核电厂一回路松脱部件监测系统法规标准研究

刘肇阳 凌 君

(深圳中广核工程设计有限公司，广东 深圳 518172)

0 引言

为保证核电站的安全运行，设置了各种类型的监测系统，以确保能随时发现核电站的异常情况并且及时地得到处理。其中，松脱部件监测系统是核反应堆重要的监测系统之一。设置松脱部件监测系统的目的就是为了尽早探测出核电站一回路系统中的松脱件，以避免或减轻一回路系统部件发生与安全有关的损坏或故障。同时，通过早期探测确定异常情况发生的大致部位，减少运行人员可能受到的辐射剂量。

1 系统相关法规标准简介

鉴于核电厂松脱部件监测系统对核反应堆安全所起到的重要作用，世界各国都很重视对松脱部件的监测要求，陆续形成了一系列指导设计和系统研发的标准规范。

美国于1977 年9 月制定了RG1.133 导则《轻水冷却反应堆一回路系统松脱部件监测大纲》［2］，并于1988 年5 月由ASME 召集有关专家讨论并制定了《轻水堆松脱部件监测与诊断》［3］)标准(OM—12)，它为核电站按照NRC—RG1.133 制定有效LPMS 大纲提供了指导，也为LPMS 的生产厂家在技术指标方面提供了详细的标准。后续美国电力研究院(EPRI)也制定了针对松脱部件监测系统改进的报告:NP - 5743“Loose Parts Monitoring System Improvement［4］”。

欧洲也制定了相关标准IEC 60988 -2009(Nuclear power plants -instrumentation important to safety-acoustic monitoring systems for detection of loose parts:characteristics， design criteria and operational procedures)，对应国内标准GB/T 11807 -2008《探查松脱零件的声学监测系统的特性、设计和运行程序》［1］。

本文将主要对以下标准开展对比分析研究。

①GB/T 11807 -2008《探查松脱零件的声学监测系统特性、设计和运行程序》;

②RG1.133“Loose parts detection program for the primary system of light water reactor”;

③ASME OM -S/G -2007“Standards and guides for operation and maintenance of nuclear power plants”;

④美国电力研究院(EPRI)报告NP-5743“Loose parts monitoring system improvement”中提供的导则和准则。

2 相关法规标准对比

相关法规标准研究是松脱部件监测系统设计的基础之一，同时研究分析典型一回路松脱部件监测系统方案，为是否满足相关法规标准的要求提供支持。

本章节将从系统监测区域、传感器探测灵敏度、信号处理、信号监测、信号显示、报警要求及其抗震要求等方面进行研究，同时对比各个标准的不同要求，如表1 ～表8 所示。

表1 各标准对系统监测区域要求Tab.1 Requirements of system monitoring areas in each standard

表2 标准对于系统探测功能灵敏度的要求Tab.2 Requirements of system detection sensitivity in the standards

表3 标准对于系统信号处理功能的要求Tab.3 Requirements of system signal processing function in the standards

表4 标准对于系统信号监测功能的要求Tab.4 Requirements of system signal monitoring function in the standards

表5 标准对于系统信号显示功能的要求Tab.5 Requirements for system signal display function in the standards

表6 标准对于系统报警抑制功能的要求Tab.6 Requirements of system alarm inhibition function in the standards

表7 标准对于系统报警阈值整定原则的要求Tab.7 Requirements of system alarm threshold tuning principle in the standards

表8 标准对于系统抗震的要求Tab.8 Requirements of system aseismic in the standards

3 适应性分析

核电厂一回路松脱部件监测系统设计需要根据法规标准开展研究分析工作，如《探查松脱零件的声学监测系统特性、设计和运行程序》、《Loose parts detection program for the primary system of light water reactor》、《Standards and Guides for Operation and Maintenance of Nuclear Power Plants》、《Loose Parts Monitoring System Improvement》等。结合上述法规标准对比研究内容，进行适应性分析。

3.1 监测区域及传感器布置分析

根据ASME OM - S/G - 2012 “Standards and guides for operation and maintenance of nuclear power plants”要求，监测区域应包括压力容器顶盖、压力容器底部、蒸汽发生器及反应堆冷却剂泵。同时结合RG1.133“Loose parts detection program for the primary system of light water reactor”要求，压力容器上部及下部应分别布置3 个传感器;蒸汽发生器一次侧管板上下垂直方向各安装2 个加速度计，第5 个加速度计应安装在管束顶端附近的外壳上;1 个加速度传感器安装在主泵吊装孔外壳或者进口附近的外壳上。

3.2 系统主要监测功能分析

(1)根据RG1.133“Loose parts detection program for the primary system of light water reactor”要求，系统应能监测到松脱零件以0.68 J 的动能撞击反应堆冷却剂压力边界内表面，撞击点离开传感器的距离小于0.91 m，探测的质量范围大约为0.11 ～13.6 kg。

(2)根据GB/T 11807 -2008《探查松脱零件的声学监测系统特性、设计和运行程序》要求，系统应能够借助于带通滤波，改善信号强度同恒定本底噪声之比，且为外部处理提供未经滤波和/或滤波后的信号;同时，能够对信号进行处理，使之便于显示和监测。

(3)系统的信号处理、监测、显示及报警等功能应根据GB/T 11807 -2008《探查松脱零件的声学监测系统特性、设计和运行程序》中的具体要求进行设计。

3.3 系统抗震要求分析

根据ASME OM - S/G - 2007 “Standards and guides for operation and maintenance of nuclear power plants”要求，系统应能够在所有不要求电厂停堆的地震事件(如直至并包括低水平地震)后保持功能，在安全停堆地震事件(SSE)后保持结构完整性。

4 结束语

核电厂一回路松脱部件监测系统对反应堆一回路区域内发生的松脱事件进行实时监测、有效甄别和完整记录，对反应堆安全运行起着至关重要的作用。通过综合对比分析国内外相关法规标准要求开展系统设计是极其必要的，同时，为后续新项目核电厂一回路松脱部件监测系统设计方案提供了思路。

［1］中国国家标准化管理委员会.GB/T 11807 -2008 探查松脱零件的声学监测系统特性、设计和运行程序［S］. 北京:中国标准出版社，2008.

［2］U.S.Nuclear Regulatory Commission.R.G.1.133-1981 Loose parts detection program for the primary system of light water reactors［S］.USA:Nuclear Regulatory Commission，1981.

［3］ The American National Standard. ASME OM -2012 Standards and guides for operation and maintenance of nuclear power plants［S］.USA:The American Society of Mechanical Engineers，2012.

［4］ Electrical Power Research Institute. EPRI NP -5743 Loose Parts Monitoring System Improvement［S］. USA:Electrical Power Research Institute，1992.