核電站核島消防系統布置設計改進

張手琴 吳振峰 許克鳳

（中國核電工程有限公司，中國 北京 100840）

0 前言

核電站的消防設計執行 《壓水堆核電站防火設計和建造規則》（RCC-I 97 版）的有關要求，同時應滿足核安全導則HAD102/11“核電廠防火”（1996年）的要求。2004年4月18日頒布的新版核安全法HAF102 中提出進行火災危害性分析，以確定所需的防火屏障耐火能力。在“翻版加改進”的總原則下，核電站進行了一系列的技術改進，以增強預防和緩解事故的能力。這些改進項結合了新版HAF102《核動力廠設計安全規定》的要求，借鑒了運行核電廠的經驗反饋，體現了核電技術進步的要求，使核電站的技術安全水平和經濟指標等方面得到進一步的提高。

消防系統和相關消防設施是與核電站安全相關的重要輔助系統，是核安全設計的一個重要組成部分。

1 核島消防系統改進項簡介

核島消防系統即JPI 系統，是為核島的反應堆廠房、燃料廠房、核輔助廠房以及部分連接廠房可能發生的火災提供滅火措施的消防水系統，設置有消火栓系統、水噴霧系統及水噴淋系統。JPI 系統是與核電站安全相關的重要系統，要確保達到“縱深防御”的防火安全方針，即保證火災不會妨礙電站安全功能的執行，也不會顯著地增加放射性物質釋放到環境中去的危險，同時要把對人員及財產的損害減到最小。

消防系統的設計要滿足其系統功能要求，在布置上考慮輻射分區、人員通道和防火分區的影響。

1）由以往電站的運行經驗反饋，在燃料廠房的電纜匯集區域布置了非常密集的電纜，火荷載密度超出安全值，需要增加固定滅火系統，對安注系統和安全殼噴淋系統的電纜進行火災防護，從而對安噴泵進行保護；

2）在連接廠房布置的兩臺氣動泵和兩臺電動泵都屬于核安全有關的設備，有發生火災的危險，同時核電站內輔助給水泵的位置及數量都發生變化，人員通道的變化引起消防管道布置的變化，故此區域消防管線需要重新布置。

本文著重介紹這兩部分消防管道的布置設計改進。

2 燃料廠房電纜匯集區消防管道布置設計改進

根據RCC-I 97 版中2.5 節中規定，消防管的布置有幾點基本準則：

“A 和B 通道的噴淋、回收及排空系統作為整體全部按實體隔離準則布置。為此監控裝置不得監測屬于兩個不同通道的系統。

接自監控裝置下游管道的設計應做到：

——對于濕式或預作用滅火系統，應考慮噴水強度和使用面積。

——對于雨淋或水噴霧滅火器，應考慮噴水強度及設備或房間的面積。

監測裝置上游管道的設計應考慮上面確定的流量，并采用標準NFS 62-210（固定自動噴水式滅火設施）的計算規范，如果噴灑區不是一個防火區，則其流量應增加到相當于2 個消火栓的流量。如果是噴霧系統，管道計算應取噴淋區的全部流量。”

噴頭布置應做到：

1）噴頭不得互相噴淋；

2）噴頭不得噴淋通風防火閥和排煙閥；

3）障礙物（風道、管道、照明……）不得妨礙霧化；

4）應采取各種措施（設備接地、表盤及噴淋管等）確保噴淋后的清理工作。

在管道的布置上要注意：

①管道布置力求短直簡單，即減小阻力，也降低管材消耗；

②在管道設計中，要盡可能的使用標準管道管件；

③兩管件盡量避免直接對焊（不利于焊縫檢查）或兩管件之間焊縫距離過短（會造成熱應力疊加）；

④要考慮管道安裝空間、管線上閥門的位置及檢修、維護的可達性；

⑤要考慮管道承受的載荷及設置管道支撐（即管道支架的生根），也就是說管道盡可能的沿混凝土墻附近布置或沿樓板布置，且盡量平行敷設。

2.1 總體布置

此區域消防系統是全新布置，基于以上幾點要求，同時考慮電纜托盤的位置以及土建的布局，所有管道的走向要按照其執行的功能來定位，以達到最優消防效果。

按照系統圖的設計，消防水由安全殼外側的主管線分流至燃料廠房內的消防管線，進入人員疏散通道防火小區，故考慮把監測管線布置于此；經過防火墻進入防火小區內，沿著電纜托盤的方向進行管道布置。由于電纜托盤要進行防火封堵，同時有電纜的支架等布置，主管道不能插入兩排電纜托盤之間的位置進行消防，最終采用主管道沿著墻壁周圍布置，離電纜托盤的位置相對比較近，安裝噴頭的小管從主管伸出進入電纜托盤空隙處進行噴淋。

此區域內電纜托盤沿著連接區域靠墻成兩排布置，兩條消防管線與托盤有一定距離布置，噴頭從支管上安裝插入到電纜托盤空隙之間，一旦有著火跡象通過監控設施可實現及時噴淋。按照噴頭布置原則，在布置時噴頭成排布置，彼此之間的距離不能太近，以免互相噴淋。嶺澳二期項目中此區域消防噴頭采用普通閉式水霧噴頭，向上噴淋的方式布置，以防止消防水堵塞噴頭，不能進行噴淋。

2.2 監控設施布置

消防水系統管道內始終充滿壓力水，系統包括一個監控裝置、管網及噴頭。根據RCC-I 97 版中的布置原則，燃料廠房電纜匯集區監控設備布置在人員疏散通道防火小區，便于人員操作和檢查。

監控裝置的布置，包括手動隔離閥、水流指示器、定期試驗裝置等。隔離閥在正常運行情況下，是處于開啟位置，一旦閉式噴頭開啟，固定的滅火系統即投入運行，當水流量達到一定值時流量指示計即報警主控室，提示有火災發生。當火災被撲滅后通過手動關閉相應回路的隔離閥停止噴淋，待處理完火災的遺留問題后，開啟隔離閥，恢復系統設置。同時設置減壓孔板主要是將由消防供水系統的壓力減至滅火系統所需要的壓力；同時針對電纜橋架設置的消防系統，為了保證操作人員的安全，要設置電纜絕緣法蘭。為了便于人員操作，檢測以及維修的方便，布置的時候閥門、儀表等設備不要高于地面2m 位置。

3 連接廠房輔助給水泵消防管道布置設計改進

由于人員疏散通道設在在電氣廠房內，管道由分配水系統JPD 供水先進入電氣廠房，在人員疏散通道防火小區內布置監控裝置，一邊進入連接廠房氣動泵房間；一邊進入連接廠房電動泵房間，為其提供消防預防。火災后的消防水排至核島污水系統。

在布置上由于電氣廠房內管道非常復雜，要綜合考慮所有管道的布置情況，避免碰撞或影響按照參考電站布置的管道及其支吊架的安裝。盡量在靠近混凝土墻的位置布置消防管道，在連接廠房內有高溫的輔助給水管道，消防管道不能影響其保溫層的鋪設，噴頭位置的布置也要遠離高溫管道。

消防噴頭以及監控設備等同燃料廠房電纜匯集區的布置方法，要便于人員操作和檢查，同時可以保證人員的安全。

4 結論

在核電站的改進項設計中，防火分區是其非常重要的改進項，燃料廠房電纜匯集區消防設計和連接廠房輔助給水泵消防設計是在以往電站后期運行過程經驗基礎上提出的，管道布置的難度比較大。

新的防火分區工作對整個工程設計的影響面較大，同時在國內同類型核電站的設計管理中尚屬首次，具有一定的科研性質和不成熟性，在后續過程中要繼續進行檢驗，為以后的設計提供更有利的改進數據。

［1］RCC I 壓水堆核電站防火設計和建造規則[S].4 版.1997，10.

［2］HAD102/11.核電廠防火[S].

［3］HAF102.核動力廠設計安全規定[S].

［4］HAD103/10-2004.核電廠運行防火安全[S].

［5］900MW 壓水堆核電站系統與設備[M].原子能出版社.

［6］消防系統手冊[Z].2007，03.