发展的独特优势。然而核安全问题不容忽视，如何在确保充分利用核能优势的同时，将潜在的安全
风险降到最低，已成为核电发展所面临的关键问题。
[0003] 由于安全级仪控系统所承担功能的重要性，HAF102-2004(核动力厂设计安全规定)规定必须考虑安全仪控系统发生共因故障的可能性，以确定在哪些地方应用多样性、多重性和独立性原则来实现系统可靠性。ATWT(Anticipated Transient Without Trip，未能紧急停堆的预期瞬态)事件就是由于共因故障引起的
控制棒不能插入
堆芯、未能实现紧急停堆的预期瞬态。因此，为了在安全级仪控系统发生潜在共因故障后仍能保证系统安全，需设置多样性保护系统。多样性保护系统是针对ATWT事件设置的多样性手段，是针对反应堆保护系统拒动情况下的
硬件和功能性保护措施。
[0004] 典型三环路M310型核电厂多样性保护系统在正常运行时，当
蒸汽发生器的给水流量低于设定值且反应堆运行在设定的功率水平上——即中间量程
中子注量率高于设定值时，触发多样性保护，进而启动辅助给水系统、触发
汽轮机跳闸、停堆、蒸汽排放联
锁、排污隔离
阀关闭。
[0005] 但核电厂多样性保护系统及方法无法应用于海洋核动力平台，一方面海洋核动力平台与核电厂的系统配置不同，比如海洋核动力平台是双环路，而核电站是三环路；另一方面，核电厂多样性保护系统不能满足海洋环境下的倾斜、摇摆、
腐蚀等工况要求，因此，为了满足法规条款和实际需求，有必要设计一种海洋核动力平台的多样性保护系统及方法。
发明内容
[0006] 本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种适用于海洋核动力平台的多样性保护系统及方法，
[0007] 本发明提供一种海洋核动力平台的多样性保护方法，包括：
[0008] 接收核反应堆仪表发送的
蒸汽发生器第一液位
信号及稳压器第一液位信号、反应堆保护系统仪表发送的蒸汽发生器第二液位信号及稳压器第二液位信号；
[0009] 根据所述蒸汽发生器第一液位信号、蒸汽发生器第二液位信号判断是否产生蒸汽发生器异常状态信号，根据所述稳压器第一液位信号、稳压器第二液位信号判断是否产生稳压器异常状态信号；
[0010] 根据蒸汽发生器异常状态信号、稳压器异常状态信号判断是否产生第一驱动信号、第二驱动信号和第三驱动信号，所述第一驱动信号发送给电源柜，用于控制反应堆的停堆；所述第二驱动信号发送给汽轮机，用于控制汽轮机的停机；所述第三驱动信号发送给余热排出
泵，用于控制余热排出泵启动。
[0011] 在上述技术方案的
基础上，所述根据所述蒸汽发生器第一液位信号、蒸汽发生器第二液位信号判断是否产生蒸汽发生器异常状态信号具体为：
[0012] 当所述蒸汽发生器第一液位信号、蒸汽发生器第二液位信号均超过设定的
阈值，则产生蒸汽发生器异常状态信号。
[0013] 在上述技术方案的基础上，所述根据所述稳压器第一液位信号、稳压器第二液位信号判断是否产生稳压器异常状态信号具体为：
[0014] 当所述稳压器第一液位信号、稳压器第二液位信号均超过设定的阈值，则产生稳压器异常状态信号。
[0015] 在上述技术方案的基础上，所述蒸汽发生器第一液位信号和稳压器第一液位信号所设定的阈值高于所述蒸汽发生器第二液位信号和稳压器第二液位信号所设定的阈值。
[0016] 在上述技术方案的基础上，所述根据蒸汽发生器异常状态信号、稳压器异常状态信号判断是否产生第一驱动信号、第二驱动信号和第三驱动信号具体为：
[0017] 若收到蒸汽发生器异常状态信号和/或稳压器异常状态信号，则产生第一驱动信号、第二驱动信号和第三驱动信号。
[0018] 本发明还提供一种海洋核动力平台的多样性保护系统，包括：
[0019] 多样性驱动柜，所述多样性驱动柜包括互相连接的第一信号接收模
块和判断模块；
[0020] 所述第一信号接收模块用于接收核反应堆仪表发送的蒸汽发生器第一液位信号及稳压器第一液位信号、反应堆保护系统仪表发送的蒸汽发生器第二液位信号及稳压器第二液位信号；
[0021] 所述判断模块包括第一判断单元、第二判断单元，所述第一判断单元根据所述蒸汽发生器第一液位信号、蒸汽发生器第二液位信号判断是否产生蒸汽发生器异常状态信号，所述第二判断单元根据所述稳压器第一液位信号、稳压器第二液位信号判断是否产生稳压器异常状态信号；
[0022] 所述判断模块还包括第三判断单元，所述第三判断单元根据蒸汽发生器异常状态信号、稳压器异常状态信号判断是否产生第一驱动信号、第二驱动信号和第三驱动信号，所述第一驱动信号发送给电源柜，用于控制反应堆的停堆；所述第二驱动信号发送给汽轮机，用于控制汽轮机的停机；所述第三驱动信号发送给余热排出泵，用于控制余热排出泵启动。
[0023] 在上述技术方案的基础上，所述多样性保护系统还包括多样性
驱动盘，所述多样性驱动盘包括与所述判断模块电连接的第二信号接收模块，所述第二信号接收模块用于接收由所述第一判断单元产生的蒸汽发生器异常状态信号，及由所述第二判断单元产生的稳压器异常状态信号。
[0024] 在上述技术方案的基础上，所述多样性驱动盘还包括与所述第二信号接收模块电连接的蒸汽发生器状态提示装置和稳压器状态提示装置，当第二信号接收模块接收到蒸汽发生器异常状态信号时，蒸汽发生器状态提示装置作出提示；当第二信号接收模块接收到稳压器异常状态信号时，稳压器状态提示装置作出提示。
[0025] 在上述技术方案的基础上，所述多样性驱动盘还包括：
[0026] 手动停堆操作器，其用于产生手动停堆信号并将该信号发送给电源柜，以控制反应堆的手动停堆；
[0027] 手动停机操作器，其用于产生手动停机信号并将该信号发送给汽轮机，以控制汽轮机的手动停机；
[0028] 余热排出泵
控制器，其用于产生启动信号并将该信号发送给余热排出泵，以控制余热排出泵的手动启动。
[0029] 在上述技术方案的基础上，所述多样性驱动盘还包括化学停堆装置，所述化学停堆装置包括操作按钮、
硼酸罐，所述硼酸罐通过管道通向反应堆，所述管道上设置有控制管道开闭的阀
门，所述操作按钮用于产生化学停堆信号以
控制阀门开闭。
[0031] 本发明的海洋核动力平台的多样性保护系统及方法能够在反应堆出现预期瞬态和设计基准事故，而反应堆保护系统又失效的情况下，使海洋核动力平台的反应堆紧急停堆、汽轮机紧急停机、余热排出泵启动排出余热，并且分别采用独立采集于反应堆和采集于反应堆保护系统的两路信号进行综合判断，防止由于信号误差造成不必要的停堆和停机，考虑了多样性系统的安全性、经济性和可靠性，降低了海洋核动力平台因反应堆保护系统共因故障且发生预期瞬态和设计基准事故时，反应堆无法停堆、汽轮机无法停机、余热排出泵无法启动，引起产生超设计基准事件的风险；同时，根据海洋核动力平台的系统配置，同时监测
蒸发器液位信号和稳压器液位信号，安全保护
精度高，符合海洋核动力平台的系统配置。
附图说明
[0032] 图1是本发明
实施例的海洋核动力平台的多样性保护方法的流程
框图；
[0033] 图2是本发明实施例的海洋核动力平台的多样性保护系统的原理框图。
[0034] 附图标记：1—多样性驱动柜，11—第一信号接收模块，12—判断模块，2—多样性驱动盘，21—第二信号接收模块，22—蒸汽发生器状态提示装置，23—稳压器状态提示装置，24—手动停堆操作器，25—手动停机操作器，26—余热排出泵控制器，27—化学停堆装置。
具体实施方式
[0035] 下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
[0036] 参见图1所示，本发明实施例提供一种海洋核动力平台的多样性保护方法，包括：
[0037] 接收核反应堆仪表发送的蒸汽发生器第一液位信号及稳压器第一液位信号、反应堆保护系统仪表发送的蒸汽发生器第二液位信号及稳压器第二液位信号；
[0038] 根据所述蒸汽发生器第一液位信号、蒸汽发生器第二液位信号判断是否产生蒸汽发生器异常状态信号，根据所述稳压器第一液位信号、稳压器第二液位信号判断是否产生稳压器异常状态信号；
[0039] 根据蒸汽发生器异常状态信号、稳压器异常状态信号判断是否产生第一驱动信号、第二驱动信号和第三驱动信号，所述第一驱动信号发送给电源柜，用于控制反应堆的停堆；所述第二驱动信号发送给汽轮机，用于控制汽轮机的停机；所述第三驱动信号发送给余热排出泵，用于控制余热排出泵启动。
[0040] 本发明的海洋核动力平台的多样性保护系统及方法能够在反应堆出现预期瞬态和设计基准事故，而反应堆保护系统又失效的情况下，使海洋核动力平台的反应堆紧急停堆、汽轮机紧急停机、余热排出泵启动排出余热，并且分别采用独立采集于反应堆和采集于反应堆保护系统的两路信号进行综合判断，防止由于信号误差造成不必要的停堆和停机，考虑了多样性系统的安全性、经济性和可靠性，降低了海洋核动力平台因反应堆保护系统共因故障且发生预期瞬态和设计基准事故时，反应堆无法停堆、汽轮机无法停机、余热排出泵无法启动，引起产生超设计基准事件的风险；同时，根据海洋核动力平台的系统配置，同时监测
蒸发器液位信号和稳压器液位信号，安全保护精度高，符合海洋核动力平台的系统配置。
[0041] 在上述实施例的技术方案的基础上，优选的，所述根据所述蒸汽发生器第一液位信号、蒸汽发生器第二液位信号判断是否产生蒸汽发生器异常状态信号具体为：
[0042] 当所述蒸汽发生器第一液位信号、蒸汽发生器第二液位信号均超过设定的阈值，则产生蒸汽发生器异常状态信号。
[0043] 进一步的，所述根据所述稳压器第一液位信号、稳压器第二液位信号判断是否产生稳压器异常状态信号具体为：
[0044] 当所述稳压器第一液位信号、稳压器第二液位信号均超过设定的阈值，则产生稳压器异常状态信号。
[0045] 在本实施例中，蒸汽发生器第一液位信号、稳压器第一液位信号均独立采集于反应堆，蒸汽发生器第二液位信号、稳压器第二液位信号均采集于反应堆保护系统，并通过带有隔离功能的信号分配组件分配，保证两组信号之间的独立性，防止由于信号误差造成不必要的停堆和停机，考虑了多样性系统的安全性、经济性和可靠性，降低了海洋核动力平台因反应堆保护系统共因故障且发生预期瞬态和设计基准事故时，反应堆无法停堆、汽轮机无法停机，引起产生超设计基准事件的风险。
[0046] 在其它实施例中，由于海洋核动力平台是双环路的系统配置，蒸汽发生器液位信号还可进一步分为左环蒸汽发生器液位信号和右环蒸汽发生器液位信号，并且两环信号均分为两路，一路左环蒸汽发生器第一液位信号和右环蒸汽发生器第一液位信号采集于反应堆，另一路左环蒸汽发生器第二液位信号和右环蒸汽发生器第二液位信号采集于反应堆保护系统，当所述左环蒸汽发生器第一液位信号、左环蒸汽发生器第二液位信号均超过设定的阈值，则产生左环蒸汽发生器异常状态信号，当所述右环蒸汽发生器第一液位信号、右环蒸汽发生器第二液位信号均超过设定的阈值，则产生右环蒸汽发生器异常状态信号。
[0047] 在上述实施例的技术方案的基础上，优选的，所述蒸汽发生器第一液位信号和稳压器第一液位信号所设定的阈值高于所述蒸汽发生器第二液位信号和稳压器第二液位信号所设定的阈值；当海洋核动力平台发生设计基准事故时，蒸汽发生器液位、稳压器液位之一会发生明显降低，或同时降低，反应堆保护系统仪表的蒸汽发生器第二液位信号或稳压器第二液位信号超过设定的阈值，已有的反应堆保护系统应作出保护措施，使反应堆停堆、汽轮机停机和余热排出泵启动，随后，核反应堆仪表的蒸汽发生器第一液位信号或稳压器第一液位信号应回升，不会超过其所设定的阈值，也就不会触发本发明的多样性保护系统，而当反应堆保护系统发生故障，没有作出保护措施时，蒸汽发生器液位、稳压器液位之一会继续降低，或同时降低，核反应堆仪表的蒸汽发生器第一液位信号或稳压器第一液位信号超过设定的阈值，此时，就可判断出已有的反应堆保护系统发生了故障，没有作出保护措施，需要启动本发明的多样性保护系统。
[0048] 在上述实施例的技术方案的基础上，优选的，所述根据蒸汽发生器异常状态信号、稳压器异常状态信号判断是否产生第一驱动信号、第二驱动信号和第三驱动信号具体为：
[0049] 若收到蒸汽发生器异常状态信号和/或稳压器异常状态信号，则产生第一驱动信号、第二驱动信号和第三驱动信号。
[0050] 在本实施例中，同时监测蒸发器液位信号和稳压器液位信号，当海洋核动力平台发生设计基准事故时，经
安全分析的保护变量蒸汽发生器液位、稳压器液位之一会发生明显降低，或同时降低，当达到反应堆保护系统的动作阈值时，反应堆保护系统应触发反应堆停堆、汽轮机停机和余热排出泵启动，即由多样性保护系统产生第一驱动信号、第二驱动信号和第三驱动信号，所述第一驱动信号发送给电源柜，用于控制反应堆的停堆；所述第二驱动信号发送给汽轮机，用于控制汽轮机的停机；所述第三驱动信号发送给余热排出泵，用于控制余热排出泵启动。
[0051] 在其它实施例中，由于海洋核动力平台是双环路的系统配置，蒸汽发生器液位信号还可进一步分为左环蒸汽发生器液位信号和右环蒸汽发生器液位信号，并且两环信号均分为两路，一路左环蒸汽发生器第一液位信号和右环蒸汽发生器第一液位信号采集于反应堆，另一路左环发生器第二液位信号和右环蒸汽发生器第二液位信号采集于反应堆保护系统，则判断是否产生第一驱动信号、第二驱动信号和第三驱动信号具体为：当收到左环蒸汽发生器异常状态信号或右环蒸汽发生器异常状态信号或稳压器异常状态信号，产生第一驱动信号、第二驱动信号和第三驱动信号。
[0052] 本发明实施例还提供一种海洋核动力平台的多样性保护系统，包括：
[0053] 多样性驱动柜1，所述多样性驱动柜1包括互相连接的第一信号接收模块11和判断模块12；
[0054] 所述第一信号接收模块11用于接收核反应堆仪表发送的蒸汽发生器第一液位信号及稳压器第一液位信号、反应堆保护系统仪表发送的蒸汽发生器第二液位信号及稳压器第二液位信号；
[0055] 所述判断模块12包括第一判断单元、第二判断单元，所述第一判断单元根据所述蒸汽发生器第一液位信号、蒸汽发生器第二液位信号判断是否产生蒸汽发生器异常状态信号，所述第二判断单元根据所述稳压器第一液位信号、稳压器第二液位信号判断是否产生稳压器异常状态信号；
[0056] 所述判断模块12还包括第三判断单元，所述第三判断单元根据蒸汽发生器异常状态信号、稳压器异常状态信号判断是否产生第一驱动信号、第二驱动信号和第三驱动信号，所述第一驱动信号发送给电源柜，用于控制反应堆的停堆；所述第二驱动信号发送给汽轮机，用于控制汽轮机的停机；所述第三驱动信号发送给余热排出泵，用于控制余热排出泵启动。
[0057] 本发明的海洋核动力平台的多样性保护系统，设置单独的多样性驱动柜1，确保与反应堆保护系统实体隔离，驱动柜1实现对反应堆停堆、汽轮机停机和余热排出泵启动的自动控制。
[0058] 在上述实施例的技术方案的基础上，优选的，所述多样性保护系统还包括多样性驱动盘2，所述多样性驱动盘2包括与所述判断模块12电连接的第二信号接收模块21，所述第二信号接收模块21用于接收由所述第一判断单元产生的蒸汽发生器异常状态信号，及由所述第二判断单元产生的稳压器异常状态信号。
[0059] 进一步的，所述多样性驱动盘2还包括与所述第二信号接收模块21电连接的蒸汽发生器状态提示装置22和稳压器状态提示装置23，当第二信号接收模块21接收到蒸汽发生器异常状态信号时，蒸汽发生器状态提示装置22作出提示；当第二信号接收模块21接收到稳压器异常状态信号时，稳压器状态提示装置23作出提示。
[0060] 在本实施例中，驱动盘2上设置蒸汽发生器状态提示装置22和稳压器状态提示装置23，用于监测蒸汽发生器和稳压器的液位状态，当预期瞬态不停堆工况发生时，经安全分析的保护变量蒸汽发生器液位、稳压器液位之一会发生明显降低，或同时降低，通过蒸汽发生器状态提示装置22和稳压器状态提示装置23，操作人员可及时知晓核动力平台的异常工况，并及时作出处理。
[0061] 在其它实施例中，由于海洋核动力平台是双环路的系统配置，驱动盘2上的蒸汽发生器状态提示装置22进一步设置为包括左环蒸汽发生器状态提示装置和右环蒸汽发生器状态提示装置，当第二信号接收模块21接收到左环蒸汽发生器异常状态信号时，左环蒸汽发生器状态提示装置作出提示；当第二信号接收模块21接收到右环蒸汽发生器异常状态信号时，右环蒸汽发生器状态提示装置作出提示。
[0062] 在上述实施例的技术方案的基础上，优选的，所述多样性驱动盘2还包括：手动停堆操作器24，其用于产生手动停堆信号并将该信号发送给电源柜，以控制反应堆的手动停堆；
[0063] 手动停机操作器25，其用于产生手动停机信号并将该信号发送给汽轮机，以控制汽轮机的手动停机；
[0064] 余热排出泵控制器26，其用于产生启动信号并将该信号发送给余热排出泵，以控制余热排出泵的手动启动。
[0065] 多样性驱动盘2设置手动停堆操作器24、手动停机操作器25和余热排出泵控制器26，当多样性驱动柜1中的反应堆停堆、汽轮机停机和余热排出泵的自动控制失效时，操作人员可根据蒸汽发生器状态提示装置22和稳压器状态提示装置23的提示，进行手动停堆停机余热排出操作，手动停堆信号直达核动力平台的电源柜、手动停机信号直达汽轮机的调节保护柜、余热排出信号直达余热排出泵，故自动控制失效并不影响手动操作，将
纵深防御的设计理念融入到整个多样性保护系统中，综合考虑了系统安全性、经济性和可靠性。
[0066] 在上述实施例的技术方案的基础上，优选的，所述多样性驱动盘2还包括化学停堆装置27，所述化学停堆装置27包括操作按钮、硼酸罐，所述硼酸罐通过管道通向反应堆，所述管道上设置有控制管道开闭的阀门，所述操作按钮用于产生化学停堆信号以控制阀门开启。
[0067] 当手动停堆操作器24也失效或反应堆中发生卡棒事故时，可使用化学停堆装置27，由于核动力平台的反应堆冷却剂是不含硼酸的轻水，在其中注入硼酸后会影响其
反应性，使反应堆停堆，这是多样性保护系统保护的最后一道防线，也是最为有效的手段，但事故后需要对反应堆进行清理大修，故化学停堆装置27要谨慎使用，将手动化学停堆装置27纳入到多样性保护系统中，使系统能处理更多更复杂的紧急工况。
[0068] 本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种
修改和变型，倘若这些修改和变型在本发明
权利要求及其等同技术的范围之内，则这些修改和变型也在本发明的保护范围之内。
[0069]
说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知的现有技术。
