探究反应堆冷却剂系统分布式故障诊断技术

白 旋,王江洪,翟巴菁（中广核工程有限公司阳江项目部,广东 阳江 529941）

探究反应堆冷却剂系统分布式故障诊断技术

白 旋,王江洪,翟巴菁
（中广核工程有限公司阳江项目部,广东 阳江 529941）

摘 要：核电作为一种安全、清洁、经济的能源，已经被越来越多的国家接受和使用。相比于普通电站而言，核电站的结构更加复杂，一旦出现故障或者事故，可能会导致放射性物质的泄露，引发极其严重的后果。本文主要针对反应堆冷却剂系统故障，对分布式故障诊断技术的应用进行了阐述。

关键词：反应堆冷却剂；系统分布式故障；诊断技术

0 前言

在核电应用过程中，安全问题始终是人们关注的重点，一旦核电站出现故障，轻则影响其正常运行，重则引发极为恶劣的事故，影响社会的稳定和人们的生命财产安全。因此，做好核电站的安全管理，强化故障检测和诊断工作，避免故障和事故的发生，是需要重点关注的问题。本文以核电站反应堆冷却剂系统为对象，以分布式故障诊断技术为依据，开发出了相应的分布式故障诊断系统，希望能够为核电站的安全运行提供良好保障。

1 分布式故障诊断技术概述

分布式故障诊断技术，主要是将各个设备的诊断系统集合在一起，在其独立诊断出相应的结果后，对结果数据进行汇总，由系统进行深入的整合分析，得到更加准确、更加合理的诊断成果。这种诊断方法能够在充分发挥各个系统独立诊断能力的同时，对其诊断结果进行综合分析，从而起到更好的诊断效果，增加诊断的准确性和系统的智能性。

2 反应堆冷却剂系统

简单来讲，反应堆冷却剂系统就是驱使冷却剂按照特定的管线循环，带走系统中多余的热量。其主要功能包括：

（1）热量传递：热量的传递是反应堆冷却剂系统的首要任务，主要是通过在系统中循环流动的冷却剂，不断带走系统运行过程中产生的热量，实现堆芯的冷却；

（2）中子慢化剂：冷却剂为轻水，能够将裂变产生的快中子减速成热中子，维持链式裂变反应，同时能够起到反射层的作用，将堆芯泄露的部分种子反射回来；

（3）压力控制：压力控制功能主要是利用系统中设置的稳压器，实现对于冷却剂压力的有效控制，提升系统运行的可靠性，防止堆芯中发生影响燃料元件传热的偏离泡核沸腾现象；

从上述功能可以看出，在整个核电站中，反应堆冷却剂系统是至关重要的组成部分，其运行质量直接关系着核电站的运行安全。因此，强化安全管理，做好冷却剂系统故障的诊断、分析和处理，是非常重要的。

3 分布式故障诊断系统设计

分布式故障诊断系统（RCSDFDS）的设计，主要包括以下几个步骤：

3.1 任务分解

在分布式故障诊断系统中，任务分解是首先环节，是系统得以可靠运行的基础和前提。主要是结合相关理论知识，按照特定的原则，将诊断任务进行分解，然后对每一个子任务进行求解。任务分解的主要作用，是通过对问题的分解，降低求解难度，主要分解方法包括三种，分别是基于系统功能、基于系统结构以及基于时间的任务分解。

从系统结构层面，可以将反应堆冷却剂系统分为冷却剂泵、稳压器、蒸汽发生器等，其各自的功能不同，发生的故障不同，对于故障诊断技术的需求也有所不同。对此，可以按照基于系统结构的方法，对故障诊断任务进行分解，通过分别求解以及汇总求解的方式，得出相应的结论。

3.2 任务分配

任务分配包括了动态分配和静态分配两种基本策略，前者是指在系统运行过程中，结合具体的问题，将任务分配到不同的子系统中，同时对子系统任务进行相应的动态调整，使得系统的负载能够实现均衡性；后者则是指在系统设计阶段，就对任务进行分配，各个子系统在运行中处理自己分配到的任务，一般在任务运行完成前不会出现变更。相比较而言，静态分配策略更加方便，同时能够提高系统的实时性，减少系统运行过程中的任务分配以及子系统相互通信的时间。因此，从实时性故障诊断的需求出发，这里采用静态分配策略。

3.3 综合求解

在分布式故障诊断系统中，故障诊断方法是多种多样的，能够适应各种不同的场合。但是在实际应用中，这些方法虽然能够起到一定的作用，但是也都存在相应的局限性，因此，应该对其得出的初步结论进行综合求解，提高诊断结果的准确性，这也是分布式诊断策略的重要组成部分。

这里引入D-S证据理论，进行相应的综合求解，其基本思想在于，结论融合单元从故障信息表中，读取每一个诊断单元得出的初步诊断结果，然后对这些结果进行集中分析，如果同一个故障存在两种以上的诊断结果，则运用D-S规则，对不同的诊断结果进行相应的数据融合，得出相对均衡的结果；如果同一个故障只有一个诊断结果，则直接保持该诊断结果即可，然后，将最终诊断结果存入故障信息表中，并在人机交互界面上通过数据、图表等形式显示出来。

3.4 应用效果

针对反应堆冷却剂系统中比较常见的蒸汽发生器U型管破裂事故，对分布式故障诊断系统的实际应用效果进行测试。实验结果表明，在稳态工况下，分布式诊断策略能够快速、准确地对故障进行诊断，并且及时显示出来，满足了故障诊断实时性、可靠性的要求。同时以，对于危害相对较小的故障，系统可以在设备自身报警前做出相应的诊断，从而为操作人员提供充足的反应时间，方便故障的缓解或者消除。对于多重故障，系统同样能够给出准确的诊断结果。

4 结语

总而言之，在核电站中，反应堆冷却剂系统属于一回路中的核心系统，其运行质量直接影响着整个核电站系统的安全稳定运行。本文针对反应堆冷却剂系统故障，结合分布式故障诊断技术，提出了一种分布式故障诊断系统，经测试，该系统能够有效满足故障诊断实时性和准确性的要求，从而保障冷却剂系统的稳定和安全。

参考文献：

[1]闫修平.反应堆冷却剂系统分布式故障诊断技术研究[D].哈尔滨工业大学,2008.

[2]闫修平,彭敏俊,成守宇.分布式故障诊断策略及其在核电站中的应用[J].核动力工程,2009,30(02):99-103.

[3]刘永阔,谢春丽,成守宇,夏虹.核电站分布式智能故障诊断系统研究与设计[J].原子能科学技术,2011,45(06):689-694.

作者简介：白旋（1987-），男，陕西绥德人，本科，工程师，研究方向：核岛水系统调试技术。