核电机组

一回路辅助系统水过滤器滤芯是核电站运营所需的重要消耗性备件，用于过滤一回路及辅助系统中的杂质，收集捕捉系统中的高放射性粒子，从而降低一回路的放射性水平。核电站一回路辅助系统水过滤器滤芯制造所需原材料的性能指标及制造工艺要求较高，国内在运在建核电机组的备件均由国外厂家垄断供应。2019年中广核核电运营有限公司与国内厂家联合开展滤芯的自主化研制工作，经过研发团队的科技攻坚，于2020年底完成了滤芯的研发，国产滤芯的主要技术指标与国外产品相当，硅析出量等关键指标优于国外产品。2021年开始，自主化研制成果已在中国广核集团下属核电站开展试点应用。

核岛辅助安全阀主要用于反应堆冷却剂系统（RCP）、化学和容积控制系统（RCV）、设备冷却水系统（RRI）、应急硼化系统（RBS）、核岛排气和输水系统（RPE）、冷却剂贮存和处理系统（TEP）等重要系统，承担保护系统，避免超压的功能，对核电站安全稳定运行起到关键作用。其中最高设计压力达到25MPa，最高温度达到343℃，承担着核电站反应性控制、余热排出等重要安全功能，对核电站安全运行起到重要作用。辅助系统安全阀样机经过循环寿命试验及排量试验、振动老化试验、地震性能试验和端部加载试验后，各项性能指标满足性能要求。本项目掌握了核岛辅助安全阀的设计、制造技术和核级产品鉴定方法，研发出了达到同类产品的国际先进水平，填补了国内空白，对保障在建核电机组顺利建设和在役核电机组安全运行具有重要的意义，具有良好的经济效益、社会效益和推广应用前景。

核电机组与火电机组运行差异较大，目前核电机组对电网频率变化响应的具体数据比较缺乏。为了深入研究660 MW核电机组功率与电网频率变化的动态响应特性，在国内某核电厂3、4号机组进行负荷变化频率差扰动试验，分析机组在实际动作过程中相关参数变化，验证了机组具备在电网小扰动情况下的调节能力。同时，利用MATLAB/Simulink软件建立核电机组一次调频能力的数学模型，通过对核电机组频率动态变化特性的分析，提出了相应的优化方案，为国内同类型核电机组参与电网一次调频提供重要的试验数据支持。

在含高比例核电机组和新能源发电设备的沿海地区电网，系统调峰压力严峻。为了满足系统调峰需求，充分挖掘核电调峰潜力，建立核电灵活出力参与调峰的核-光-储-蓄-火联合运行优化调度模型。首先，针对核电灵活出力的非线性特性，采用0-1变量进行线性化有效约束；然后，充分考虑各电源的运行特性及成本，建立完整的系统运行约束；最后，在传统的以经济调度为优化目标的基础上，引入不同碳交易机制，并兼顾系统新能源消纳水平。算例分析验证了模型的有效性，结果表明，所提优化调度模型充分实现了核电的灵活出力，有效缓解了系统调峰压力，减少常规火电机组的频繁启停，并有效提高了新能源的消纳水平，使系统运行更加经济性和低碳性。

三代先进压水堆核电站采用全新的安全和技术设计理念，主回路管道作为核电站第二道安全屏障，在结构设计和材料加工工艺进行了大量创新，这也对主回路管道的检查提出了极大的挑战。三代主回路管道主要包括主管道（MCL）、主蒸汽管道（VVP）和主给水管道（ARE），这些管道焊缝数量众多，且处于高剂量辐射环境中，部分焊缝位于40°或90°弯头位置，主回路管道内长期容纳着高温、高压、高流速以及放射性介质。上述工况可能会导致焊缝产生应力腐蚀裂纹、碰撞和减薄等管道降质情况对在役检查提出了较高的挑战。

核电机组与火电机组运行差异较大，目前核电机组对电网频率变化响应的具体数据比较缺乏。为了深入研究660 MW核电机组功率与电网频率变化的动态响应特性，在国内某核电厂3、4号机组进行负荷变化频率差扰动试验，分析机组在实际动作过程中相关参数变化，验证了机组具备在电网小扰动情况下的调节能力。同时，利用MATLAB/Simulink软件建立核电机组一次调频能力的数学模型，通过对核电机组频率动态变化特性的分析，提出了相应的优化方案，为国内同类型核电机组参与电网一次调频提供重要的试验数据支持。

核电站数字化控制系统经常面临应用软件也称为“组态”需要修改的需求。如果在新组态修改和生效过程中，无需中断系统的运行并且未修改的部分逻辑不受新组态影响，则这个系统支持“无扰下装”功能。系统支持无扰下装功能可有效减少人因失误、缩短组态修改工期，因此系统使用者对这一功能需求强烈。但由于在线下装功能涉及产品范围广泛性、实现的复杂性、对安全功能影响的难以评估性，在核安全级数字化仪控领域，已存在的绝大多数安全级数字化仪控系统平台也不支持这项功能。和睦系统(FirmSys)是我国首个研发和获得应用的核安全级数字化控制保护系统平台，本项目通过对和睦系统无扰下装功能进行需求分析，研制了基于“先从后主，分时下装”的无扰下装产品。 “无扰下装”研制和实施意义重大，可实现电站安全运行及经济性的重大提升，在核电站反应堆装料后进行安全级应用软件改造时，通过无扰下装功能的应用可实现： a)无需将机组状态后撤至反应堆完全卸料模式，可避免由于机组后撤造成的经济损失及设备风险；b)可将设备隔离工作量减少90%，从而大大降低改造实施中的人因失误风险；c)提升工程调试过程中安全级软件改造实施的便利性，避免对工程建设主线进度的影响。无扰下装的研制和应用对电站的安全性和经济性都将产生巨大的贡献。 因涉及技术复杂、对安全影响评估困难，国外核级DCS产品Spinline-3(法国)、HFC-6000(韩国)、Radiy(乌克兰) 、TXS(法国)等均不支持“无扰下装”功能，日本三菱Meltec-N平台虽实现了此功能，但对中国进行了技术封锁，导致满足核级标准要求的无扰下装研制技术难度大幅增加。 和睦系统无扰下装，100%自主研发，突破了存储碎片管理与回收、智能多元组态数据比对、组态防篡改安全防范设计、任意版本增量编译、全网地址安全管理、主从机大数据量高性通讯、时序数据同步等十余项重大关键技术，涉及和睦系统11种软件工具以及6种硬件产品，新设计代码7.5万行，整体技术达到国际领先水平。 和睦系统无扰下装已经在阳江56号机组、红沿河56号机组、田湾56号机组、防城港3、4号机组8台核电机组得到大规模应用，取得良好应用效果。

反应堆衰变热在反应堆运行阶段和事故处置阶段应用广泛，是关乎机组安全和提升机组运行灵活性的关键参数。机组正常运行阶段，精准的燃料组件衰变热帮助改善机组运行策略，例如应用反应堆自身余热作为动能，停堆期间保持关键系统的正常运行，从而大幅度减少停堆关键路径。发生核安全事故时，对指导事故处置，监督事故进程，缓解事故后果有着至关重要的作用。在经历国内外调研后发现，海阳核电与传统电厂使用的燃料组件相比，存在燃料组件中包含不同富集度的铀元素等诸多差异，当前没有适用于三代核电机组的反应堆衰变热分析方法。

研究背景：人因失误频繁成为事件源头，国内外核电机组人因问题形势严峻、三代机组对人机接口提出高要求，新建项目解决人因问题需要全方位创新、对国际先进理念存在吸收转换需求，示范工程更需要自主化体系的建立、安全评审对人因.工程工作提出的关注与要求 意义：三次国际重大核电事故的发生、国内核电项目的重启及稳步推进、AP1000新设计的第三代先进压水堆，需要创造新业绩、树立新形象。

三门核电参照美国南方电力的管理制度并结合AP1000新机组的特点，建立一套独具特色且科学有效的生产工作风险管理体系，在机组首循环的运作过程中逐步优化和成熟。风险管控的主要措施如下：风险分类定级，梯度分级管理、编清单定闽值，定量定性识别、层层独立审查，评估保守规范、通用缓解行动，最少推荐行动、T计划流程管控，风险节点管理、定保护列保护设备，确保完余可靠、概率安全评价，实时定量计算、风险挑战制度，细节挑战重缓解、带班领导制度，安全巡视全覆盖、周末风险审查，全面审视无遗漏。对于三门核电风险管理体系中的创新点和良好实践，包括风险分类定级+梯度分级管理、编清单定闽值+定量定性识别、标准缓解措施+最少推荐行动、定保护列保护设备+确保兄余可靠、风险挑战制度+细节挑战重缓解等，在电力行业和国内其他电站也具有一定的推广和借鉴意义。