蒲曉彬，馬 駿，謝 睿，羅敬平，陳子明，周建華，歐明秋，馬永立，虞曉斌

(1.中核核電運(yùn)行管理有限公司,浙江 海鹽 314300；2.上海核工程研究設(shè)計(jì)院有限公司，上海 200233)

核電廠主控制室向操縱員提供關(guān)于核電廠設(shè)備和系統(tǒng)的功能狀態(tài)信息以及相關(guān)控制，使核電廠在所有運(yùn)行模式下安全地運(yùn)轉(zhuǎn)。在設(shè)計(jì)中考慮的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事件和事故工況發(fā)生之后，主控制室仍能使電廠恢復(fù)到安全狀態(tài)，并在事故后能對(duì)機(jī)組的狀態(tài)做出比較確切的評(píng)價(jià)。應(yīng)急控制室內(nèi)的控制盤上集中安裝安全停堆所需的各種控制和顯示設(shè)備，在主控制室不可用時(shí)能執(zhí)行緊急停堆功能，使核電廠進(jìn)入安全停堆狀態(tài)并保持這種狀態(tài)。

秦山核電廠基于核安全要求、運(yùn)行許可延續(xù)、電廠實(shí)際狀態(tài)及總體管理戰(zhàn)略等要求決策采用拆除主控制室和應(yīng)急控制室的舊盤臺(tái)及基礎(chǔ)，重新安裝新盤臺(tái)的整體更新方案，以徹底解決電廠存在的設(shè)計(jì)及設(shè)備弱項(xiàng)，為此針對(duì)主控制室及應(yīng)急控制室改進(jìn)目標(biāo)開展了設(shè)計(jì)研究。

1 主控制室及應(yīng)急控制室盤臺(tái)存在的問(wèn)題

秦山核電廠主控制室的控制盤臺(tái)由值班主任臺(tái)(值長(zhǎng)臺(tái))、控制臺(tái)、控制盤組成。按功能分區(qū)為堆操、機(jī)操、電操及值長(zhǎng)控制區(qū)域。經(jīng)過(guò)歷次改造后共計(jì)37個(gè)盤臺(tái)，并形成了堆操、機(jī)操、電操三個(gè)操作崗位。CB500為值長(zhǎng)臺(tái)，CB501-CB507為控制臺(tái)，主要承擔(dān)核島及常規(guī)島設(shè)備的控制和調(diào)節(jié), CB511-CB514核島輔助控制控制盤，承擔(dān)核島通風(fēng)、消防、冷凍、壓空等系統(tǒng)控制，CB514A-CB524核島控制盤，承擔(dān)核島核心系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和電氣控制，CB525-CB531為常規(guī)島控制盤，承擔(dān)汽機(jī)廠房系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)和電氣控制，CB532為應(yīng)急柴油機(jī)控制盤，CB533-CB536電廠電源控制盤。原控制臺(tái)最大外形尺寸1200 mm× 2240 mm× 1060 mm (高 × 寬 × 深) ，控制盤最大外形尺寸2100 mm×1400 mm×1600 mm，控制盤頂部外加一個(gè)高500 mm的斜面，斜面上安裝報(bào)警光字牌?？刂婆_(tái)和控制盤的盤面均為前掀開式以便于設(shè)備維修。主控室盤臺(tái)示意圖見圖1。應(yīng)急控制室由安全停堆盤(P-1盤)和狀態(tài)控制盤(P-2盤)組成。P-1盤涉及堆外核測(cè)、反應(yīng)堆保護(hù)、主回路、化學(xué)容積、停堆冷卻系統(tǒng)部分核心控制設(shè)備。P-2盤涉及輔助給水、主蒸汽釋放系統(tǒng)部分核心設(shè)備。控制盤的盤面也為前掀開式。應(yīng)急控制室盤臺(tái)示意圖見圖2。

圖1 主控室原盤臺(tái)示意圖

圖2 應(yīng)急控制室原盤臺(tái)示意圖

主控制室及應(yīng)急控制室的盤臺(tái)房間溫度設(shè)計(jì)范圍0～+45 ℃，相對(duì)濕度20%～80%，輻射劑量不做專門考慮，也不考慮事故環(huán)境條件。安裝了1E級(jí)設(shè)備的控制盤臺(tái)屬于1E級(jí)。盤臺(tái)安全分級(jí)、質(zhì)保要求、抗震類別和數(shù)量具體見表1。

表1 盤臺(tái)分級(jí)及要求

秦山核電廠控制室盤臺(tái)屏PSR審查相關(guān)結(jié)論指出盤臺(tái)基礎(chǔ)未做抗震鑒定、盤臺(tái)抗震試驗(yàn)參照的技術(shù)規(guī)定與現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)存在較大差距、試驗(yàn)中選用樣本設(shè)備的代表性不夠、設(shè)備鑒定要求與現(xiàn)行1E級(jí)標(biāo)準(zhǔn)存在偏差。鑒于當(dāng)時(shí)的設(shè)備制造水平，安全相關(guān)儀表系統(tǒng)設(shè)備采用未全面鑒定的設(shè)備，與現(xiàn)行1E級(jí)標(biāo)準(zhǔn)存在偏差。主控制室控制臺(tái)盤及面板的布置和設(shè)備安排、標(biāo)牌標(biāo)示和說(shuō)明文字、模擬圖線條和圖標(biāo)、顯示儀表和報(bào)警窗布置與現(xiàn)行人因工程標(biāo)準(zhǔn)存在偏差。乏燃料冷卻相關(guān)監(jiān)測(cè)和控制設(shè)備位于非1E級(jí)設(shè)計(jì)的核島輔助控制室，與現(xiàn)行的乏燃料冷卻控制應(yīng)納入主控制室管控要求存在偏差。控制室盤臺(tái)上部分設(shè)備運(yùn)行時(shí)間超過(guò)25年，存在備件停產(chǎn)問(wèn)題及技術(shù)過(guò)時(shí)帶來(lái)的運(yùn)行和管理風(fēng)險(xiǎn)。

2 設(shè)計(jì)要求和原則

針對(duì)盤臺(tái)存在的抗震、設(shè)備鑒定、人因工程偏差，結(jié)合電廠的運(yùn)行許可延長(zhǎng)申請(qǐng)(簡(jiǎn)稱OLE)計(jì)劃，秦山核電廠采用拆除主控制室和應(yīng)急控制室的舊盤臺(tái)及基礎(chǔ)，重新安裝新盤臺(tái)的整體更新方案?；谌藱C(jī)接口設(shè)計(jì)導(dǎo)則，盤臺(tái)設(shè)計(jì)上既要考慮原有設(shè)計(jì)及設(shè)備，又要結(jié)合主控制室的功能需求、現(xiàn)行設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、人因工程應(yīng)用、實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)反饋等內(nèi)容。設(shè)備的更新采用目前國(guó)內(nèi)外成熟的設(shè)備，并考慮采用較為先進(jìn)技術(shù)，以適應(yīng)未來(lái)設(shè)備老化及過(guò)時(shí)管理的需要。

2.1 盤臺(tái)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)及總要求

盤臺(tái)整體更換采用的標(biāo)準(zhǔn)以設(shè)計(jì)時(shí)已發(fā)布的最新版本為基準(zhǔn)，部分標(biāo)準(zhǔn)采用RG背書條款, 對(duì)未采用最新的標(biāo)準(zhǔn)均進(jìn)行偏差分析及說(shuō)明。

控制盤臺(tái)的設(shè)計(jì)和制造必須考慮控制室的樓板的承載能力、盤臺(tái)基礎(chǔ)的改進(jìn)及匹配、電纜橋架及通風(fēng)設(shè)施的匹配、新盤臺(tái)運(yùn)輸進(jìn)入控制室的方式、試驗(yàn)和維護(hù)便利性等。主控制室更新后不能涉及運(yùn)行操作員重新取證要求(可增加適應(yīng)性培訓(xùn))。

控制盤臺(tái)的設(shè)計(jì)考慮人因工程，參照NUREG 0700人機(jī)接口設(shè)計(jì)導(dǎo)則相關(guān)的要求，確保最終的設(shè)計(jì)符合人因工程設(shè)計(jì)原則，使電廠操作員成功執(zhí)行其任務(wù)，保障電廠的安全和運(yùn)行目標(biāo)。同時(shí)電廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、習(xí)慣和對(duì)于電廠的認(rèn)知作為人因輸入條件之一。

2.2 盤臺(tái)結(jié)構(gòu)和設(shè)備設(shè)計(jì)原則

控制室盤臺(tái)采用柜式結(jié)構(gòu)，通過(guò)焊接固定在基礎(chǔ)上。防護(hù)等級(jí)為IP41，能經(jīng)受要求的環(huán)境條件，盤臺(tái)的設(shè)計(jì)壽命不小于40年。盤臺(tái)的門應(yīng)有足夠的剛度及防震墊。相鄰盤臺(tái)應(yīng)用螺栓互相連接，以增強(qiáng)抗震性能。

控制盤的設(shè)計(jì)考慮外部電纜可從盤頂部和底部?jī)蓚€(gè)方向進(jìn)入盤內(nèi)?？刂票P臺(tái)內(nèi)接線與外部進(jìn)線的走線槽應(yīng)分別獨(dú)立設(shè)置?？刂票P臺(tái)的設(shè)計(jì)和元器件及材料的選擇必須考慮防火。1E級(jí)控制盤臺(tái)的設(shè)計(jì)滿足獨(dú)立性準(zhǔn)則要求。對(duì)主控盤臺(tái)上原設(shè)計(jì)文件無(wú)明確安全級(jí)別的電儀設(shè)備，基于電廠有效FSAR運(yùn)行規(guī)格書及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分級(jí)確認(rèn)。電氣元器件級(jí)設(shè)備的安全分級(jí)依據(jù)元器件所在控制回路的安全等級(jí)進(jìn)行分級(jí)，所有元器件在改造后的安全等級(jí)不能降低。

對(duì)于采用符合1E設(shè)備設(shè)計(jì)及制造資格的產(chǎn)品通過(guò)提供相關(guān)質(zhì)保體系及質(zhì)量控制文件來(lái)進(jìn)行相應(yīng)的評(píng)定。對(duì)于采用試驗(yàn)法鑒定的需提供相應(yīng)的鑒定大綱，試驗(yàn)應(yīng)與現(xiàn)場(chǎng)安裝的實(shí)際情況保持一致，如果不一致的話，應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的說(shuō)明并論證結(jié)果是可接受的。

2.3 盤面模擬圖及標(biāo)識(shí)

控制盤臺(tái)的臺(tái)面和盤面的模擬圖采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制作。模擬圖的圖形和線條應(yīng)清晰、均勻、整潔，線條不應(yīng)與標(biāo)記重疊。模擬圖上的說(shuō)明文字包括盤號(hào)、臺(tái)號(hào)、系統(tǒng)/功能組說(shuō)明、流程線始/終端文字說(shuō)明、流程圖中的設(shè)備、設(shè)備標(biāo)識(shí)等。說(shuō)明文字的字高和位置要求，按實(shí)際情況選取合適的比例，確保字符清晰、美觀、協(xié)調(diào)。文字均采用黑色。

分界線將盤上的顯示器和控制器等部件圈圍或區(qū)分開的界線。分界線分為系統(tǒng)/功能組分界線、子系統(tǒng)分界線、通道分界線、安全殼分界線、事故后儀表分界線等。分界線的顏色、線寬、線型等要求應(yīng)有詳細(xì)規(guī)定。工藝流程線分主流程線和支流程線。不同流體物質(zhì)使用不同的流程線顏色。工藝流程線的顏色、線寬、線型等要求應(yīng)有詳細(xì)規(guī)定。電氣模擬圖按不同電壓等級(jí)、母線和饋線選用不同顏色、線寬的模擬線，相關(guān)要求應(yīng)有詳細(xì)規(guī)定。同類設(shè)備圖形符號(hào)的大小、形狀應(yīng)一致，不同設(shè)備的圖形符號(hào)應(yīng)協(xié)調(diào)。

控制盤臺(tái)上及其內(nèi)部的每個(gè)設(shè)備必須設(shè)有標(biāo)記，臺(tái)面或盤面上的設(shè)備標(biāo)記采用分級(jí)系統(tǒng)。在正常觀察時(shí)儀表凸出的外框不應(yīng)遮擋標(biāo)記。除特別注明外，標(biāo)記一般采用白底黑字。盤內(nèi)不同序列的導(dǎo)線采用下列顏色：A(A1)：紅色； A2：綠色；B(B1)：黃色；B2：藍(lán)色；C：白色；保護(hù)接地線黃綠雙色。

所有鋼構(gòu)件和面板應(yīng)嚴(yán)格按有關(guān)油漆工藝進(jìn)行預(yù)處理。漆膜厚度顏色應(yīng)均勻一致，采用亞光皺紋漆，保持長(zhǎng)期不變色、不起泡。在制作模擬圖及安裝接線過(guò)程中不得損壞漆膜。所有控制盤臺(tái)油漆顏色為?；疑也粦?yīng)反光。

2.4 盤臺(tái)設(shè)計(jì)流程

1)根據(jù)主控室現(xiàn)狀明確盤臺(tái)改造范圍和接口邊界，核對(duì)設(shè)計(jì)涉及的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及先行法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)要求制定設(shè)計(jì)原則。結(jié)合前期盤臺(tái)及設(shè)備調(diào)研，接口系統(tǒng)的主控室設(shè)備改造原則，確認(rèn)好潛在的設(shè)備選型廠家。

2)梳理各盤臺(tái)參數(shù)及設(shè)備清單，完成設(shè)備功能識(shí)別，確認(rèn)設(shè)備安全分級(jí)，原設(shè)備的控制邏輯，根據(jù)新設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確認(rèn)差異及整改方案。

3)建立盤臺(tái)設(shè)計(jì)初步框架，細(xì)化盤臺(tái)、基礎(chǔ)和各系統(tǒng)之間的接口清單，根據(jù)設(shè)計(jì)原則及設(shè)備選型進(jìn)行初步設(shè)計(jì)及設(shè)備匹配。詳細(xì)設(shè)計(jì)階段落實(shí)具體的盤臺(tái)結(jié)構(gòu)、設(shè)備選型、盤面布置及接線設(shè)計(jì)。

4)通過(guò)力學(xué)分析論證盤臺(tái)結(jié)構(gòu)及安裝基礎(chǔ)承載分析，通過(guò)樣機(jī)制造及鑒定確認(rèn)設(shè)計(jì)及制造合規(guī)性，通過(guò)設(shè)計(jì)模型建設(shè)初步論證盤面布置是否符合人因工程設(shè)計(jì)，通過(guò)設(shè)備論證確保設(shè)備符合相關(guān)制造標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)模擬體驗(yàn)證設(shè)備安裝與盤面布置及盤臺(tái)結(jié)構(gòu)是否存在沖突。同時(shí)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中嵌入人因工程設(shè)計(jì)及驗(yàn)證，對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行糾正。

3 盤臺(tái)更新設(shè)計(jì)主要內(nèi)容及特點(diǎn)

3.1 盤臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及改進(jìn)

秦山核電廠盤臺(tái)尺寸和盤面布置設(shè)計(jì)基于原盤臺(tái)信息，并參照GB 10000—1988《中國(guó)成年人人體尺寸》、NUREG 0700人機(jī)接口設(shè)計(jì)導(dǎo)則要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和評(píng)估。主控制室盤臺(tái)結(jié)構(gòu)主要尺寸基本不變，高度略微增加。盤臺(tái)尺寸和設(shè)備布置、可視性和可達(dá)性均需符合導(dǎo)則要求。根據(jù)主控制室現(xiàn)狀及運(yùn)行需求，盤臺(tái)布置中完善了堆操、機(jī)操、電操三個(gè)操作員控制臺(tái)。應(yīng)急控制室增加通訊及電廠信息操作臺(tái)(P-3盤)。具體參見圖3和圖4。

圖3 主控室盤臺(tái)布置圖

圖4 應(yīng)急控制室布置圖

原工藝系統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)備的大體布置位置維持原狀。盤面布局的基本原則是從上至下依次布置：報(bào)警窗；指示儀表、顯示器、指示燈等參數(shù)和狀態(tài)顯示設(shè)備；無(wú)紙記錄儀、操作器等帶有參數(shù)顯示和操作的設(shè)備；按鈕、開關(guān)等控制設(shè)備及相關(guān)指示燈。典型的控制臺(tái)、控制盤、立屏設(shè)備布置如圖5～圖7所示。

圖5 控制臺(tái)典型布置圖

圖6 控制盤典型布置圖

圖7 直立屏典型布置圖

盤臺(tái)地震荷載采用等效靜力法分析進(jìn)行確認(rèn)。對(duì)于樓板僅考慮豎向地震的作用，并且認(rèn)為樓板為單自由度。等效靜力法的加速度值采用樓面譜峰值。通過(guò)承載分析、埋件設(shè)計(jì)、建模、力學(xué)分析后明確主控制室單個(gè)控制盤的最大允許重量不超過(guò)850 kg/m2(包括所有安裝于盤內(nèi)/上的設(shè)備)，單個(gè)控制臺(tái)的最大允許重量不超過(guò)500 kg/m2。

主控制室及應(yīng)急控制室埋件在原埋件上布置新埋件(舊埋件保留，見圖8圈出部分)。由于膨脹螺栓需離洞口距離至少為200 mm，導(dǎo)致新盤臺(tái)的底部大部分未能落在新埋件上。因此在新埋件的上面布置工字鋼用于固定新盤臺(tái)，工字鋼與新埋件之間采用焊接的方法固定，埋件總體結(jié)構(gòu)圖見圖9。

圖8 控制盤臺(tái)安裝示意

圖9 主控制室埋件總體結(jié)構(gòu)圖

3.2 盤臺(tái)設(shè)備布置設(shè)計(jì)及改進(jìn)

系統(tǒng)布置調(diào)整：原核島輔助控制室的乏燃料池冷卻與凈化系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)控制功能轉(zhuǎn)移至主控制室進(jìn)行監(jiān)控。海水泵房值班室的循環(huán)冷卻水系統(tǒng)控制功能同步增設(shè)至主控制室進(jìn)行監(jiān)控。

設(shè)備布置調(diào)整：部分設(shè)備布置位置基于避免鏡像布置、通道隔離、排列整齊、集中顯示報(bào)警、人員分工、功能集中、操作便利等角度進(jìn)行了微調(diào)和優(yōu)化。原盤臺(tái)上的小光字牌與原大光字牌合并且維持原報(bào)警窗的優(yōu)先級(jí)，同時(shí)報(bào)警窗上做明顯標(biāo)識(shí)，告知運(yùn)行該報(bào)警窗原為小光字牌報(bào)警。部分參數(shù)顯示、設(shè)備狀態(tài)顯示用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作站予以替代，顯示格式和位置上盡量與原盤面保持一致。對(duì)運(yùn)行值長(zhǎng)臺(tái)的電廠計(jì)算機(jī)終端、通信設(shè)備、應(yīng)急廣播、防脅迫、視屏監(jiān)控站、門禁終端、全廠撤離系統(tǒng)等設(shè)備位置進(jìn)行了優(yōu)化。

人機(jī)接口系統(tǒng)更新：主控制室報(bào)警、計(jì)算機(jī)、汽輪機(jī)控制和機(jī)保護(hù)、主蒸汽旁路排放、汽輪機(jī)監(jiān)測(cè)、海水循泵控制等系統(tǒng)安排了升級(jí)或改造。

取消不需要的盤臺(tái)設(shè)備：部分盤臺(tái)設(shè)備因設(shè)計(jì)遺留、改造等未使用，因此在設(shè)計(jì)中取消，減少了對(duì)操縱員的干擾。同時(shí)因通道拆分或采用次高選等原因，取消了部分指示儀的通道切換開關(guān)，簡(jiǎn)化了人機(jī)交互。

增加設(shè)備狀態(tài)指示：根據(jù)運(yùn)行需求增加了部分電氣設(shè)備就地或應(yīng)控指示白燈，增加了部分重要調(diào)節(jié)閥的位置指示，增加了汽輪機(jī)控制備用操作站，這些均有利于人員任務(wù)的執(zhí)行。

由于原有電纜的長(zhǎng)度限制，原則上將盤內(nèi)設(shè)備或端子排布置在原來(lái)的位置，這樣不對(duì)原有的電纜端接帶來(lái)影響。特殊情況下因設(shè)備或端子排無(wú)法布置在原來(lái)的位置時(shí)可采用端子轉(zhuǎn)接箱或重新敷電纜方案進(jìn)行處理。

3.3 盤臺(tái)設(shè)備選型及改進(jìn)

有核級(jí)要求的開關(guān)、按鈕、閥位表及指示燈換型等使用經(jīng)過(guò)鑒定并有應(yīng)用的1E級(jí)產(chǎn)品，指示儀、記錄儀及操作器使用經(jīng)過(guò)鑒定并有應(yīng)用業(yè)績(jī)的1E級(jí)儀表。

非安全級(jí)操作器全部保留，確保操作員對(duì)相關(guān)控制系統(tǒng)的操作方式不變。部分指針式更換成數(shù)字式儀表或終端。部分非安全級(jí)設(shè)備基于統(tǒng)一供貨及可靠性管理的考慮，采用了安全級(jí)設(shè)備，如開關(guān)、按鈕、指示燈、指示儀、機(jī)柜配線等。

4 設(shè)計(jì)的論證

4.1 盤臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論證

主控制室及應(yīng)急控制室盤臺(tái)抗震分析采用分析法和試驗(yàn)法進(jìn)行鑒定。根據(jù)盤臺(tái)的設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)，確定了包絡(luò)所有盤臺(tái)的4個(gè)典型樣機(jī)，通過(guò)有限元分析方法對(duì)4個(gè)樣機(jī)的有限元分析模型進(jìn)行自重載荷下的靜力分析 、模態(tài)分析和地震載荷下的動(dòng)態(tài)反應(yīng)與分析。模態(tài)分析采用Block Lanczos法(LANB)，地震譜分析采用單點(diǎn)反應(yīng)譜分析法(SPRS)。對(duì)4個(gè)樣機(jī)支承結(jié)構(gòu)在各使用限制條件下的應(yīng)力進(jìn)行組合和評(píng)定,結(jié)果表明滿足規(guī)范書和ASME B&PVC規(guī)范NF分卷要求。

4.2 盤臺(tái)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)論證

主控制室及應(yīng)急控制室儀表盤臺(tái)支承結(jié)構(gòu)用分析法進(jìn)行鑒定。主控制室盤臺(tái)4個(gè)樣機(jī)共有22個(gè)后錨固埋件，埋件根據(jù)控制室系統(tǒng)盤臺(tái)抗震分析結(jié)果進(jìn)行計(jì)算分析。埋件由錨栓、錨板組成，采用HAD自切底式錨栓。通過(guò)在既有混凝土中開孔將錨栓埋入混凝土中，并對(duì)錨栓施加預(yù)拉力將錨板錨固于混凝土結(jié)構(gòu)上，從而有效地將外荷載由連接件傳遞到混凝土結(jié)構(gòu)上。為防止劈裂破壞，最小混凝土邊距、錨栓間距以及混凝土構(gòu)件厚度符合ACI 349-06 D.8節(jié)的相關(guān)要求。

通過(guò)對(duì)抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、剪拉復(fù)合作用進(jìn)行驗(yàn)算。設(shè)計(jì)荷載根據(jù)控制室盤臺(tái)4個(gè)機(jī)抗震分析報(bào)告的相關(guān)參數(shù)或結(jié)果。設(shè)計(jì)輸入為埋件設(shè)計(jì)尺寸、對(duì)應(yīng)材料及相關(guān)參數(shù)等。根據(jù)抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、剪拉復(fù)合計(jì)算方法，對(duì)樣機(jī)的后錨固埋件進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果表明后錨固埋件滿足Requirements for Nclear Safety Related Concrte Structures (ACI 349-06Code)、土建結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則(CAP-GX-C1-001 Rev.1)、混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程(JGJ 145—2004)、后錨固錨栓設(shè)計(jì)導(dǎo)則(CAP-GX-C1-007 R0)等設(shè)計(jì)準(zhǔn)則要求。

埋件采用膨脹螺栓固定，安裝前對(duì)地板進(jìn)行鋼筋探測(cè)，對(duì)構(gòu)筑物的土建結(jié)構(gòu)不造成任何影響。同時(shí)改造時(shí)鑿去盤柜(臺(tái))周圍(實(shí)際面積比盤柜面積要大很多)的100 mm樓板素混凝土建筑面層，最少可減少荷載2 kN/m2，主控室改造后設(shè)計(jì)荷載比原設(shè)計(jì)有所減少，荷載變化均在原設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)承載力可以滿足原設(shè)計(jì)要求。

4.3 盤臺(tái)設(shè)備方案論證

盤臺(tái)上核級(jí)主體設(shè)備采用技術(shù)成熟、可靠性高且在核電廠有應(yīng)用的商品級(jí)1E設(shè)備。制造廠家提供完整的制造資質(zhì)、鑒定報(bào)告或產(chǎn)品質(zhì)量證明文件、同時(shí)通過(guò)制造過(guò)程中的質(zhì)量控制保證其符合質(zhì)量保證的要求。其他有鑒定要求的設(shè)備采用試驗(yàn)法進(jìn)行鑒定，所有設(shè)備的鑒定文件均進(jìn)行最終的審核認(rèn)可，確保設(shè)備滿足HAF、HAD、IEEE、IEC、RG等一系列法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)的要求，同時(shí)提升設(shè)備的可靠性和系統(tǒng)的安全性。

4.4 樣機(jī)鑒定試驗(yàn)

依據(jù)IEEE 420—2013《核電廠安全級(jí)控制儀表盤(屏)和機(jī)架的設(shè)計(jì)與鑒定》“鑒定試驗(yàn)與分析”的要求，控制室臺(tái)盤的質(zhì)量鑒定項(xiàng)目包括環(huán)境鑒定、EMC鑒定和抗震鑒定，鑒定采用試驗(yàn)法進(jìn)行。以4個(gè)樣機(jī)結(jié)構(gòu)形式為依據(jù)，經(jīng)分析后選取兩個(gè)典型樣機(jī)作為鑒定樣機(jī)開展環(huán)境鑒定、EMC電磁兼容及抗震試驗(yàn)，確保盤臺(tái)在地震期間及之后仍能保證結(jié)構(gòu)和功能的完整性。鑒定活動(dòng)由具備資質(zhì)的第三方實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，依據(jù)審評(píng)通過(guò)后的環(huán)境試驗(yàn)程序、電磁兼容鑒定試驗(yàn)程序、抗震試驗(yàn)程序進(jìn)行，每種試驗(yàn)前后均進(jìn)行性能和功能驗(yàn)證的基準(zhǔn)試驗(yàn)。環(huán)境鑒定包含低溫、高溫、溫度變化、交熱濕變、運(yùn)行老化試驗(yàn)。電磁兼容鑒定包含發(fā)射試驗(yàn)、傳導(dǎo)敏感性試驗(yàn)、輻射敏感性試驗(yàn)、電源涌浪試驗(yàn)、靜電放電試驗(yàn)等?？拐鹪囼?yàn)按照盤臺(tái)所安裝樓層實(shí)際反應(yīng)譜及安裝方式、地震加速度計(jì)入10%裕量，5次OBE地震和1次SSE實(shí)施試驗(yàn)。鑒定試驗(yàn)的結(jié)果均滿足質(zhì)量鑒定大綱和試驗(yàn)程序要求，符合安全級(jí)盤臺(tái)的鑒定標(biāo)準(zhǔn)。

4.5 人機(jī)接口論證

人機(jī)接口的論證主要以人因工程為基礎(chǔ)，從設(shè)計(jì)的策劃到設(shè)計(jì)準(zhǔn)備、設(shè)備選型、初步設(shè)計(jì)、詳細(xì)設(shè)計(jì)、制造及測(cè)試等各個(gè)環(huán)節(jié)同步執(zhí)行人因工程分析并解決出現(xiàn)的問(wèn)題，確保新設(shè)計(jì)主控室的人員效能不低于改造前的人員效能，為設(shè)計(jì)質(zhì)量提供合理的保證。

4.5.1 靜態(tài)設(shè)計(jì)驗(yàn)證

硬件設(shè)計(jì)文件驗(yàn)證是基于盤臺(tái)施工圖和硬件設(shè)備的產(chǎn)品手冊(cè)進(jìn)行驗(yàn)證。開關(guān)、按鈕、閥位表及指示燈、指示儀換型后與原設(shè)備外觀及操作方式相近。記錄儀及非安全級(jí)操作器使用原設(shè)備。1E級(jí)操作器在核電行業(yè)有成熟的應(yīng)用業(yè)績(jī)。部分指針式更換成數(shù)字式儀表或計(jì)算機(jī)終端固定持續(xù)顯示，雖然改變了信息呈現(xiàn)方式，但是這些模擬顯示并不改變其原有的顯示形式和操縱員交互方式，對(duì)人員任務(wù)沒(méi)有影響。

對(duì)于系統(tǒng)布置調(diào)整，在改造前相關(guān)系統(tǒng)的操作也是由對(duì)應(yīng)的主控制室操縱員(堆操、機(jī)操)協(xié)調(diào)現(xiàn)場(chǎng)值班員執(zhí)行，改造后在相關(guān)系統(tǒng)操作時(shí)操縱員的角色由協(xié)調(diào)人變?yōu)榱瞬僮魅?，并且承?dān)直接監(jiān)視任務(wù)，但減少了與現(xiàn)場(chǎng)值班員的溝通需求。改造后主控制室人員執(zhí)行相關(guān)任務(wù)的信息需求沒(méi)有顯著改變，任務(wù)復(fù)雜度降低，人員負(fù)荷略微提高。

報(bào)警光字牌局部調(diào)整可能對(duì)于人員效能有輕微影響，但可通過(guò)培訓(xùn)消除，并且從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看更有利于運(yùn)行。電廠計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在保持原有畫面設(shè)計(jì)不變的基礎(chǔ)上，增加了部分畫面，包括用于替代SPEC200指示儀和安全殼隔離指示的畫面，DEH顯示畫面、新增的系統(tǒng)顯示畫面等。靜態(tài)驗(yàn)證表明界面信息及導(dǎo)航等界面管理任務(wù)仍是便捷的，同時(shí)任何一個(gè)顯示終端均可被操縱員用于查看電廠計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的任意一幅畫面，更多被用作電廠運(yùn)行的輔助支持工具。

4.5.2 模擬體驗(yàn)證

根據(jù)設(shè)計(jì)文件制作全尺寸的盤臺(tái)模擬體，模擬體由木質(zhì)結(jié)構(gòu)和盤面設(shè)備原尺寸印刷圖構(gòu)成。將設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行立體式呈現(xiàn)，為盤臺(tái)查找設(shè)計(jì)缺陷提供有效的實(shí)體模型，對(duì)盤臺(tái)設(shè)計(jì)的合規(guī)性、設(shè)備布置的有效性進(jìn)行驗(yàn)證。部分設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化、設(shè)備選型錯(cuò)誤、設(shè)備布置錯(cuò)誤、模擬圖及標(biāo)識(shí)錯(cuò)誤、標(biāo)識(shí)字體及位置錯(cuò)誤、部分設(shè)備的安裝位置不符合人因工程及操作習(xí)慣等問(wèn)題得到及時(shí)糾正。

4.5.3 模擬機(jī)的驗(yàn)證

模擬機(jī)驗(yàn)證是基于安裝在培訓(xùn)模擬機(jī)房的改造后系統(tǒng)進(jìn)行，是主控制室和應(yīng)急控制室盤臺(tái)設(shè)計(jì)完成后的首次應(yīng)用，更多是針對(duì)數(shù)字化設(shè)備及人機(jī)接口進(jìn)行的軟操作及動(dòng)態(tài)顯示畫面的驗(yàn)證。同時(shí)通過(guò)情景驗(yàn)證對(duì)每個(gè)受影響的任務(wù)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，預(yù)期的人員干預(yù)，比較改造前后人機(jī)接口對(duì)任務(wù)的支持程度。確保改造前后的各類情景驗(yàn)證試驗(yàn)過(guò)程不出現(xiàn)因操縱員失誤而違反技術(shù)規(guī)格書中安全限值的情況。

從人機(jī)接口問(wèn)卷的角度對(duì)所有改造項(xiàng)進(jìn)行改造前后的評(píng)估。其中改造后的情景驗(yàn)證問(wèn)卷覆蓋所有的改造項(xiàng)，不僅基于試驗(yàn)中的感受進(jìn)行評(píng)估，而是要基于平時(shí)的培訓(xùn)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)估。

4.5.4 工程機(jī)的驗(yàn)證

在主控制室/應(yīng)急控制室盤臺(tái)施工完成后，基于模擬機(jī)的驗(yàn)證結(jié)果，對(duì)各盤臺(tái)及設(shè)備、人機(jī)接口、軟件界面等進(jìn)行全面的再次驗(yàn)證。確認(rèn)不應(yīng)存在1級(jí)HED，已確定的2級(jí)HED獲得糾正或給出了對(duì)應(yīng)的意見。

5 結(jié)論

秦山核電廠主控制室及應(yīng)急控制室盤臺(tái)更新設(shè)計(jì)糾正了電廠原設(shè)計(jì)弱項(xiàng)，提高了主控制室的數(shù)字化程度，解決了設(shè)備技術(shù)過(guò)時(shí)問(wèn)題，確保核電廠設(shè)計(jì)及設(shè)備符合國(guó)家核安全相關(guān)法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)要求。設(shè)計(jì)中同步進(jìn)行人因工程分析并以迭代方式對(duì)盤臺(tái)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，在操作上基本保留操縱員原操作習(xí)慣，降低了人因失誤風(fēng)險(xiǎn)。秦山核電廠在2018年實(shí)施了主控制室及應(yīng)急控制室整體更新，截至目前運(yùn)行實(shí)踐證明設(shè)計(jì)研究及實(shí)踐是成功的，也為后續(xù)其他核電廠主控制室設(shè)計(jì)改進(jìn)提供了借鑒和參考。