中國示范快堆BN800水消防系統介紹

李長江

(中國原子能科學研究院快堆研究設計所，北京 102413)

0 引言

快堆是快中子反應堆的簡稱，屬于第四代堆型的核電站，快堆是當今唯一現實的增殖堆，所以快堆又稱為快中子增殖反應堆。目前世界上有美、俄、英、法、日、德、印等國建造過功率不等的快堆核電站，中國早在20世紀60年代中后期就組織快堆技術的基礎研究，作為863計劃的20 MW電功率的中國實驗快堆也于2011年正式并網發電。中國示范快堆BN800(內陸濱河電站兩個機組)的預先設計文件也于2010年由俄羅斯圣彼得堡核動力設計院完成。安全是核電的生命，核電廠的消防又是影響核電安全的重要因素之一，下面就簡單介紹一下BN800的水消防設計中的相關內容。

1 俄方主要的設計法規依據

CП 5.13130.2009消防系統消防信號裝置和自動滅火裝置設計標準和規范。

НПБ-110-03需要配備自動滅火裝置和火災自動報警裝置的建筑物、構筑物、房間和設備。

2 廠址的消防供水

2.1 總則

示范快堆核電廠消防供水系統統一用于兩臺機組并保證以下幾個方面的功能:所有廠房和構筑物消火栓的外部防火;所有廠房和構筑物消火栓的內部防火;用水—泡沫噴射器對火災時的汽輪機廠房金屬框架進行冷卻;向輔助廠房和構筑物自動水消防裝置系統供水;維持正常運行工況下動力機組主要廠房和構筑物自動消防裝置系統內的壓力;在電纜開始安裝前的電纜間和向容器供油的注油設備的水消防自動裝置的提前供水(包括動力機組主要廠房);向移動消防車注水(包括最大設計地震在內前發生的地震強度)。

2.2 外部消防水管網

1)兩臺動力機組的消防供水系統包括:兩組消防泵組;兩個生產水和消防供水貯水容器;消防供水外網;消防供水內網。

2)消防泵組主要位于消防、生活飲用和生產水供給聯合泵站。在廠房中安裝有兩臺消防泵(一臺運行，一臺備用)和保證維持消防供水系統壓力的三臺生產供水泵(一臺運行，二臺備用)。消防泵和穩壓泵分別從兩個生產和消防供水貯水容器中進行吸水。

3)用于兩臺機組的備用消防泵組(一臺工作，一臺備用)和壓力保持的備用泵組(一臺工作，一臺備用)位于1號機組工藝水泵站內。

4)兩個消防泵組在現場相互分隔，并且獨立向消防供水外網供水。備用消防泵組只在位于消防、生活飲用和生產水供給聯合泵站廠房內的主要消防泵損壞時使用。在兩臺動力機組正常運行時，生產供水泵保證消防水管網的正常壓力，并保證最先10 min內(消防泵啟動前)內部消火栓的工作。在主要消防泵站損壞時所有功能移交給位于1號機組工藝水泵站內的備用泵組(遙控啟動)。

5)生產、消防供水容器中貯存100%備用水，用于兩臺機組所有廠房和構筑物的內、外部消防，輔助廠房和構筑物房間和設備自動消防裝置以及1號，2號機組汽輪機廠房覆層框架冷卻裝置工作。在容器中同樣考慮用于動力機組主要廠房和構筑物中電纜間和注油設備自動消防裝置的提前輸入的水量。

火災后應在24 h內保證消防備用水的恢復。

6)為計算消防管線系統，同時火災數量取一次，火災熄滅時間為3 h。消防供水系統外網水的壓力為0.6 MPa～1.0 MPa。

7)抗震方面，消防供水系統部件具有不同的分類:貯水容器、其啟動和向移動消防裝置供水的管道和閥門屬于抗震Ⅰ級，以便保證發生包括最大設計地震在內的地震時消防設備注水的可能性;消防泵、生產泵、其啟動上的管道和閥門屬于地震Ⅱ級，以便保證發生包括設計地震在內的地震時系統工作的可能性。

8)保證用正常運行供電系統對消防管線系統帶電驅動的元件進行供電。消防、生活飲用和生產水供給聯合泵站的消防泵的啟動:自動——在輔助廠房裝備水消防自動裝置的房間里火災報警啟動時;遙控——1號機組主控制室(備用控制室)，2號機組主控制室(備用控制室);就地安裝核電廠共用構筑物泵和閉鎖—啟動裝置。

備用消防泵的啟動:遙控——1號機組主控制室(備用控制室)，2號機組主控制室(備用控制室)，中心控制站;就地安裝泵的閉鎖—啟動裝置。

所有消防泵的啟動考慮中心控制站遙控以及就地裝配。

9)消防供水系統外網為兩臺機組共用，鋪設在地下，直徑為100 mm～400 mm的環形鋼管，備有完全加強的防腐絕緣。在管道連接到泵處，在廠房和構筑物出、入口處，在地形改變特別大的地方或者消防管道敷設方向有巨大改變的地方考慮軟連接，允許管道端部角度和縱向位移。鋼維修閥門和消火栓安裝在由鋼筋混凝土組合部件組成的井中。井從外部做水絕緣防護以保護地下水。環網消火栓的布置保證廠房和構筑物在該系統的可靠保護范圍之內。沿公路布置消火栓，距人行路邊緣距離不大于2.5 m，距廠房外墻不小于5 m。

2.3 內部消防水管道

1)主廠房和輔助廠房消防供水系統內網為直徑50 mm～200 mm的鋼管，沿墻和在管井內明設，以便檢查和維修時接近。檢修閥門為鋼制，帶有長20 m的水龍帶和直徑為50 mm和65 mm的消火栓安裝在消防箱內，箱內可放置手動滅火器。消火栓優先安裝在出口處、樓梯間、前廳、廊道、過道和其他經常出入的地方，并且其布置不影響人員疏散。

2)從消火栓到內部消防管線的水消耗量和水流量將根據俄方相關規范的規定進行確定。

3)為了火災時冷卻汽輪機廠房覆層鋼架，使用水—泡沫噴射器，其安裝在汽輪機廠房覆層鋼架的低層標高上，從每側相互對立。鋼架火災時冷卻裝置啟動方式包括:相應機組主控制室(備用控制室)遙控;就地安裝閉鎖—啟動裝置。裝置工作時間符合火災滅火時間，為3 h。

3 設備和房間用水噴霧自動滅火裝置

3.1 自動水滅火裝置系統用于輔助廠房和構筑物

1)輔助廠房和構筑物自動水滅火裝置系統設置位置:所有輔助廠房和構筑物中的電纜間;位于開關站區域上的成套六氟化硫配電裝置、自藕變壓器和備用啟動鍋爐房變壓器。

2)輔助廠房和構筑物自動水滅火裝置系統是不影響安全的正常運行系統，并屬于4級。消防供水系統元件具有不同的分類。

3)該系統供水源為貯水容器和消防供水系統泵站。系統由供水、飲用水和分配管道組成。為了電纜間滅火，設置帶有噴水器的自動消防水裝置，作為閉鎖—啟動裝置使用電動閥門，系統的延時啟動時間不超過3 min。

4)輔助廠房和構筑物自動消防水裝置的啟動設定為:在被保護房間自動火災報警啟動時自動;在自動火災報警、其他變壓器氣體和擴散保護信號啟動時自動;人員常駐控制室遙控;就地安裝閉鎖—啟動裝置。消防裝置的自動啟動避免向幾個滅火方向(被保護的房間)同時供水，同時保留向其他方向供水閥門遙控的可能性。自動工況下火災滅火的計算時間為10 min，此后裝置自動斷開，遙控進行重復啟動。消防管道系統的帶有電驅動的元件保證從正常運行供電系統進行供電。

5)系統供水、飲用水和分配管道設計為由直徑25 mm～200 mm的鋼管制成，在廠房限值內管道沿著墻、在樓板下并且在管井明設，便于檢查和維修的可接近性。另外，要求系統設計滿足當地抗震要求。

3.2 用于主要廠房和構筑物的水自動滅火裝置系統

1)機組主要廠房和構筑物水滅火自動裝置系統用于:機組主要廠房和構筑物電纜間滅火;組合式超高壓變壓器和自身需要備用變壓器滅火;充油設備室滅火。

2)該系統是具有重要安全性的標準使用系統，并且屬于3H等級。發生火災時保證核電廠安全消防要求要考慮:備用安全重要性系統(元件)保證在火災過程中和火災過后實現其設計的功能;用防火隔離墻對工藝設備、電纜、管路通風管進行實體分割，避免火災同時影響安全重要性主、備用設備。考慮到火災負荷的強度，選擇火險區邊界的耐火極限，并保證在發生火災的區域內進行隔離。主要廠房和構筑物水滅火自動裝置系統屬于抗震性等級Ⅱ級。

3)對于每組機組考慮單獨安裝主要廠房和構筑物水滅火自動裝置系統。每組機組系統包括:配有儲水罐的自動消防水泵站;控制樞紐;引水管路、給水管路和分配管路。每個泵站安裝有兩組泵:兩臺自動消防泵(一臺運行，一臺備用);兩臺穩壓泵(一臺運行，一臺備用)。在正常使用工況下，通過現場消防管路系統實現該系統中壓力保持。在地震作用達到消防保護的情況下，1號，2號機組主要廠房和構筑物自動消防水裝置系統壓力保持泵自動啟動。

使用兩個儲水罐作為每座消防泵站的消防供水源。在每個儲水罐中保存100%的水儲量，用于對隔間或設備進行自動滅火，30 min內具有最大理論消耗量。通過現場消防管路系統恢復儲水罐內消防水儲量不超過24 h。

4)對于電纜室和充油設備室內的滅火，使用帶有噴淋管式噴水器的自動水滅火裝置，對于變壓器滅火，使用帶有漸開線式噴水器的水滅火裝置。使用電動閘閥作為截止啟動裝置。系統延時啟動時間不超過3 min。系統能動源元件供電使用正常可靠的供電電源。

5)自動水滅火裝置啟動方式如下:保護房間內火災自動報警裝置動作時——自動啟動;火災自動報警裝置和變壓器氣體和差動保護信號動作時——自動啟動;從主控室(備用控制室)相應控制盤上遙控啟動;在截止啟動裝置就地。

滅火裝置的自動啟動排除了向保護房間多個方向上同時供水，同時還保留了遙控啟動其他方向閘閥的可能性。自動工況下火災滅火設計持續時間為10 min，遙控進行第二次啟動。水儲量保證裝置工作30 min(3次啟動，每次10 min)。

6)引水管路、給水管路和分配管路系統設計使用直徑為25 mm～300 mm鋼管加工。引水管路從泵站引至設置有自動水滅火裝置的廠房，它們被露天鋪設在隧道管路上，確保進入檢查和維修。引水管路、給水管路和分配管路在廠房內沿墻、樓板下及豎井通道內敷設，確保可以進入檢查和維修。維修的鋼制閥門適用于抗震Ⅱ級。

4 模塊式細水霧自動滅火裝置系統

1)依據柴油發電機站房間和設備保護部頒發標準文件，考慮到優先實現安全功能，預計使用模塊式細水霧自動滅火裝置。模塊式細水霧自動滅火裝置系統應該保證保護房間發生火災時按容積或局部按容積進行細水霧填充。系統組成包括:模塊式細水霧滅火裝置;滅火劑中央供給管路;細水霧噴水器;特型零件。

2)模塊式細水霧自動滅火裝置應該按照俄方相關規則匯編要求設計。為了安裝系統應該對適合于具體保護對象或同類對象組的專門技術條件進行詳細分析。

3)模塊式細水霧自動滅火裝置系統應該是標準使用系統，并屬于安全等級4級。細水霧滅火裝置模塊和管路應該屬于抗震等級Ⅰ級，并在地震作用不大于最大設計地震條件下保持自己的工作性能。

5 結語

目前國內還沒有成文的關于快堆設計方面的法律法規或規范性文件，BN800作為從俄羅斯引進的示范堆型還有別于引進商業堆的經驗做法，所以BN800的初期設計是完全按照俄羅斯的水消防規范執行的，部分內容與目前國內相關規范有出入。相信隨著快堆工作在中國的推進，與快堆相關的各方面法律法規體系也會及時跟進。

［1］中國原子能科學研究院.中國示范快堆工程預先設計文件——消防安全報告［R］.

［2］徐 銤.第四代核能系統和快堆［Z］.

［3］GB/T 22158-2008，核電廠防火設計規范［S］.