中国实验快堆三废控制系统
李禾，李晓薇²
（1.中国原子能科学研究院，北京102413：2.中国核电工程有限公司，北京100840）
摘要：介绍了中国实验快堆及三废系统的组成和必要性，国内商用核电站三废系统运行情况，介绍国家标准、法规对核电站三废系统设计的要求对三废系统肥存、推放废气、废液的要求.利用图形方式分绍中国实验快堆的三废控系统功能和结构特点.
美键调：三废：以太网：PLC
中图分买号：TL32 文献标志码：A 文章编号：0258-0918（2010)03-0234-04
The three wastes control system of CEFR
LI He' LI Xiao-wei
(1 China Inetitute of Atomic encngy: Bejing 102413 Chinss2. Chits Neeleer Power Engineering Co. L.td. Beijing 100849 Chins)
Abstract; The paper describes the position and importance of thre wastes controlsystem of China Experimental Fast Reactor (CEFR). and operation of the three wastesduces requirements of national standards. laws and regulations on the design of the control system of some omercial nuclear power plant in China. The paper also intro-system. and on the storage and discharge of gaseous and liquid wastes from the system.Finally the paper introduces the functional and structural characteristies of the threewastes control system of CEFR.
Key words :three wastes; ethernet; PLC
任何一座核电站都存在三废问题，如何贮存、处理和排数，它关系到工作人员及同边数十 平方公里内的环境和公众的生活和安全问题.中国实验快堆（China Experiment Fast Reactor，CEFR）三废控制系统由放射性废液暂存及转运系统（E01）：放射性固体废物暂存及转运
系统（E02）：放射性废气排放系统（E03）：乏料贮存水池冷却系统（D02）：乏燃料水池净化在工艺上它们是6个独立的系统，目的是对中 系统（D07）：乏燃料水池检漏系统（D08）组成，国实验快堆运行时产生的三废进行储存处理，并对三废进行贮存量的监测.
纪90年代快中子实验堆被纳入“863"计划，加内成水沉固体废物，有排放就要有监测，大亚速了中国快堆技术的研究与发展，2007年国湾核电站常年对环境了辐射剂量进行监测，排 家科技部和国防科工委联合批复，中国实验快堆工程列人国家“863"计划“十一五“重大项目.
中国实验快堆的热功率为65MW，试验发电20MW.它采用液态金属钠作为冷却剂. 为了安全、为了防止蒸汽发生器中发生钠水反应波及反应堆堆芯，中国实验快堆在工艺上采用钠、钠、水/蒸汽三个回路排热系统方式，这也是国际上通常采用的工艺方法.由于金属钠传来得到高热传导性能，所以快堆基本上是一个 热性能好，沸点高，不需要提高反应堆运行压力常压系统（在钠管道内，为了安全要充人一定压力的氢气）.
1快堆核电站与常规压水堆核电 站三废差异
物增多是一种必然现象.从20世纪80年代开 随着中国核电事业的发展，放射性三废产始，国家启动了核设施退役和三废治理专项，到中国商用核电站开始产生核三废以来，国家对固体废物的暂时贮存技术、放射性废物管理、轻 水堆核电站废液、废气和固体废物处理系统技术都做出了一系列规定和国家标准，中国实验快堆的三废系统无论是工艺还是控制都无疑要执行这些规定和标准.就商用核电站而言，国内最早的泰山核电站采用核二院设计的国产首 套核电三废处理控制系统，秦山核电站按照国家规定，地方环保部门和核电厂同时对排放和环境进行”双轨”制监测，多年来没有对水域生态环境产生明显的变化，气态排出物和液态排 出物都低于国家批准的年排放限值.大亚湾核电站在每年公布的放射性废物排放量都低于国家标准，中国实验快堆三废计算机控制系统采用国产化的设备，2008年6月30日实验快堆 调试完，可以做到与实验快堆运行同时使用.建立快堆三废系统的必要性就是要完成三废处理、排放和监测.
体、气溶胶和卤素、氟（H）：放射性液体有非氮刻度源刻度、所用标准物质均能追溯到国家计（"Ag"、“Co）废液、氯（H）废液；不能排放活量检定记录和检查测量装置的稳定性.
中国快堆技术开发已经儿十年了，20世度较大的放射性产物由其他单位固化在金属桶放没有超出国家标准.
快堆的放射性产物有情性气体、气溶胶十碘、放射性液体.中国实验快堆也将常年对CEFR区域环境进行中子辐射监测，该监测属 于辐射防护监测系统.
2国标、法规对三废系统的要求
连接必须设计成能便于检查、去污和修理.阀 国家标准在工艺上要求泵、阀门和管道的门和管道的连接应该尽可能减少死区，以有利于倒空和易于检查、去污和变更.用于放射性废液的阀门应该是波纹管阀、隔膜阀或具有相同密封性能的阀门.对放射性废物的监测、暂 存、贮存、计量都有规定，
国家标准在仪控技术方面要求配备有效、可靠的仪表以保证系统安全、正常运行.放射性设备、管道系统上的仪表其显示部分必 须安装在控制间或操作间的控制盘（柜）上，重要参数还应自动记录，仪表的变送器应该设在易于接近的地方，便于校正和维修，与安全相关的工艺参数在超过限定范围时仪表必须能发 出报警信号.对控制盘的作用、装置的联锁关系、通讯都有规定.
国际上对核电站三废的处理都非常关注.按照国际经验，核电厂运行10a要做1次全面 的安全审查，包括三废系统.
核安全法规HAF103要求对排出流的排放必须有三废量及放射性强度测量和记录，中国实验快堆三废计算机控制系统能对废水、废 气排放体积的监测，通过计算可得到年排放量，年排放量与年限值比较，可检查废水、废气释放到环境中放射性核索是否符合国家批准的年排放限值，根据多年环境监测经验和国家有关标准，应该制订出中国实验快堆地区环境监 测大纲.跟踪环境实验室建设、放射性仪器和非故射性仪器的采购，对实验室监测数据进行常规压水堆的放射性气体产物有情性气统计和分析，对放射性监测测量仪器要定期用
按照国家标准执行，国家标准GB6249中规定对于内陆核动力厂址排放罐出口处的放射性流出物中除气外其他放射性核素浓度不高于370Bq/L，且排放口下游1km处受纳水体中总3 放射性浓度不得超过1Bq/L，核动力厂必须按每堆实施放射性流出物年排放总量见表1.
由于目前针对快堆的气载放射性流出物、液体放射性流出物国家没有明确的标准.核安全导则HAD401/01中要求在运行以前，核电厂营运单位必须向国家核安全部门提出气体和 液体排除流的限值以取得批准.中国实验快堆属于实验堆，中国实验快堆三废排放处理必须
Table 1Partial mational standards for radioactive fluid of LWRs 表1轻水堆放射性活度流出物国家部分标准
项目 度气碳14 碘 'H 情性气体 其余核素 'H年限值 700 GBq 20 GB 15 TBq 600 TBq 200 G 50 TBg
示，使值班人员监视现场更加及时.
3快堆三废控制系统结构
中国实验快堆三废控制系统采用就地控制和远程控制两种控制模式控制着53个电动截止阀、15个泵和2个风机.就地控制是由低压 配电间柜电源抽展、就地控制箱组成的，通过就地控制箱直接控制这些电动截止阀的正反转，泵和风机的启、停.远程控制是由计算机、以太网、PLC、1/O模块、低压配电间柜电源抽 展、就地控制箱组或的，当就地控制箱上的“远控/就地”开关转换到远控时，通过三废控制系统的计算机可以进行远程控制.
三废处理系统要确保三废排放符合《辐射防护规定》中的要求和标准，符合ALARA原则. 中国实验快堆三废处理系统工艺设计要按照这个规定的要求和标准进行设计，三废控制系统要完成和实现工艺要求.由于中国实验快堆是实运行，所以三废处理系统的处理规模没有必要做 验性质的快堆，不可能像商业堆那样常年满负荷成商业堆那样大，但麻雀虽小，互脏俱全.
中国实验快堆三废控制系统（图1）分别控系统采集压力/差压、液位、流量、温度模拟量和 制的对象有电动截止阀、泵和风机.三废控制液位开关量信号.采用Pt100测量部分泵、电动阀的人口和出口温度.压力/差压、液位、流量模拟量都是两线制（HART协议）的4~ 20mA标准信号.计算机通过以太网与PLC进行通讯，发送指令，接收信息.三废控制系统有0001KP-2、0002KP、0003KP控制柜，柜内装有1/O模块，采用S908总线进行I/O模块与 PLC的CPU之间数据传输，0001KP-2控制柜内重要的就地疆度、压力、液位信号还要接到0001KP-1柜的数字式二次显示仪表上，与计算测点信号在0001KP-1柜上还有16个报警灯 机在不同工艺界面上显示测点是一样的，液位和蜂鸣器.控制均采用数字技术，控制、计算均由1台计算机完成，采用施耐德软件.根据工艺流程制作的界面图形具有丰富的 表现力，使观察更加直观：对采集信息动态显
散在现场各处，现场测点和控制室间通过单间 中国实验快堆三废系统的各种测量单元分的、模拟信号电缆进行一对一连接，也就是电缆从就地直接敷设到1/O柜内的输入模块上，没有模拟转换开关，通过PLC与计算机之间的以 太网实现实时采集模拟量和开关量.变送器都采用HART协议，模拟信号通过A/D变换，由PLC通过网络传输到操作员站，PLC是现场控制站.
由UPS输出一路电源送到0002KP柜内，通过断路器分别送到各个下游用电设备.
4小结
三废控制系统能够实现对电动截止阀、泵、风机的就地控制、远程控制和互锁功能，能在计算机屏募的工艺流程图上实时显示上述电动截（下转第249页） 止阀的开关、泵和风机的启停、故障状态，能在
7个压力倍号4个溢度信号1
0001KP-1供电电器
交220Vsdn 23个压力差压
0001KP-2AOCZ
806S图1三废控制系统结构概图Schematic of three wastes control s 31个电动线止民2
2个就热控制箱'8
以太阿 15个地控制交流220
51 2个就地控制箱
2个电源抽
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用RELAP5/MOD3.4仿真程序对其全船断电事故工况下停堆，非能动和能动的余热排出系统先后投人运行，进行动态仿真计算，计算结果表明：
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（1）全船断电事故发生后，反应堆迅速停堆，余热排出系统非能动的投人运行，系统各热工水力参数的变化趋势是合理的，设计的非能堆状态，保证堆芯安全. 动余热排出系统能够安全将反应堆冷却到热停
（2）反应堆被非能动的冷却到SCS系统投人运行条件时，能动的SCS环路自动的与二回堆从热停堆状态冷却到冷停堆状态，对于主回 路汽发生器连通，继续利用3个国路将反应路为强迫循环状态，一回路SG人口流体温度几乎在相同的时间达到参考点，所以反应堆的冷却能力主要取决于二回路的状态.
参考文献：
[1] Chung Y J Kim H C et al. Two phase natural circula-
计算机屏幕上实时显示温度、压力/差压、流量、对控制系统的调试，证明该系统完成设计要求， 液位数据和液位开关信号.2008年经过现场为中国实验快维运行期间达到国家环境保护总局批准的排放年限值，做好监控、贮存和排敢的准备工作.
参考文款：
[1]王握，泰山核电二期工程三度处理数据化仪表控制系统[].核工程研究与设计，2002，41：32.[2]国家核安全局，核动力厂运行安全规定HAF103[S]. 2004.[3]网家核安全局.放射性康物安全监督管理规定HAD401 [S]. 1997
