Limerick启动数字化仪控升级

自两座沸水堆中的首座于40年前的1986年投入运行以来，Constellation的Limerick核电站一直在费城（Philadelphia）西北方向、Pennsylvania州Pottstown社区生产核电。

按照计划，Limerick还将至少运行40年，但其控制室将令20世纪80年代的运行人员感到完全陌生。Limerick的两台机组将实施一项重大的安全相关数字化仪表和控制现代化改造，两台机组的额定功率分别为1,153 MWe和1,162 MWe。

Limerick数字化现代化项目始于2019年。同年，美国核管会发布了更新后的数字化仪表和控制临时工作人员导则（ISG-06）。ISG-06第2版旨在允许NRC工作人员在审查许可证修订申请（LAR）期间依靠审计和审查，而不要求预先提交全部设计信息；Constellation计划验证这一思路，并与其他公用事业公司分享结果。

Constellation与Department of Energy的轻水堆可持续性（LWRS）计划及西屋电气密切合作，于2022年9月提交LAR，并于2026年1月获批。早期计划设想最早于2026年春季在1号机组实施该系统，但Constellation决定先在2号机组实施，目前正为2027年春季的系统实施做准备。

项目主任Steve Hesse作为核工程师，已为Constellation及其前身公司工作逾40年。他表示，自己过去参与过一些大型项目，但Limerick的数字化升级“无疑是我职业生涯中经历过的较有意思的项目之一”。

为进一步了解Constellation从中获得的经验，Nuclear News主编Susan Gallier采访了Hesse。与他一同受访的还有另外三位项目负责人：首席项目经理Jerry Segner、设计工程经理Mark Samselski，以及项目首席系统代表Scott Schumacher。Schumacher在设计迭代试验过程中负责运行与工程部门之间的协调。

这次升级与以往的数字化仪表和控制升级有何根本区别？

Hesse：我们的目的是将大部分模拟安全系统转换到数字化平台上，以提高可靠性和性能，并摆脱部件过时带来的挑战，其中包括老旧模拟部件成本不断上升的问题。我们正把相当多的安全系统集成到一个数字化平台上，至少根据我们在Constellation内部的经验，这使该项目独具特点。

Segner：迄今为止，大多数数字化仪表和控制升级都属于非安全级升级，采用非安全级平台，例如汽轮机控制升级和给水控制升级。ISG-06的出台为安全相关数字化升级的核安全许可铺平了道路，因此，这将是业内首次开展如此规模的安全相关数字化仪表和控制升级。

Samselski：我要补充的是，我们从根本上改变了运行人员的用户界面。我们已经从实体手动开关、指示灯和模拟指示器，转变为基于触摸屏或鼠标点击的界面。我们希望为下一代电站运行人员设计主控制室。

为什么Limerick适合成为Constellation首座实施如此规模仪表和控制升级的核电站？

Hesse：由于Limerick是BWR4/BWR5混合型设计，与一些较晚期的设计不同，其最初设计并未大量利用数字技术。因此，Limerick拥有从模拟技术升级到数字技术的重要机遇。它无疑是Constellation机组群中的旗舰电站之一，剩余运行寿期很长。首台机组于20世纪80年代中期投入运行。未来运行中有许多利用数字技术的机会。

该项目有哪些行业合作伙伴？它们分别发挥什么作用？

Segner：项目启动时，我们通过Idaho美国国家实验室和轻水堆可持续性（LWRS）计划与DOE合作。我们与其建立了公私合作关系，开展项目的研发阶段工作，并形成了四份行业报告，包括商业论证分析模型、独立于供应商的设计要求、人因工程计划以及LAR框架。我们为该项目形成的全部成果均可通过DOE公开获取。此后，Constellation与DOE签订援助协议，与DOE LWRS计划共同在Limerick实施项目的全规模示范阶段。

当我们把全部注意力转向概念设计和Limerick项目的专项工作时，美国电力研究院进入了我们的视野，我们也是其《数字化工程导则》的早期采用者之一。

我们还有相当多的其他人员提供一线支持。西屋电气是数字化平台的原始设备制造商（OEM），所有新系统要素都将在该平台上运行。我们与另外几家公司合作，以补充Constellation团队的力量，并为设计和安装阶段取得成功做好准备。

哪些系统将被更换或升级？实际改造将如何进行？

Schumacher：我们要更换的系统基本涵盖沸水堆的所有一级安全功能，包括紧急停堆功能、应急堆芯冷却功能及其附属的衰变热导出部分、反应堆隔离、冷却和安全壳隔离。我们还将把现有的冗余反应性控制系统迁移至非安全级平台，并在该平台上执行相关功能。该系统用于满足ATWS［未紧急停堆的预期瞬态］规则。

如果设想一间主控制室，就会看到这样一个环境：它控制约100个系统，信息沿垂直方向分布——警示指示信息，如告警显示和报警，通常位于较高位置；仪表读数大致处于视线高度；控制装置则位于下方。同时，各项功能沿水平方向分布，运行人员在切换设备系列或功能时，需要从左向右移动，或根据需要在室内走动。