核電廠火災(zāi)共模點(diǎn)處理方法與成果

摘 要：在核電廠防火設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，研究開(kāi)發(fā)一種核電廠防火研究方法，通過(guò)多項(xiàng)措施系統(tǒng)地分析和處理了核電廠火災(zāi)共模點(diǎn)，研究取得的成果體現(xiàn)了核電廠消防設(shè)計(jì)的縱深防御理念，全面提升了核電廠的防火安全水平。

關(guān)鍵詞：核電廠；火災(zāi)；共模點(diǎn)

1 前言

通過(guò)世界核電廠多年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和目前掌握的分析技術(shù)證實(shí)，火災(zāi)不僅會(huì)影響到核電廠的正常運(yùn)行，導(dǎo)致機(jī)組停堆，使經(jīng)濟(jì)效益受到損害，嚴(yán)重情況下還會(huì)阻礙核電廠安全功能的執(zhí)行，甚至導(dǎo)致核安全事故，產(chǎn)生極為嚴(yán)重的后果和災(zāi)難。在世界核電運(yùn)營(yíng)史上，曾經(jīng)在核島和常規(guī)島廠房發(fā)生過(guò)多起大型火災(zāi)，不僅對(duì)核電廠的安全造成嚴(yán)重威脅，亦使核電廠遭受了重大經(jīng)濟(jì)損失。

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，核電廠防火設(shè)計(jì)技術(shù)日趨完善，然而隨著國(guó)際社會(huì)對(duì)核電廠的安全性能要求的逐步提高，世界范圍內(nèi)核電廠的安全標(biāo)準(zhǔn)也日趨嚴(yán)格，核電廠防火設(shè)計(jì)技術(shù)仍然需要不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，其技術(shù)本身仍有進(jìn)一步提高的空間。

因此，為了全面提升核電廠的防火安全水平，降低火災(zāi)對(duì)核電廠安全功能的影響，提高電廠的經(jīng)濟(jì)效益，本研究在幾個(gè)方面開(kāi)展全面而深入的分析，開(kāi)發(fā)一種核電廠防火研究方法，通過(guò)多項(xiàng)措施系統(tǒng)地分析和處理核電廠火災(zāi)共模點(diǎn)，并通過(guò)工程實(shí)踐驗(yàn)證了其成果的有效性。

2 研究方法

由于核電廠空間布局緊湊，設(shè)備和電纜布置復(fù)雜，一場(chǎng)火災(zāi)很可能造成執(zhí)行同一安全功能的冗余設(shè)備的不可用，引起火災(zāi)共模失效。因此，為了保證火災(zāi)發(fā)生時(shí)及發(fā)生后核安全功能的有效性，在國(guó)內(nèi)核電防火多年的設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，研究單位投入了大量的人力物力，歷時(shí)數(shù)年，在以下兩個(gè)方面開(kāi)展了研究工作：

a.通過(guò)實(shí)體隔離或空間隔離的方法，使得執(zhí)行同一安全功能的冗余設(shè)備不會(huì)在一場(chǎng)火災(zāi)中同時(shí)失效。

b.對(duì)于由于空間所限而無(wú)法進(jìn)行有效隔離的情況，通過(guò)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析和功能分析，對(duì)共模設(shè)備或電纜補(bǔ)充防火保護(hù)措施。

3 研究成果

為了系統(tǒng)的解決和處理火災(zāi)共模點(diǎn)，首先采用實(shí)體隔離或空間隔離等方法，對(duì)廠房?jī)?nèi)可燃物和安全重要物項(xiàng)實(shí)施有效防火隔離，避免火災(zāi)蔓延，消除大部分火災(zāi)共模點(diǎn)；然后對(duì)每個(gè)安全防火空間進(jìn)行共模分析并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)關(guān)鍵部件實(shí)施非能動(dòng)防火保護(hù)措施，徹底消除火災(zāi)共模點(diǎn)，確保火災(zāi)不會(huì)引起共模失效而導(dǎo)致機(jī)組正常運(yùn)行或事故工況下所必須的安全功能的喪失。

3.1 實(shí)體隔離或空間隔離

解決和處理火災(zāi)共模點(diǎn)的有效方法之一是通過(guò)實(shí)體隔離或空間隔離的方法（安全防火分區(qū)）將核安全相關(guān)設(shè)備及電纜的冗余系列劃分為不同的防火空間，避免一場(chǎng)火災(zāi)導(dǎo)致核安全功能的完全失效，以確保核電廠在發(fā)生火災(zāi)情況下能夠滿(mǎn)足實(shí)現(xiàn)安全停堆、提供排出余熱的手段，提高核電廠抗擊火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的能力。

本研究采用全新的防火分區(qū)劃分原則，防火分區(qū)范圍擴(kuò)展到整個(gè)核島廠房，不僅隔離了高火災(zāi)荷載設(shè)備區(qū)域，更加注重所有與安全相關(guān)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳感器和電纜的冗余系列的隔離。在工程實(shí)踐中，針對(duì)核島范圍內(nèi)的所有區(qū)域劃分了防火空間，兩臺(tái)機(jī)組共劃分了167個(gè)防火空間。

3.2 火災(zāi)共模分析

通過(guò)實(shí)體隔離或空間隔離措施，核島廠房安全功能的大部分共模點(diǎn)已經(jīng)被消除，但是由于設(shè)備布置和電纜敷設(shè)的復(fù)雜性，仍然有一部分遺留的共模點(diǎn)無(wú)法通過(guò)隔離措施予以消除。研究通過(guò)功能分析的方法，改進(jìn)防火設(shè)計(jì)當(dāng)中的薄弱環(huán)節(jié)，進(jìn)而徹底消除遺留的全部火災(zāi)共模點(diǎn)。并形成一套有效的火災(zāi)共模分析方法。

根據(jù)某核電工程的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)火災(zāi)共模分析，遺留的全部火災(zāi)共模點(diǎn)已經(jīng)予以消除，確保火災(zāi)不會(huì)引起共模失效而導(dǎo)致機(jī)組正常運(yùn)行或事故工況下所必須的安全功能的喪失，提高了核電廠防火安全水平。具體成果如下：

3.2.1 成果之一：通過(guò)功能分析未確認(rèn)共模點(diǎn)占比78%。某些核電廠只針對(duì)房間內(nèi)數(shù)量較少的一個(gè)系列電纜采取防火包覆的保護(hù)方法進(jìn)行處理，該方法簡(jiǎn)單粗放，不僅造成防火保護(hù)的高成本，也未取得良好的效果。

本項(xiàng)工作針對(duì)所有安全相關(guān)電纜和設(shè)備進(jìn)行全面、深入和具體的功能分析，在確認(rèn)不會(huì)影響機(jī)組安全的前提下，未確認(rèn)共模點(diǎn)占比78%，大量減少防火保護(hù)措施，有效降低成本。

3.2.2 成果之二：通過(guò)電纜托盤(pán)非能動(dòng)防火包覆消除共模點(diǎn)207處

通過(guò)火災(zāi)共模分析，確認(rèn)了22%的共模點(diǎn)，其中絕大部分通過(guò)電纜托盤(pán)段非能動(dòng)防火包覆的形式對(duì)安全功能進(jìn)行保護(hù)，確保火災(zāi)情況下的所有必需的核安全功能都能夠得到保證，提升了火災(zāi)情況下核電廠的防火安全水平。

3.2.3 成果之三：共設(shè)置三大類(lèi)51處非能動(dòng)實(shí)體防火保護(hù)裝置

非能動(dòng)實(shí)體防火保護(hù)主要對(duì)電氣柜、傳感器及電動(dòng)閥等電氣機(jī)械設(shè)備進(jìn)行防火保護(hù)。它主要包括封閉防火箱體、非封閉防火箱體、防火屏障和防火包覆幾種類(lèi)型，有效地保證了核電站安全功能的有效性。

4 創(chuàng)新性

通過(guò)與國(guó)內(nèi)外同類(lèi)研究的比較，本項(xiàng)研究成果在以下幾個(gè)方面具有顯著的創(chuàng)新性：

申請(qǐng)多項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利并獲得“核島廠房安全防火分區(qū)方法”發(fā)明專(zhuān)利；在國(guó)際上首次將核電廠防火設(shè)計(jì)與數(shù)字化分布式控制技術(shù)（DCS）和狀態(tài)導(dǎo)向法事故處理規(guī)程（SOP）相結(jié)合應(yīng)用于核電廠設(shè)計(jì)中；在國(guó)內(nèi)率先通過(guò)安全防火分區(qū)、火災(zāi)共模分析以及非能動(dòng)防火保護(hù)措施，系統(tǒng)地處理了核島廠房?jī)?nèi)的全部火災(zāi)共模點(diǎn)。

5 結(jié)束語(yǔ)

本項(xiàng)研究通過(guò)安全防火分區(qū)設(shè)計(jì)、火災(zāi)共模分析以及非能動(dòng)防火保護(hù)措施，系統(tǒng)地分析和處理了核電廠火災(zāi)共模點(diǎn)。研究中取得多項(xiàng)成果，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)多項(xiàng)空白。體現(xiàn)了核電廠消防設(shè)計(jì)的縱深防御理念，全面提升了核電廠的防火安全水平。

本項(xiàng)研究涉及專(zhuān)業(yè)多、范圍廣、實(shí)施難度大，已成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)運(yùn)行和在建的多個(gè)核電機(jī)組，工程實(shí)踐證明該項(xiàng)研究成果能夠全面提升核電廠的防火安全水平，取得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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作者簡(jiǎn)介：王樂(lè)（1979，7-），男，漢族，中國(guó)核電工程有限公司，工程師，主要從事核電廠防火安全分析。