[科普中国]-核反应堆安全系统

组成和原理

核反应堆安全系统由事故监测、控制和执行三部分组成。

事故监测部分包括测量、放大和定值三个环节。测量环节所得的被保护参数信号(如中子功率信号、冷却剂各种温度、压力、流量信号等)经放大后送到定值器，当这些参数与各自的预定正常值有一定偏离时，定值器即有事故信号输出。

控制部分接受事故信号后，由逻辑元件进行简单的逻辑运算，并作出比较、选择和判断，然后再根据情况向执行部分发出不同控制信号。

执行部分由声、光信号系统、实施控制棒反插或快速停堆的控制棒传动机构等组成。它可以按不同的输入信号实施不同的保护动作。1

设计原则为确保核反应堆安全可靠地运行，反应堆动力装置上都有安全保护系统。其设计的基本原则是：

1、在任何设备及系统损坏或在任何可能引起放射性泄漏的严重事故情况下，保护系统应尽量迅速地使反应堆停闭，以确保反应堆本身不受或少受损坏；

2、保护系统应能采取有效措施，尽可能维持反应堆的正常连续运行，不到迫不得已不使停堆。

作用1、防止事故产生。

核反应堆安全系统应能及时发现可能引起事故的各种不正常情况或危险因素，并及时发出警告信号，指出不正常因素的性质、程度和发生的地点。这样就可以引起操作人员的注意，使之采取进一步的有效措施。与此同时，为防止操作人员的误操作，系统应有一系列连锁装置。

2、限制事故发展，保证正常运行。

当某设备(例如主回路某主循环泵)发生故障时，安全保护系统应能采取措施把它们切除并把备用设备投入运行，以确保反应堆正常运行。

3、采取紧急措施，确保安全。

当发生严重事故时，安全保护系统应能根据事故的性质与严重程度，分别采取措施，使控制棒“反插”(使某些控制棒下插以引入负反应性)、快速停堆(安全棒在重力或弹簧作用下迅速下插以停闭反应堆)直至应急停堆(在控制棒全部卡死等最紧急的情况下，可以向反应堆注入大量硼酸实现紧急停堆)。1

基本要求要使保护系统能起到以上几个作用，首先要求系统自身必须安全可靠，该动作时不应不动作，不该动作时不应误动作。出现故障时，系统要可靠地给出预定的保护措施，分别给出声、光警告信号，或实施控制棒反插、快速停堆乃至应急停堆，反应堆正常运行时，系统不应由于干扰而误发信号或产生误动作。

要做到这些，除了要求保护系统各元件、设备必须确实可靠，组成的系统必须简单实用外，保护系统中的一些重要监测信号系统常常采取“三取二”的原则，即在三个平行信号通道中有二个或二个以上的信号同时输入时，系统才给予处理、动作。这就可以提高系统的可靠性。

此外，一个好的保护系统其自身的动作应是灵敏、快速的。2