方家山核電工程消防事故規程

摘 要:方家山核電工程事故規程依照參考電站采用事件導向法。對于消防事故規程，結合目前國內外同類核電站的運行經驗和方家山核電工程的實際情況，提出三個解決方案。針對每個方案，從安全性、技術可行性及工程進度等方面展開論證，最終對本工程消防事故規程給出合理建議。

關鍵詞:消防事故規程;消防行動卡;FAIOp;I4D

中圖分類號:TL82 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2012) 12-0120-03

一、引言

根據秦山核電聯營公司的要求，方家山核電工程事故規程依照參考電站(嶺澳核電站一期工程)采用事件導向法(EOP)。

嶺澳一期工程參照大亞灣核電站針對每個防火分區為值長、副值長、主控制室操縱員、現場操縱員建立了4個層次的消防行動卡。但其在火災事故處理中存在程序缺陷，即沒有指導主控制室操縱員在火災情況下控制機組的事故響應規程，具體表現為:消防行動卡針對操縱員的指令中不涉及機組的運行控制;事故規程體系中沒有包含火災的事故情況。

在十年安全審查中，大亞灣核電站針對上述問題進行了相關研究，并參考法國電力公司(EDF)早期對CPY機組消防改進的經驗，提出引入一份專門的火災事故規程I4D，用于處理電氣廠房內一場假想的最惡劣的火災事故—火災導致全部失去A列。但由于各種原因，這項改進并未最終實施。

嶺澳二期工程事故處理采用了國際上先進的狀態導向法(SOP)，并同時引入了消防事故規程(FAIOp)。FAIOp是SOP框架下的消防規程，作為SOP的一部分，它與SOP相關規程互相支持，并以SOP83作為接口文件。同SOP文件組織模式一樣，FAIOp包括FAIOp rule和FAIOp instruction，其中FAIOp rule主要描述火災情況下的機組操作要求，并對這些操作要求給予解釋和論證;FAIOp instruction則是詳細的由操縱員直接使用的操作規程。

據悉，法國已于2006年完成了對其所有CPY機組事故規程的改進，即全部采用了SOP，并相應采用了FAIOp作為消防事故規程。

二、問題及對策

本工程消防事故處理采用哪種方式?

根據目前國內外同類核電站的消防事故規程的應用情況和方家山核電工程的實際情況，我們設想了三個方案:(1)與參考電站一致，在每個防火分區為值長、副值長、主控制室操縱員、現場操縱員建立4個層次的普通意義上的消防行動卡;(2)參考EDF早期對CPY機組消防改進的經驗，在電氣廠房相關A列防火分區建立I4D規程，用于處理導致全部失去A列的火災事故;(3)在嶺澳二期基礎上將FAIOp根據EOP的要求進行適當調整，應用于本工程。

三、論述

方案(一)

由于同參考電站一致，方法論上不會有太多問題。考慮方家山工程對核島廠房進行了全面的防火分區，消防行動卡數量將大量增加。

如前文所述，由于沒有指導主控制室操縱員在火災情況下控制機組的事故響應規程，本方案在火災情況下存在運行安全隱患，主要表現為:如果在機組正常情況下發生火災時，操縱員不能根據火災所造成的具體情況(如哪些設備或信息不可用，及在這些設備或信息不可用的情況下是否存在可靠的替代措施等)設定機組的后撤模式，且不能準確地根據火災后可用的設備或信息引導機組到安全狀態;

如果事故后長期階段發生火災(根據CPY機組防火指南中的設計原則，需考慮事故發生6~12小時之后的火災)，操縱員無從掌握哪些設備或信息不可用，如果此時仍盲目地根據EOP處理已發生的事故，勢必會造成運行偏差并帶來安全問題。

目前，火災對核安全的影響分析在國際上日益受到重視，防火設計的要求也越來越高。概率風險評價的結論表明火災是核電廠運行安全風險的重要貢獻之一。在過去的二十年里，應用于火災安全、防火技術和相關的分析技術方面的設計與管理要求已取得長足的進展，同時，在世界范圍內，正在進行實質性的努力實施這些進展，以提高新建和運行核電站的防火安全水平。在國際原子能機構對我國壓水堆核電站進行例行檢查時，曾明確提出我國運行核電站在消防規程方面的不足之處。

鑒于目前方家山核電工程處理事故規程的原則及現狀，采取此方案會存在消防行動卡數量增加和可能產生運行偏差的現象。

方案(二)

I4D規程是大亞灣核電站在十年安全審查中針對消防事故處理缺陷計劃引入的一個消防事故規程，與EOP其它規程一樣，它是一個自支持文件，不需要與其它規程交叉使用。

I4D事故規程適用條件:機組處于正常運行工況(RRA未連接)，在A列電氣廠房某些特定房間發生嚴重火災，而沒有得到有效控制。

I4D覆蓋的區域:火災可能造成較大危害的所有A列房間，如電纜層、配電盤及蓄電池間、繼電器間、反應堆保護系統機柜間和應急停堆工作站控制室等，主要集中在電氣廠房和連接廠房(非控制區)。

I4D基本運行策略:

切斷所有A列設備供電

使用“最小運行方式”設備將機組帶到安全停堆狀態:

-一回路壓力0.45Mpa，

-一回路溫度180℃，

-具有冷停堆硼溶濃度的中間停堆狀態。

“最小運行方式”設備:

所謂最小運行方式設備是指，執行與I4D規程有關的運行操作時，操縱機組達到預期的安全停堆狀態所必須的設備，包括必要的B列執行機構、測量儀表、配電盤，以及個別屬于A列的控制閥，如RCV 061VP和ASG136VV。

對于“最小運行方式”設備，包括其電纜，必須保證其在火災情況下可用。

I4D規程存在如下缺點:I4D僅僅是電氣廠房火災事故規程，它僅適用于電氣廠房某些特定的房間;與EOP規程一樣，I4D規程也是基于既定的操作策略，而火災情況下實際需要處理的工況與預定工況相比往往有所偏差。

綜上所述，運用I4D規程會與事故或火災情況下的電廠運行狀況存在一定的差距，目前缺少I4D規程的相關技術資料和有效的技術支持。

方案(三)

FAIOp編制主要基于火災薄弱環節分析后果，當某些防火分區的火災可能導致重要功能失效并且給機組操作帶來困難時，則需要編制FAIOp以幫助操縱員完成相關操作。簡單的判定標準是，如果火災情況下需要執行SOP，則同時有必要完成FAIOp中的操作要求。

FAIOp主要操作策略如下:執行預備行動和斷電程序(為了減少設備不可預見性動作的風險)，列出失效的NSSS功能和支持功能清單。

除此之外:根據火災后可用的設備和信息，設定了機組可到達的后撤狀態，列出了確保SOP正確導向必需的且可能受火災影響的信息，列出了由OTS監測的失效設備，列出了可能產生的SOP偽報警。

需要指出，當火災情況下不需要執行SOP規程時，則無需編制FAIOp。

FAIOp根據下列不同的機組初始狀態而采取不同程度的操作策略:

FAIOp要全部執行，對應機組初始狀態如下:

火災在機組正常情況下發生且機組在正常的操作程序下;火災在機組正常情況下發生，當火災確認時，DOS已經在運行;火災在機組正常情況下發生，當火災確認時，ECP1(或ECPR1，ECPRO)已經在運行;火災在機組正常情況下發生，當火災確認時，ECP1(或ECPR1，ECPRO)已經在運行，且安注已經投入(由火災引起的誤安注)。

FAIOp僅部分執行，即執行FAIOp中“SOP必要的且可能受到火災影響的信息清單，對應機組初始狀態如下:

火災在事故后長期階段發生，且ECP/R>1正在執行。

FAIOp與SOP的接口關系如圖1、圖2。

通過上述可以看出，FAIOp并不是一個獨立的自我支持文件，在處理火災事故時，它需要與其它SOP交互使用。另外，無論是建立原則，還是章節結構設計和具體運用中的導入導出原則均與SOP密切相關。

所以，將FAIOp進行改進應用在EOP體系中將有諸多因難，主要體現在以下幾個方面:

1.設置原則

SOP體系中，在判定一個防火分區是否需要編制FAIOp時，最根本的原則是火災是否會導致SOP的運用，EDF在運用中已總結出三個簡單易行的判定原則，即當火災引起的可能危害會導致下述情況時，則建立FAIOp:失去一個支持功能;可預見的或已經發生反應堆跳閘，同時伴隨NSSS正常運行功能失效;某個NSSS正常運行功能失效能夠導致事件瞬態或事故瞬態(例如，一回路單相狀態下失去RCV下泄功能)。

如果將FAIOp應用到EOP中，必須建立一套相應的FAIOp編制原則，即給出一個可靠且易于操作的方法以確定在什么情況下需要編制FAIOp。

2.規程內容

FAIOp主要包括以下章節:預備行動，斷電程序，失效功能記憶(包括NSSS功能和支持功能)，后撤模式，OP所必須的且在火災情況下可能破壞的信息，其它可能的失效信息(包括OTS監測設備信息，其它SOP測量信息，SOP誤報警等)。

從上述內容可以看出，FAIOp大部分內容是為了輔助執行SOP，其規程本身不能獨立地將機組帶到一個既定的后撤模式。而EOP規程則是自我支持規程，因此將FAIOp應用到EOP體系中需根據EOP相關規程對其作大量補充，并將二者進行有機地結合。

另外，在很多情況下，為了保證SOP規程體系的一致性，FAIOp的預備行動中的操作模塊直接引用了EFS或EFC規程的操作模塊，如ASG泵的管理，全廠斷電程序等。顯然，這種操作本身是基于狀態導向的原理。在EOP體系中使用時，類似操作必須根據EOP操作模式作相應修改。

3.規程接口

如上文所述，在處理火災事故時，FAIOp需要與其它SOP文件交互使用，所以在SOP規程中有多處火災監視模塊和火災初始導向模塊(IO)，舉例如下:

通過上圖可以看出，FAIOp穿插于SOP各個規程中。除此之外，FAIOp運用策略(全部運用或部分運用)與機組狀態和SOP規程執行狀態密切相關。如果將FAIOp運用于EOP體系中將有如下兩種選擇:

延用FAIOp原來的“非自支持”設計理念，FAIOp與EOP穿插使用，這種情況下，需重新設計FAIOp與EOP規程的接口，修改EOP規程，并需要重新研究在EOP體系中FAIOp的運用策略。

參考EOP規程設計理念，將FAIOp設計為自支持文件，即火災事故情況下，獨立運用FAIOp將機組帶到后撤模式，這種情況下需大量根據EOP規程調整FAIOp規程。

4.設計驗證、安全審評及進度

FAIOp和I4D規程均是EDF成熟的設計，它們分別應用于SOP體系和EOP體系，其設計均得到了法國核安全局(ASN)的認可，并經過了設計驗證和工程實踐。

通過以上論述可以看出，如果將FAIOp運用于EOP體系中，FAIOp內容需作大量的修改，同時要借助于大量的基于EOP的支持性研究。這項工作在國內外均無任何經驗可談，如果將其應用到具體工程中，必須經過設計驗證和國家核安全局的認可，過程中存在許多不可預料的因素，由于FAIOp與SOP規程之間聯系緊密，并不是一個獨立的火災情況下的處理規程，因此能否將FAIOp規程進行整改以符合EOP編制原則、滿足進度要求并適用于工程實踐，目前還是一個未知數。

四、結語

方家山核電工程是我國完全自主設計的第一個百萬千瓦級壓水堆核電工程，因此，方家山核電工程技術方案在滿足“采用新技術，應用新標準”的同時，必須成熟可靠，以避免不必要的潛在風險。

本工程消防設計以嶺澳核電站一期工程為參考電站，并參照嶺澳核電站二期工程已經實施的消防改進，進行消防設計。但鑒于EOP規程在本工程中的使用，消防事故規程必須做出調整。如果采用方案一，即參考嶺澳一期工程中消防事故處理的模式，會導致業主編制消防行動卡數量增加并存在運行偏差的可能性;如果采用方案三，即將FAIOp從SOP中剝離出來應用于本工程的EOP，首先要研究EOP設計原理，其次要對FAIOp與SOP的接口進行逐一核查，同時找出與EOP的合理接口，并調整FAIOp內容以適應EOP的編制原則，此項工作需消耗大量的人力、物力進行相關支持性研究，且其過程中存在過多未知因素，因此不能保證在缺乏相應技術支持的條件下此項工作能順利完成。

綜上所述，雖然I4D規程并不是一個完美的消防事故規程，但考慮其與EOP規程的兼容性，且在法國核電站有工程應用的實踐，建議在本工程中采用方案(二)，即引入I4D規程。但是，由于I4D規程在國內核電站沒有應用的實例，具體實施中除了需要積極同相關行業進行技術交流外，還應針對本工程開展進一步的研究。

參考文獻:

[1]Design and construction rules for fire protection in PWR nuclear power plants RCC-I，Revision 4，October 1997，EDF

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