“华龙一号”SEOP事故规程图形化与数字化研究与应用

彭昆明，蔺宏杰

(中核国电漳州能源有限公司，福建 漳州 363300)

漳州核电1、2号机组应用的是“华龙一号”融合技术，是在华龙首堆工程基础上从技术、体系等方面再优化的工程。核电厂的系统、设备或部件异常是一个大概率工况，如果异常处理及时、正确，机组就会处于安全传统，如果故障不能及时正确的处理，就有可能将故障扩大成为事故，甚至会导致部分燃料元件损坏或堆芯部分熔化甚至放射性物质向环境释放。因此，核电厂建立一套完善、可高效执行的事故运行规程极为重要。

华龙首堆事故规程沿用了两栏式规程格式，规程内部分支多、跳转多、内部逻辑表达不清晰及规程内部未进行角色分工，直接影响了规程执行效率，进一步影响了事故干预效率。基于漳州华龙机型批量化建设的机遇期及项目前期漳州能源充分的创新规划，通过实施“华龙一号”SEOP事故规程图形化与数字化研究与应用将大幅提高事故规程执行效率，减少事故后撤处理时间，避免复杂的处理过程导致人因风险，同时提高机组利用率，提高机组的经济效率。

1 压水堆事故规程发展背景

纵观国际核电发展的历程，核电厂的事故运行规程以美国三哩岛核事故为标志性分界点，前后有较大差别。

三哩岛核事故前事故运行规程的执行是以事件为导向的，有三个特点：

1)首先判断事件产生的原因，然后再采取相应的措施，这就有可能延误时间而造成事故的进一步扩大或造成更为严重的后果。

2)它是以事件为导向的处理规程，如果判断及时、正确，能取得事故处理的较好结果。

3)一般来讲，它不考虑多重故障、事故叠加的可能性。

基于上述三个特点，这种事故运行规程体系很难适应复杂的情况或难以确定的情况。

三哩岛核事故以后，世界各有核国家均开始了对以事件为导向的事故运行规程的改进和优化。其中，有三种改进思路获得了国际上普遍的认可和广泛的应用[2]：

1)在以事件为导向的事故运行规程的基础上，进行适当补充和完善，即以“现实性”事故的研究，作为设计基准事故的补充，开发出“事故连续监督”与“极限事故堆芯监视”规程(SPI-SPU-U1)，这些规程体现了“循环监视”的理念，能够处理部分叠加事故，但有一定的延迟。

2)以状态为导向的事故运行规程，简称为SOP。它提出一种“状态功能”的概念，不管机组发生什么事故，在某一确定时刻，机组的总体安全状况总可以由几个“功能”来表征，而为了限制事故后果所采取的控制手段，其实也就是预防某个或某些“功能”恶化，或者将“功能”导向安全的过程。最重要的6大状态功能分别是：次临界度、余热导出、一回路水装量、二回路水装量、SG完整性、安全壳完整性。

3)以征兆为导向的事故运行规程，简称为SEOP。在征兆导向规程中，应根据核动力厂系统的征兆和状态(如安全参数值和关键安全功能)来决定事件的响应措施。它较好的结合了前述两种思路的优点，整个规程体系分为“最佳恢复规程(ORP)”和“功能恢复规程(FRP)”两大类，ORP是指在事故工况时，执行以征兆为基础的、与事件相关的恢复对策，将核电厂引入最佳(放射性物质释放量和设备部件损坏量限制在最小)的终止状态。FRP是指在事故工况时，执行以征兆为基础的、与关键安全功能相关的恢复对策。核电厂发生事故(含单一事故及多重事故)导致其某些关键安全功能受到威胁与破坏时，可以根据征兆判断出正在受到威胁与破坏的安全功能，然后遵照相应的FRP去恢复这部分安全功能，使核电厂恢复到安全状态。

2 征兆导向法两栏式事故运行规程问题

两栏式事故规程基于自身格式特点，核电厂运行人员执行效率低，进一步影响电厂事故处理进程。从两栏式事故规程整体构架设计、逻辑表现方式、语言特点、操作步骤、折叠页、连续步等独有的特征进行分析，给出两栏式事故规程的局限性。

2.1 规程体系的角色分工不明显

事件导向法事故运行规程和状态导向法事故运行规程，在国内核电厂中分一回路操作员、二回路操作员、协调员、值长/安工等角色，各自角色均有独立的自己的规程。各规程严密配合，形成一个体系，这样规程的接口界面更清晰，对事故处理的总体性更强、效率更高。两栏式事故运行规程没有明显进行角色划分，主控室所有角色人员使用同一本规程，需要在规程中不断进行跳转，可执行性变弱。

2.2 规程不利于全局掌握

运行事故规程的一个主要特点就是基于不同工况采取不同策略进行处理，两栏式事故规程应对这种情形需要进行多次假设和选择。多次假设的结果就是利用框图很容易描述清楚的一个逻辑，需要用很复杂的语句进行阐述，语言不够精炼，规程显得非常庞大和臃肿，不利于执行者对执行策略的全局掌控。

规程中多次假设的另外一个结果就是规程诊断和执行逻辑不够清晰，不能让执行者很快清楚当前页面所执行的动作和控制目标。

2.3 定期监视内容采用折叠页和连续步单独放置

两栏式事故规程中的折叠页需要以A3纸打印，存放时折叠，使用时展开，以方便操作员随时监视执行。折叠页需要由副值长指派给独立的一个操作员监视执行，并通过“小组通报”大声读出监视出现的非预期结果，由副值长对非预期结果进行独立验证。折叠页适用于它所在的整个规程执行过程，在执行该规程时需保持关注，一旦条件满足则需及时执行，折叠页的优先级高于该规程中的其他步骤。

这样设置的一个问题就是需要定期监视的内容与具体规程章节没有对应关系，其执行频度也由规程执行人员进行主观控制，不方便执行。

2.4 数字化事故规程使用率低

参考电厂的两栏式数字化规程仅实现了规程的数字化执行及增加了事故规程画面链接，没有在事故规程步骤中增加状态指示、仪表参数、智能化诊断及操作控件方便规程直接执行，实用性价值小。

3 研究内容与主要做法

3.1 研究内容

漳州核电1、2号机组事故规程基于设计院SEOP事故规程导则，在不改变导则底层逻辑和接口关系的基础上，采用成熟的事件导向法事故规程(EOP)和状态导向法事故规程(SOP)图形化与分角色的形式，进行创新，形成国内首套图形化的SEOP事故规程体系。由于该事故规程体系图形化、角色化、数字化的特点，它体现出页数精简、逻辑清晰、执行高效、团队分工明确、操作便捷和易于监视等优势。最终形成了一套49份SEOP事故规程体系，附加一套2000页漳州华龙机组SEOP事故规程配套画面；同时该事故规程体系延伸应用于AOP异常运行规程，形成31份图形化AOP异常规程。在融合后“华龙一号”机组全面发展的广阔背景下，结合我国“走出去”发展战略，该成果具有很强的实用性和开创性。

3.2 主要做法

3.2.1 两栏式SEOP事故规程体系与图形化SEOP事故规程体系对比

“华龙一号”首堆工程SEOP事故规程采用两栏式格式，主要有以下局限性：

1)所有主控操作员使用同一份文件，使用时需要挑选规程内容执行，影响执行效率且容易出现人因失误。

2)两栏式文字描述导致逻辑诊断欠清晰、形象化较差。

3)操作分散，执行过程中前后影响大，对操作员对机组控制能力要求高。

4)规程步骤之间都是顺序执行，欠缺逻辑顺序。

5)定期监视以折叠页形式出现，与操作内容不在同一页，增加了操作员执行难度和工作量。

图1显示了两栏式SEOP事故规程格式的局限性。

采用创新方式对事故规程进行了图形化、角色化和数字化后，克服了华龙首堆SEOP的两栏式事故规程局限性。

漳州核电1号机组事故规程逻辑更清晰、更简洁，角色分工明确不易失误，按操作团执行效率更高。同时漳州1号机组事故规程将画面与规程对应，执行更高效、准确。

主要体现在以下三方面的优势：

1)图形化，将两栏式规程的表现形式改为图形化，使规程页数更加精简，逻辑更加清晰，执行更加高效。

2)将规程按角色拆分，使对应角色的规程更简洁、执行更高效，团队整体方向和执行力更强。

3)将监视参数、操作控件、画面链接直接放到规程对应的步骤中，使执行更高效、准确。

图1 两栏式SEOP事故规程格式Fig.1 The original two-column format of SEOP accident procedure

如图2图形化SEOP事故规程格式所示，新的图形化SEOP事故规程格式具有如下特点：

1)按操作员职责明确分工，采用不同框图底色、不同文件，使团队操作员可分别执行对应规程。

2)通过文字描述和图形逻辑判断，语言更加精炼、判断更加直观和清晰。

3)进行操作团划分，将同一序列的操作合为一处，使操作更直观，逻辑性更强。

4)定期监视和对应操作在同一列，避免了折叠页反复切换的执行困难，使规程更易于执行。

5)无前后顺序逻辑关系的操作可并列执行，在画面中直观体现，减少操作员判断分析的难度。

图2展示的是图形化SEOP事故规程格式所具有的优势。

图2 图形化SEOP事故规程格式Fig.2 The graphical format of SEOP accident procedure

3.2.2 SEOP事故规程逻辑梳理

SEOP 提供应对设计基准事故与设计扩展工况的手段。当具体事故能够被识别，操作员按既定的事故导向规程步骤缓解事故后果；如果无法诊断事故，或者叠加失效超出了预先规定的最佳恢复规程的应对能力，操作员则监测关键安全功能。一旦危及关键安全功能，操作员采用关键安全功能恢复规程恢复电厂的安全状态，与此同时，操作员持续诊断事故初因，再进入合适的最佳恢复策略规程[2]。

项目前期，在设计院导则及参考电厂SEOP规程体系基础上，梳理了SEOP规程底层逻辑、接口关系、内容布置、人因分接口，为SEOP规程图形化、角色化做准备，确保规程图形化、角色化后保持原有SEOP技术特征。图3是梳理的漳州事故规程逻辑后绘制的逻辑图。

图3 事故规程逻辑图(局部)Fig.3 Thelogic of accident procedure (partial)

3.2.3 漳州核电1号机组图形化事故规程编制

SEOP事故规程逻辑、接口梳理结束后，与设计方沟通，就漳州核电1号机组事故规程图形化和角色化方案达成一致。同时按照漳州核电1号机组事故规程提资进度要求，成立专项小组编制图形化和角色化的SEOP规程，进行事故规程静态验证、动态验证，在漳州1号机组装料前生效发布。图4是漳州核电1号机组事故规程编制的过程管理。

图4 漳州核电1号机组事故规程编制管理Fig.4 Development and management of accident procedure for Unit 1 of Zhangzhou NPP

3.2.4 图形化SEOP事故规程画面设计

与设计方及DCS厂家沟通，根据具体图形化后的事故规程，编制漳州核电1号机组事故规程配套画面方案，保证事故规程画面与图形化后的事故规程匹配。同时在事故规程画面开发过程中全程参与，确保事故规程画面完整及高效。图5是参与设计的漳州能源事故规程配套画面。

图5 漳州核电1号机组事故规程配套画面Fig.5 The matching picture of accident procedure of Unit 1 of Zhangzhou NPP

3.2.5 图形化SEOP事故规程数字化研究

针对图形化后的SEOP规程，设计匹配的数字化规程，实现事故规程执行无纸化，提升执行效率。图6是漳州核电1号机组数字化事故规程界面展示。

图6 漳州核电1号机组数字化事故规程设计Fig.6 Digital accidentprocedure design of Unit 1 of Zhangzhou NPP

4 研究成果论证

4.1 图形化SEOP规程优势

本研究将两栏式SEOP规程表现形式转化为图形化，是规程更加精简、逻辑更加清晰、执行更加高效，最终贡献于事故下机组状态有效控制。

1)图形化规程逻辑清晰源于图形形式进行逻辑表达的优势。在SEOP规程中存在大量迭代的“是/否”逻辑判断，这些迭代的判断逻辑如果用文字描述，不仅仅语言文字多且不容易描述清楚，而用框图式格式进行逻辑表达事情就变得简单、易于表达。

2)针对事故规程的操作团，图形化规程可以进行很好的划分，把事故规程执行划分成为一个个功能团，方便操作员理解和执行。

3)事故规程图形化后，定期监视与对应操作在同一页，减轻了两栏式规程折叠页设置的执行难度。

4)同时在图形化事故规程中没有前后逻辑关系的步骤可以同步执行，提高了执行效率和事故干预程度。

4.2 标准化SEOP规程优势

本研究形成的一套图形化事故规程体系是和“华龙一号”机组配套使用的规程体系。当前在融合后“华龙一号”机组全面发展的广阔背景下，该标准化的规程体系完全可以在华龙后续项目上复制使用，有一定的经济效益。

5 总结

“华龙一号”SEOP事故规程图形化与数字化研究成果有较高的社会效益和经济效益，能够增强“华龙一号”竞争力。它形成一套包括49份SEOP事故规程和31份AOP异常规程图形化的标准批量化华龙配套机组规程体系和2000页漳州华龙机组SEOP事故规程配套画面。核安全是核电厂的生命线，一套高效的图形化事故规程能够在各种极端事故条件下确保操作员正确执行操作，保证核电机组处于安全可控状态，保证核电厂员工与居民的生命财产安全不受威胁，防止环境受到辐射污染，提高机组利用率，提高机组的经济效率，具有极大的社会效益。随着我国华龙机组批量建设，本规程体系有较大的应用和推广价值；本项目研发的图形化规程体系随着漳州核电1号机组建设已投入使用。