공정 안전 원자로 는 무엇 인가? 설계 원칙, 표준 및 응용

핵심 질문에 답합니다.프로세스 안전 원자로란 무엇이며, 어떻게 급격한 반응과 과압 사고를 방지합니까?프로세스 안전 원자로 (process safety reactor) 는 방출 반응의 예방, 탐지 및 완화를 위해 여러 독립적인 보호 계층으로 설계, 장착 및 작동하는 화학 원자로입니다.과압 사건이 설계는 미국 OSHA 프로세스 안전 관리 (PSM) 및 IEC 61511 (기능 안전:공정 산업용 안전 기기 시스템) 국제적으로, 위험 분석 (HAZOP), 보호 분석 층 (LOPA) 및 검증된 안전 무결성 수준 (SIL 1?? 4) 을 가진 안전 기구 시스템 (SIS) 을 필요로 합니다.

1기본 안전 설계 원칙

·**자연적으로 안전한 설계 (ISD) **안전 통제의 계층은 완화보다 제거를 우선시합니다: 최소화 (위험한 재고를 줄이십시오), 대체 (위험이 적은 재료를 사용하십시오),중등 (하온/압에서 작동), 그리고 단순화 (복합성을 줄이십시오.) 10% NaOH로 50 °C 환경 작동을 위해 설계 된 원자로는 50% NaOH로 200 °C에서 작동하는 원자로보다 본질적으로 안전합니다.광범위한 보호 시스템의 필요성을 제거.

·** 과압 보호층**모든 원자로에는 적어도 두 개의 독립적인 과압 보호 장치가 있어야 합니다. 분쇄 디스크 (폭발 디스크) 는 설계 압력의 110%로 설정되어 API 520/521에 따라 크기가 설정된 주요 보호 장치입니다.그리고 안전 구제 밸브로 2차 보호외열 반응의 경우, 비상 냉각 시스템 (보급 냉각 물, 소화 주입) 은 세 번째 층을 제공합니다. 모든 보호 장치는 최악의 경우 믿을 수있는 시나리오에 맞게 크기가 있어야합니다.최대 반응 속도에서 일반적으로 냉각 액체의 고장.

·**안전기계 시스템 (SIS) 및 인터블럭**하드 와이어드 안전 잠금 장치는 기본 프로세스 제어 시스템 (BPCS) 에 독립하여 안전하지 않은 조건에 자동으로 응답합니다.높은 온도 이동 (비상 냉각 및 MAWP의 90%에서 공급 차단을 촉발), 고압 출동 (출구 밸브를 열고 조동기를 멈추게) 및 낮은 조동 출동 (지역 핫스팟을 방지하기 위해 조동기가 멈추면 공급을 중지합니다). SIS 루프는 설계되고 검증됩니다.그리고 요구되는 SIL을 충족하도록 유지됩니다. (일반적으로 SIL 2 또는 3은 도주 반응에 해당합니다.), IEC 61511에 규정된 검증 간격으로

2주요 안전 분석 및 보호 방법

·**HAZOP (위험 및 운용성 연구) **다학제적 팀에 의해 원자로 설계의 체계적이고 체계적인 검토. 각 프로세스 매개 변수 (흐름, 온도, 압력, 구성이) 는 각 가이드 단어 (아니오, 더 많은, 더 많은) 와 결합됩니다.덜, 역행, 그리고) 믿을 수 있는 오차를 식별하기 위해 (예를 들어, "더 많은 온도" → 냉각수 고장 → 도주 반응). 각 오차는 원인과 결과, 기존 안전 장치,그리고 권고전형적인 HAZOP는 복잡한 원자로 시스템을 위해 200~1,000개의 노드를 생성합니다.

·보호 분석 층 (LOPA)반량적 위험 평가, 기존 보호 계층이 위험 사건의 빈도를 허용 가능한 수준으로 줄이는지 여부를 평가합니다. 각 시나리오 (예:냉각물 고장 → 도출 → 혈관 파열 → 독성 방출), LOPA는 시작 이벤트의 빈도 (예를 들어, 0.1/년), 각 독립적인 보호 계층 (IPL) 에 대한 요구에 대한 장애 확률 (PFD) 을 계산합니다.그리고 그 결과의 빈도를 허용 가능한 위험 목표와 비교합니다 (중심적인 결과를 위해 일반적으로 10-5에서 10-6 사건/년).

·**비상 구조 시스템 (ERS) 설계**DIERS (비상 구조 시스템 설계 연구소) 방법론에 따르면, 원자로 환기는 액체가 부풀어들어 환기 선으로 들어오는 급행 반응 중에 두 단계 흐름에 맞게 크기가 있어야합니다.필요한 환기 부위는 반응 운동에 달려 있습니다, 반응의 열, 용기 충전 수준, 그리고 환기 라인의 길이가 너무 크지 않아 플로리다의 2007 T2 실험실 폭발과 같은 대형 사고가 발생했습니다.4명의 노동자가 사망한 사건으로.

프로세스 안전 보호 계층 비교 행렬

자주 묻는 질문 (FAQ)

BPCS와 안전 장비 시스템 (SIS) 의 차이점은 무엇입니까?

기본 프로세스 제어 시스템 (BPCS) 은 정상적인 작동 중 설정 지점에서 프로세스 변수를 유지하는 정상적인 제어 시스템 (DCS 또는 PLC) 이다. 안전 기기 시스템 (SIS) 은 별도의 시스템이다.,BPCS가 위험한 상황을 방지하지 못할 때만 활성화되는 독립적인 시스템. SIS는 정의된 안전성 수준의 (SIL) IEC 61511에 따라 설계, 검증 및 유지 관리됩니다.정해진 간격으로 검증, 그리고 BPCS에서 전기적으로/물리적으로 분리되어 일반적인 원인에 의한 고장을 피합니다.

'탈출'하는 반응 은 무엇 이며, 어떻게 방지 할 수 있습니까?

원자로 냉각 시스템의 열 제거 능력을 초과하는 외열 반응에서 열 생성 속도가 발생하면 도주 반응이 발생합니다.온도와 압력이 통제할 수 없이 상승하는예방을 위해서는 (1) 최악의 경우 열 방출을 위한 적절한 냉각 용량, (2) 비상 냉각 백업, (3) 온도가 안전 한도를 초과할 때 급속한 공급 차단,(4) 비상 소화 또는 억제자 주입, 그리고 (5) 두 단계 흐름에 대한 DIERS 방법론에 따라 설계된 적절한 크기의 구제 장치.

HAZOP는 무엇이며 언제 사용해야 합니까?

HAZOP (Hazard and Operability Study) 는 다학제적 인 팀이 위험과 운영성 문제를 식별하기 위해 모든 프로세스 매개 변수와 오차를 체계적으로 조사하는 구조화된 분석입니다..HAZOP는 OSHA PSM (29 CFR 1910.119) 에 해당하는 새로운 원자로 설치, 주요 수정 및 프로세스에서 매우 위험한 화학 물질에 대해 필요합니다.5~8명의 엔지니어들로 구성된 팀으로 원자로 시스템을 위한 전형적인 HAZOP는 3~10일이 걸립니다..

안전 무결성 수준 (SIL) 은 무엇이며 어떻게 결정됩니까?

SIL는 IEC 61511에 따라 정의된 안전 기기 기능에 의한 위험 감축의 측정입니다: SIL 1 (위험 감축 요인 10 ∼100), SIL 2 (100 ∼1,000), SIL 3 (1,000 ∼10,000), SIL 4 (10,100000요구되는 SIL은 보호 분석의 계층 (LOPA) 으로 결정되며, 이는 완화되지 않은 이벤트 빈도를 허용 가능한 위험 빈도와 비교합니다.더 높은 SIL는 더 많은 불필요한 센서를 필요로 합니다., 불필요한 최종 요소, 더 짧은 시험 테스트 간격, 더 엄격한 설계 검증.