AP1000反应堆补水控制系统控制逻辑分析

闫超

【摘 要】本文对AP1000中反应堆补水控制系统（RMCS）的几种运行模式进行了描述，分析了正常和事故瞬态下的差异。在此基础上，对正常运行模式下RMCS控制器进行了描述；最后分析了RMCS控制逻辑和重要设备的控制逻辑信号，帮助运行人员关注人因失误的风险点。

【关键词】AP1000；反应堆补水控制系统；稳压器液位

中图分类号： TL351.6 文献标识码： A 文章编号：2095-2457（2018）06-0117-002

【Abstract】This paper describes several operating modes of the RMCS in AP1000 and analyzes the differences between normal and accident transients. On this basis， the RMCS controller is described in the normal operation mode； finally， the control logic of the RMCS control logic and important equipments is analyzed， and the operator is concerned with the risk points of human error.

【Key words】AP1000；Reactor hydration control system；Regulator level

0 引言

作为反应性设计基准事件之一——硼稀释事件一直受到核工业界的广泛关注。所谓硼稀释事件是由于错误地向一回路引入低硼浓度液体或者清水使反应性失控增加。AP1000反应堆补水控制系统（Reactor Makeup Control System， RMCS）作为向一回路补水的控制逻辑单元，对预防和有效降低人因失误导致的误稀释反应性事件尤为重要。为实现RMCS的合理控制，运行人员有必要学习和掌握RMCS的控制逻辑和特点。

1 反应堆补给控制系统概述

AP1000反应堆补给控制系统的功能为之一调整RCS的硼浓度和化学条件；功能之二為通过监测稳压器的液位来增加RCS的容积。在功率运行时，只需根据一回路泄漏率间断投运补水控制系统。

1.1 正常运行

在功率运行时，不需要提供连续的补水流量，只需根据稳压器液位间断投运补水和下泄。RMCS正常运行时包含4种模式：自动补水（AUTO）、硼化（BORATE）、稀释（DILUTE）、混合补水（BLEND）。在这些模式中，硼化模式和稀释模式用来调整RCS的硼浓度；混合模式和自动补给模式是在不改变硼浓度的前提下增加RCS水装量，根据设定的硼浓度调节上充泵吸入口母管控制三通阀（CVS-V115）的开度。

自动补水模式依据稳压器的液位控制信号控制补水系统的运行，混合模式依据操纵员设定的参数手动启动。在两种模式下，根据硼酸流量（CVS-FT115）、除盐水流量（CVS-FT116）和设定的硼酸储存箱（BAST）的硼酸浓度，调节CVS-V115至合适开度。启动补水泵后，按比例吸入浓硼酸和除盐水经混合后达到设定的硼浓度，比例配比公式：

偏差补偿计算后控制CVS-V115开度。如果两者的偏差超过2%，延迟60秒（s）触发硼流量偏差报警，再延迟60s复位RMCS启动信号。

硼化模式下， CVS-V115调节全开至BAST侧，除盐水母管控制阀（CVS-V136A/B）关闭。通过仪表FT115监测和计算来自硼酸储存箱的流量。

稀释模式下，上充泵吸入口母管控制三通阀调节全开至除盐水侧，除盐水母管控制阀开启。通过CVS-FT116监测和计算来自除盐水的流量。

为使补水泵实现无干扰运行，RMCS预设在自动补给模式下，在稳压器液位下降至上充流量低信号补水泵开始运行；CVS-V115根据期望流量率和计算所得流量率调节开度至恰当的位置；补水泵持续运行直至稳压器出现高上充液位信号[1]。

1.2 事故运行

事故情况下CMT触发后，正常的液位控制被闭锁，直接使用稳压器实际液位与整定值比较来进行控制。此时自动关闭CVS下泄隔离阀，通过补水泵的启停来控制稳压器液位。当稳压器液位低于10%时，自动启动补水泵；当稳压器液位高于15%时，自动停运补水泵[2]。

2 RMCS控制逻辑

2.1 RMCS控制器

操纵员根据RMCS控制器实现反应堆补水控制系统中4种模式的投运、退出与切换。

（1）BORATE模式选择

CVS-V115默认全开向硼酸储存箱，RMCS手动启动。当选择Borate 按钮；输入补水体积和补水流量，选择START后，STOP可用，MAKEUP COMPLETE不高亮，计算补水体积清零；补水泵启动，泵最小运行时间开始计时；CVS-V115 保持开向BAST位置；根据设定的补水流量调节补水流量调节阀CVS-V157 开度。

（2）DILUTE模式选择

CVS-V115默认全开向除盐水管线，RMCS手动启动。当选择Dilute 按钮，CVS-V136A/B 打开，CVS-V115 全开向DWS；输入补水体积和补水流量，选择START 按钮后，MAKEUP COMPLETE 不高亮；计算补水体积清零；补水泵启动，泵最小运行时间开始计时；根据设定的补水流量调节CVS-V157 开度。

（3）BLEND模式选择

当选择Blend按钮，CVS-V136A/B 开启；输入RMCS 控制器的参数（补水体积、补水流量和补水硼浓度）后START 开关可用；选择START按钮后，MAKEUP COMPLETE不再高亮；计算补水体积清零；RMCS根据设定的硼浓度调节CVS-V115开度。如果补水泵在自动状态不运行，补水泵将启动，泵最小运行时间开始计时； 根据设定的补水流量调节CVS-V157开度。

以上3种模式均可以在运行中修改补水流量设定值。

（4）AUTO模式选择

当选择AUTO按钮，CVS-V136A/B开启；输入补水流量和补水硼浓度后；选择START后，MAKEUP IN AUTO亮，MAKEUP COMPLETE不高亮；计算补水体积清零；补水泵启动，泵最小运行时间开始计时；根据补水流量设定值调节CVS-V157 开度；RMCS根据硼浓度设定值，调节CVS-V115 开度。

以上4种模式下，出现补水停止信号（Makeup Stop）或者选择STOP 后：MAKEUP IN AUTO 不再高亮，CVS-V157关闭；CVS-V115全开至BAST；当泵最小运行时间满足，泵两分钟后停运。

2.2 RMCS控制信号[3]

RMCS四种模式均是通过补水启动信号出口，控制反应堆补水系统的运行。

（1）补水启动信号产生

自动补水模式下，稳压器液位低信号会启动补水泵；除自动补水模式下，操纵员选择START，同时设定的补水体积大于一定值，会产生补水启动信号。

（2）补水启动信号的复位

以下任意信号（不在自动补水模式、选择STOP 、CVS-V115手动、硼流量偏差2%超过120s）会复位稳压器液位低产生的补水启动信号；同时硼化、稀释、混合的體积满足要求；AUTO模式下，稳压器液位达到补水上限也会复位补水启动信号。

（3）补水启动信号的动作

开始累计流量计算；自动状态下的CVS补水泵启动；在自动补水或混合模式将关闭CVS-V115，并在10S 内使用PID 前馈信号控制CVS-V115调节开度；控制CVS-V157 至合适开度。

3 重要设备控制信号

3.1 CVS补水泵控制逻辑

在AUTO模式下，CVS 补水泵将根据稳压器液位启停，正常运行和CMT触发后补水定值不同。RMCS 在硼化、稀释、混合模式下，手动启动RMCS 点击START 后补水泵将自动启动。

以下任意信号补水泵紧急停运：补水泵入口压力低-0.038MPa.g、源量程中子通量翻倍信号、压力控制模式下，CVS 下泄压力高2.65Mpa.g或CVS下泄壳内隔离阀CVS-V045 未全开或CVS下泄隔离阀CVS-V059 未全开、单泵运行时流量小于10.3m3/h，双泵运行流量小于20.6 m3/h且冷却水出口温度大于54℃或冷却水流量小于11.4 m3/h。

3.2 CVS-V115 控制逻辑

CVS-V115 控制CVS 补水泵吸入口的硼、水配比，从而控制补水泵出口的硼浓度。CVS-V115 在补水完成后的默认全开至BAST。在自动补水、混合模式下，CVS-V115 控制硼酸和除盐水的混合，当除盐水CVS-PT114 压力低，该阀门将全开至BAST。PMS 硼稀释保护信号（停堆、蓄电池充电器电压低）将全开至BAST。

4 结论

文章通过对不同运行模式下的RMCS控制器操作进行了具体的描述，运行人员可根据RMCS控制器实现硼化、稀释操作以及不同模式间的切换。通过对RMCS逻辑信号的分析，对运行人员学习RMCS控制逻辑信号有着一定的指导意义。

【参考文献】

[1]AP1000 CVS系统说明书.第一版（A）.

[2]APP-PLS-J1-171 AP1000 Functional Diagrams Pressurizer Level Control R1.

[3]APP-CVS-M3C-100， Rev12.