某三代核电厂核岛消防系统设计探讨

 某三代核电厂核岛消防系统设计探讨

王喜龙1 ,叶礼2

1万纳神核控股集团有限公司 314300

2中国核电工程有限公司华东分公司

摘要：核电厂的消防系统特别是核岛厂房的消防系统作为整个核电厂纵深防御体系中的重要环节，在维护核电厂运行安全方面起到十分重要的作用。本文以某三代核电机组为研究对象，指出了其核岛消防系统的构成及功能，从多方面探讨了具体的设计特点，望能为此方面设计研究提供一些思路。

关键词：核电厂；核岛消防系统；设计

1.某三代核电厂核岛消防系统概述

某三代核电厂的核岛厂房所采用的消防系统主要由两部分构成，分别是灭火系统、消防供水系统，其中，针对消防供水系统而言，由两个子系统组成，其一为核岛消防水分配系统，其二是核岛消防水生产系统，所起到的功能为将能够满足压力、流量的消防水提供给核岛厂房当中的各个灭火系统；而对于灭火系统来讲，其依据不同的保护区域被划分成多个子系统，如核岛电缆沟消防系统、核岛消防系统、安全厂房消防系统及柴油发电机厂房消防系统等。

核岛厂房不同灭火系统相对应的保护范围为：针对电气厂房消防系统而言，其主要为电气厂房、人员通行厂房提供保护；对于柴油发电机厂房来讲，其主要为柴油发电机厂房提供保护；安全厂房消防系统主要为左右两个安全厂房提供保护；核岛电缆沟消防系统主要为抗震电缆沟（核岛厂房室外）进行保护；核岛消防系统为反应堆厂房、废物厂房、核燃料厂房及核辅助厂房等提供保护。从消防系统保护的具体区域上来分析，核岛消防系统主要有如下特点：（1）从辐射分区层面来考量，保护的区域都是控制区；（2）在保护区域范围内，聚集有许多安全级设备、电缆。在整个核岛厂房灭火系统当中，核岛消防系统有着最广的覆盖面，并且所保护的对象多为与安全紧密相关的设备、电缆，此些如果发生火灾，会严重影响到核电厂的运行安全。因此，做好消防系统的安全设计工作，尤为重要且必要。

2.核岛消防系统构成及主要功能分析

2.1两级水喷雾灭火系统

在整个核电厂当中，反应堆冷却剂泵为其关键部件，同时还是核安全当中的一级设备，所起到的主要功能为使核电厂一回路的冷却剂强迫循环，把反应堆所产生的热量向蒸汽发生器进行输送，上充泵是核安全二级设备，同时还是为核电厂落实重要功能的核心设备。需要指出的是，无论是反应堆上充泵的润滑油管路当中，还是却剂泵的管路当中，均含有许多的润滑油，因而有着较大的火灾危险。依据《核电厂防火设计规范》的基本要求，且与同类型核电厂的设计经验相结合，将两级水喷雾灭火系统设置在反应堆冷却剂泵与上充泵上，以此来提供保护。系统的核心部件为隔离阀、除盐水箱、CO2加压装置及水雾喷头等。针对水喷雾灭火系统来讲，其一级水源来源于除盐水（除盐水箱中），如果被保护设备出现火灾情况，此时的CO2加压装置会即刻驱动，借助CO2气体把除盐水输送至消防管网当中，实施喷雾灭火操作。为了使整个操作变得更加安全，若除盐水没有能够将火灾扑灭，可将隔离阀（相连于核岛消防管网）打开，借助消防水（核岛消防管网中）实施灭火。

2.2开式中速水喷雾灭火系统

针对此三代堆型核电厂而言，所采取的是双层安全壳设计方式，并且在双层安全壳环形空间相对应的贯穿件区域当中，聚集由许多的动力电缆，因而有着较高的火载荷密度。对于此类有着较大火灾危害性的区域，可进行开式中速水喷雾灭火系统的设置。在系统当中，分别进行了开式喷头、熔断阀的设置，对于熔断阀来讲，其一般会设置于被保护区域内，单靠1个熔断阀便能够同时对多个喷头进行控制，并且还可依据电缆桥架的走向情况来进行喷头、熔断阀的布置；另外，还需指出的是，熔断阀的启动方式较多，通常可由借助双路火灾探测系统进行联锁启动，或者在就地模拟盘启动。由于具有多样化的启动方式，故有助于系统启动可靠性的提高。

2.3闭式水喷淋灭火系统

在核废物厂房、核辅助厂房当中，一些区域存在电缆集中的情况，因而有着较大的火载荷密度，由于其多数是测量电缆、控制电缆，可依据相关规范且结合既往设计经验，进行能够实现自启动的闭式水喷淋灭火系统。

2.4碘吸附器灭火系统

碘吸附器是整个核电厂通风系统当中的关键构成，其能够将排风、工艺废气当中的放射性碘有效去除掉；另外，由于碘吸附器内含有许多的活性炭，故有着较大的火灾危害，依据《核电厂防火设计规范》的相关要求，如果碘吸附器当中存在活性炭装载量超标的情况，可进行水淹没装置的设置，即将消防进水管道设置在碘吸附器的上方，并把常闭隔离阀设置在消防管道上。如果碘吸附器出现火灾，此时，操作人员在火灾现场可借助消防水龙带（消火栓自带）连接于接头，且将隔离阀打开，为碘吸附器注水进行灭火；另外，由于在碘吸附器上有视镜这一设置，故能够对碘吸附器当中的具体淹没情况进行细致观察。

3.设计要点分析

核岛消防系统乃是整个核岛厂房当中的关键灭火系统，依据核岛消防系统的功能及保护区域内的设备的具体情况与要求，在从如下方面来进行核岛消防系统的设计：（1）核岛消防系统的所有设备、管道均依据抗震Ⅰ类来进行设计。以《核电厂防火设计规范》为参照，核岛厂房消防系统当中的各类设备需要能够有效抗安全停堆地震，也就是核岛消防系统需要能够在震中、后确保功能正常。（2）针对那些有较大火灾危害的安全级设备，依据其运行的基本特性，挑选与之相适宜的灭火系统、灭火剂，最大程度降低灭火剂对被保护设备所产生的影响。如围绕核岛厂房当中的反应堆冷却剂泵与上充泵，设置专用于消防系统的加压装置、水箱等，为灭火系统的快速投运提供保障，并保证火灾初期用水安全，把除盐水当作灭火剂，最大程度降低消防系统对被保护设备所产生的不利影响。（3）参与安全壳隔离功能。因反应堆厂房当中有固定灭火系统、消火栓系统的设置，所以，消防管道需要贯穿于双层安全壳，而此类消防管道与阀门不仅需要执行常规的消防功能，而且还需要被当作安全壳压力边界当中的一部分，参与到安全壳的隔离功能当中，为严重事故后安全壳始终保持完整状态提供保障。

4.结语

综上，此三代核岛消防系统在满足我国现行消防标准规范的基础上，对国内压水堆核电的设计、运行经验进行充分利用，并且还依据核电站厂房布置的基本特点、工艺系统特点，成功设计出可靠、实用且安全的消防系统，为核电厂的始终安全、高效运行提供切实支撑。

参考文献：

[1]张禹，颜盼想.核电厂核岛消防系统雨淋阀控制的研究与改进[J].自动化仪表，2015，36（11）：53-56.

[2]李娜娜，刘刚，马国建，等.某三代核电站核岛长距离抗震电缆沟消防系统设计[J].给水排水，2016（0）：87-88.

[3]张手琴，吴振峰，许克凤.核电站核岛消防系统布置设计改进[J].科技视界，2014（22）：270-270，322.