核電廠通風系統放射性物質屏蔽功能的設計

徐海龍 嚴立子

（1．福建寧德核電有限公司，福建 寧德 352000；2．中廣核核電運營有限公司，廣東 深圳 518000）

在一個壓水堆核電站中，通風系統的屏蔽功能是利用“動態屏蔽”的原理實現的，即通過氣流的流向達到控制放射性氣溶膠的流向的目的。根據不同的屏蔽設計需求，而將分成三類：①負壓類；②正壓類：③防氫爆炸。

1 負壓類動態屏蔽

負壓類通風的目的是使高放射性風險的區域相對于低放射性風險的區域保持相對負壓的狀態，這樣的設計保證一旦某些房間管道或容器發生放射性釋放，也會被抽吸、經碘吸附器吸收。其基本模型是負壓+碘吸附器，其中，負壓的涵義代表的另一個名詞，就是氣流流向，風要從邊界外向邊界內流動。要建立負壓，就必須保證區域邊界內的抽風量＞邊界進風量。所以，即使有放射性釋放，也一定會使放射性氣溶膠僅僅經過唯一允許的碘吸附器回路排放。另外，該“唯一允許的碘吸附器回路”上有放射性探測儀表監測，放射性監測儀表可設置報警和高放射性連鎖停止排風功能，還可以經由該儀表估算放射性釋放量，進而評估對環境影響。這個典型的系統構成如圖1所示。

圖1 負壓類動態屏蔽交流

值得一提的是核電廠的核輔助廠房通風系統，它有雙重負壓的設計理念：①使核輔助廠房整體保持負壓；②使碘風險房間與非碘風險房間相對負壓。這樣設計能保證核輔助廠房內的放射性均能被核輔助廠房通風系統上的碘吸附器吸收，從而降低排放到大氣內的放射性。簡圖如圖2所示。

圖2 輔助廠房通風系統

因此，負壓系統的放射性屏蔽功能=氣流流向邊界內+碘過濾器。核電廠技術規范對負壓通風的碘排風功能的功能進行管理，相關功能的設備不可用時，限時對其維修。

2 正壓類動態屏蔽

負壓類動態屏蔽的功能是保證邊界內的放射性物質不溢出，而正壓類動態屏蔽的功能是不讓放射性物質進入邊界內。實現的方法與負壓系統相反，就是出風量＜進風量。典型的就是主控室空調系統/安全注入和安全殼噴淋泵電機房通風系統。主控室保持微正壓的作用是防止事故發生后大氣中的放射性物質不進入到主控室，對主控室人員造成放射性傷害，從而能在更長的時間內控制反應堆狀態。對于目前我國的核電廠群堆廠址來說，這點尤為重要，廠址內一個堆發生放射性釋放，如果某個主控室邊界（可居留區）的正壓情況不良，就會導致本堆/其他堆的主控室人員受放射性照射而發生非預期操控失誤等問題而影響核安全。

安全注入和安全殼噴淋泵電機房通風系統的功能是在安全注入泵/安全殼噴淋泵運行期間，保持這些泵電機房間的正壓，防止放射性物質進入這四個房間。這四個房間周圍廠房是負壓狀態，而安全注入和安全殼噴淋泵電機房通風風機即使不啟動，由于其系統的開式設計，也能保證相對周圍房間的正壓。這四個房間除了安注系統/安全殼噴淋系統電機之外，還有很多的安注系統/安全殼噴淋系統閥門的電動操作機構。閥門未設計這四個房間，但是操作機構（電動頭和手輪等）都設置在這個房間。保證在事故情況下對可能的閥門故障進行手動干預，能提高安注系統/安全殼噴淋系統的可用性時間，緩解堆芯/安全殼的破壞的嚴重程度，降低放射性釋放量。

3 防氫爆

主要指的安全殼大氣監測系統的氫氣復合功能。反應堆失水事故（LOCA）時，安全殼內氫氣濃度升高，如果濃度過高將導致氫氣爆炸，對安全殼結構完整性造成影響。氫氣復合可以降低氫氣濃度防止發生氫爆，進而保證實體安全殼的放射性屏蔽功能。

4 結語

（1）核電廠通風系統的動態屏蔽功能分為正壓和負壓兩種，主要是通過對進出風量控制廠房邊界內外的相對壓力，達到控制廠房邊界的氣體流向的作用。

（2）負壓的動態屏蔽功能=氣流流向邊界內+碘過濾器，相對負壓狀態破壞或碘過濾器故障，都是動態屏蔽功能降級或喪失，需要通過核電廠技術規格書進行管理。

（3）正壓動態屏蔽都是為了保護邊界內人員免受放射性照射的目的，進而達到人員能夠正常操控反應堆/專設安全系統閥門的功能，緩解事故，降低放射性影響。

鑒于動態屏蔽的重要性，應該對氣流方向或正負壓狀態進行連續實時監測，調研國內的核電廠通風系統，部分電站通風系統的正壓或者負壓狀態無相應的儀表指示和監測、控制，需要從設計上進行改進，以達到對放射性的屏蔽功能，保證工作人員、環境、社會的安全。