核電站低洼廠房常見水淹原因及防范措施①

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(中核國電漳州能源有限公司,福建　漳州　363300)

從核電站建造開始，由于部分廠房處于地勢低洼區，低洼廠房水淹問題就一直存在，其原因多種多樣，但往往會造成重大的設備損失，影響工程的進度和電站的安全運行，甚至可能導致人員傷亡。即便是設計、建造技術及管理水平已相當完善的今天，低洼廠房水淹依然時有發生。

島事故后，為回應社會公眾對我國核電站防洪安全的關切，國家核安全局、國家能源局、國家海洋局、中國地震局采用聯合研究的方式，對我國沿海核電站受地震海嘯影響的可能性與風險進行了進一步復核。復核內容包括：調研中國周邊海域板塊邊界的馬尼拉海溝和琉球海溝性質特征；確定海嘯源參數；中國周邊海域海嘯堆積物的調查；計算可能海嘯對我國濱海核電站的影響。經過大量的現場取證和分析研究工作，并通過我國已建、在建核電站可能最大風暴潮與可能最大海嘯數值對比，發現每個廠址的海嘯增水位大大低于風暴潮。根據《濱海核電站廠址設計基準洪水的確定》(HAD101/09)可不參與洪水組合。

根據我國核電站防洪特點分析，海嘯不是影響廠址安全的主要問題，我國核電站防洪重點在陸域洪水，最不利的情況是陸域與海域疊加。從電站經驗反饋來看，除了惡劣的自然因素容易導致低洼廠房水淹外，其他設備、人因等問題也容易導致低洼廠房水淹。

從歷年國內外核電站發生的低洼廠房水淹事件看，無論堆型和機組所處的狀態如何，低洼廠房水淹問題時有發生，特別是機組處于建造、調試、移交接產階段，由于設備、設施、人員技能培訓及管理體系仍不完善，即使在同樣的不利外界環境因素作用下，低洼廠房水淹事件發生的概率更大。

核電站設計建造伊始就考慮了防低洼廠房水淹問題，雖然各核電站的相關技術方案可能有所不同，但是在低洼廠房水淹問題上卻可以找到很多可以值得借鑒和反饋的地方，通過類似的經驗反饋，可以增強我們對低洼廠房水淹事件后果嚴重性的認識，分析出各事件背后的原因，學習各電站所做出的改進措施及良好實踐，再結合自身電站所處的階段和技術特點做出相應的防范措施和預案，以提高核電站運行的質量和安全性。

目前國內在建或新建的多數核電站，其在技術方案和管理方式上與已建的大多數核電站具有很多的相通之處，所以在設計、建造、調試、移交接產等各階段針對防低洼廠房水淹問題應在同行業電站中進行積極探索，以求完善。

1　經驗反饋事件

本文中選取2個國內外近年來發生的低洼廠房水淹事件進行簡要描述。

(1)4KX廠房-6.7 m層被淹事件

事件描述：2015 年7 月4 日10：40 左右，某項目調試部進行TP3RIS53 試驗，啟動了3SEC/3RRI系統B 列(3SEC/3RRI 系統A 列長期正常運行)。11：55 左右，某建設公司機械隊伏某某班組人員在4K 廠房進行施工時，發現有水流入4KX 廠房-6.7 m，最終積水約70 cm 高。該建設公司立即采取應急措施進行排水，排查水源，同時通知該項目施工管理一部。排查發現3SEC 系統向3GS 溝內排水，3GS 溝內的水回流，通過3、4號機組的GS 聯通管溝溢流到4GS 溝內，而4GS 溝未投用，閘門未開啟，無法排水，而NF093、NF092 房間4號機組SEC 泵排水管未安裝完成，該處二次澆筑墻體也未施工，水從二次澆筑墻體缺口流入N190 房間管廊，由管廊中的電纜溝流入4KX廠房-6.7 m層，造成4KX廠房-6.7 m層的設備、管道、閥門、電纜等被海水浸泡。

事件后果：該事件造成4KX廠房-6.7 m層的設備、管道、閥門、電纜等被海水浸泡。經評估，4KX廠房受影響的設備處理時間約4.5個月，按照4號機組二級計劃B版，導致4號機組NCC、冷試延誤約41天。

原因分析：

1)某項目調試部在進行TP3SEC11重要廠用水系統泵組試驗前，未對3GS溝進行檢查，3GS溝內部存在的腳手架鋼管、模板、跳板等雜物將4號轉彎井的格柵大面積封堵；

2)某項目施工管理一部在2014年SEC泵帶載試車前，在確認“N區至CC井暗渠流道暢通”先決條件時，未對GS管溝進行全面檢查；

3)某項目施工管理一部、某項目調試部、監理公司等單位在8SEC0系統EESR(B)移交前的聯檢時，未對GS管溝進行全面檢查，未仔細對移交資料與ESP文件(ESP資料中包括GS管溝)進行核對；

4)某項目調試部發布的TP3SEC11重要廠用水系統泵組試驗的調試規程，“3SEC001-004PO泵啟動前檢查項目”中未包含“檢查GS溝”，實際也未檢查；

5)某公司暴某某班組在GS管溝中進行施工后，未做到“工完場清”，施工腳手架、零星模板等未清理，遺留在3GS管溝中；

6)某項目施工管理一部發布的《安裝竣工狀態報告——定義、內容及處理流程》和《安裝向調試移交活動的管理》程序中未明確GS管溝是按照廠房/構筑物還是系統的EESR流程進行移交。

(2)EDF Nogent/Seine電站MX廠房水淹事件

事件描述：2006年2月18日,2臺機組滿功率運行。晚上7點，CRF泵出口管泄漏，淹沒2號機組MX廠房底層。按照正常運行規程2號機組停機。2號機組泄漏出來的水經過廠房間連接通道流到1號機組。晚上10點，由于氣動給水泵停運(潮濕引起ADG和CEX調節功能異常)導致1號機緊急停堆。2臺機組MX廠房負4 m處的設備被1 m深的水淹了24 h，水淹也引起2臺機組RRI A列不可用。2月20日，2 臺機組穩定在NS/RRA運行模式。

事件后果：2臺機組MX廠房負4 m處的設備被1 m深的水淹了24 h，水淹也引起2臺機組RRI A列不可用。導致1號機緊急停堆，按照正常運行規程將2號機組后撤停機。

原因分析：

1)由于CRF廠房混凝土層密封處泄漏，而泄漏水壓將表面積為90 m2的混凝土表層抬高，引起與之相連的跟CRF BONNA管連接的豎井斷裂，導致2號機組MX廠房被淹。

2)2號機組泄漏出來的水經過廠房間連接通道流到1號機組。

2　原因分析

低洼廠房因其水平高度上的決定因素，較其他區域的廠房更容易被淹，從以往的大量低洼廠房水淹事件的分析可以總結得出低洼廠房水淹的原因是多方面的，大致可從三個方面分析：人的不安全行為、物的不安全狀態及環境因素。具體到每個事件中往往是前面三個因素的綜合作用，具體總結如下幾點原因：

1)從設備、設施建造、移交接產到系統聯調期間，各個環節屏障被突破。如,建造施工后未做到“工完收場”的規定；移交接產階段對相應設備、設施漏檢或檢查不到位；系統聯調規程中對系統設備啟動前后需檢查的事項不全，造成漏檢等；

2)從多個電站的管道漏水導致廠房被淹原因來看，經事后調查往往能發現設計標準與現場實際安裝施工情況存在出入，這將導致設備、設施無法完全實現設計所給予的功能；

3)被淹廠房低洼地段失去或不具備液位監視及自動排水功能。其根本原因可能因設計、供貨、施工等原因導致系統未移交或不可用；

4)系統、廠房監管單位對跑水風險估計不足。特別是為非重要、非敏感區域，雖安排了臨時排水措施及人員巡檢，但往往其執行的程度和頻率并不能滿足要求；

5)對于已有缺陷的排水設備、設施不可用信息未有效傳遞及推動處理；

6)系統調試、移交接產人員工作不到位，使閥門標牌錯誤突破層層屏障未被發現。

7)人因操作設備失誤，行為規范未得到良好實踐，導致水淹后果；

8)缺少被淹事故預想及相應的應急預案，險情應對倉促，擴大水淹后果；

9)人員技能不足，如,現操疏水操作不規范，操作時疏水閥開度過大，未考慮排水泵的排水能力，發現異常未及時關閉疏水閥；

10)低洼地有水淹的現場沒有配備合適的臨時排水設施，導致緊急排水無法實現；

11)對于固有的排水系統，地坑液位開關定值設置不合理：自動起泵定值太高，泵自啟動已淹沒操作平臺，導致打開疏水閥后操作人員必須立即撤離地坑，出現異常無法及時關閥；

12)排水路徑設計不合理，如電站污水系統與其他系統間溢流管線存在逆流倒灌風險；

13)機組安裝階段的開口、封堵管理不善，導致雨水/排水意外進入構筑物及廠房；

14)機組調試啟動階段，廠房及構筑物缺陷和遺留項較多，正式排水系統調試進度一般較為滯后，無法滿足日常及惡劣天氣下的排水需要；

15)同一排水點的冗余排水相關設備電源單一，只要這個上游電源失電將導致排水能力全部失去；

16)系統設計不合理，排水防淹能力差；

17)惡劣天氣下的巡檢和隱患排除工作不到位或未執行。

3　主要采取的措施

針對前面三個方面的因素及具體的事件原因，我們大概可在設計、建造、調試、移交接產等階段，在程序文件、人員管理、技能培訓等方面具體制定出措施。因此為減少核電站低洼廠房防水淹問題的出現，可以考慮以下幾個措施：

1)組織相關人員對現場安全文明施工管理程序進行宣貫，在施工階段做到“工完場清”等良好的工作習慣；

2)在EESR移交前，仔細審查移交資料，并與ESP文件進行仔細核對，避免涉及其他單位子項時遺漏檢查；

3)聯調階段，加強風險辨識，仔細檢查邊界，做好隔離，并將檢查步驟編制到調試規程中防止遺漏；

4)各單位日常加強對負責的區域進行巡視和監督，特別是無液位報警及自動排水區域要做到24h巡視；

5)全面分析隔離的管理程序，并在各運行值著重宣貫, 所有對設備的隔離規定, 必須嚴格執行，防止人因事件導致隔離失效而跑水、漏水；

6)設計方面對于管道承插法蘭安裝位置及與廠房構筑物包裹參數指標進行優化。施工方結合現場提出CR，由設計院確定施工方案；

7)對于未移交系統及廠房，其監視或自動排水功能不可用的，盡快調試至可用狀態，通過TOTO或TSI交給運行監視；

8)對自動排水不可用廠房采用臨時抽水等手段，并制定持續有效的管控措施，對重要廠房缺陷/臨時措施進行專項巡視；

9)制定、完善防水淹方案，包括梳理并定期更新防水淹薄弱點，準備及管理防水淹應急設施等。如為防止雨水進入，對GA/GB廊道的所有人孔和設備進行排查，并加裝蓋板；

10)工程和業主公司定期做防水淹應急演習，確保防水淹應急設施可用。

4　行業良好實踐

各核電站在防水淹問題上廣泛采用了大量的措施，避免了水淹問題的出現，本文根據某些核電站防水淹實體改進及電站經驗反饋中總結了兩個良好實踐的事例，具體闡述如下：

(1)核電站防外部水淹實體改進

核電站防水淹實體改進是某公司通過福島事故教訓總結、梳理出來的實體改進項，是基于福島核電站被海嘯水淹后引起全站失電導致核事故發生而提出的，其目的是通過加強對核安全相關廠房外部洪水的封堵，使核島廠房在受超過現有設計基準的外部洪水侵襲時廠房不被水淹，以便核應急響應和避免次生災害，從而提高核電站安全性。

本項改進的主要任務是對核島廠房可能進水的對外出口(含地下廊道)采取水密封(或其他措施加以改進)研究以及對泵房的外部水淹進行防護。

防水淹方案包括：封堵核島、泵房、應急柴油機發電機廠房首層水淹設防高度 0.4 m 以下的門、洞(某些核電站為0.2 m)；防止洪水通過地下廊道竄入核島、泵房、應急柴油發電機廠房。

防水淹措施包括：核島外門封堵，泵房地面封堵，DY地面封堵，DZ外門封堵，GA廊道吊裝孔蓋板封堵，GB廊道支溝與GB廊道主溝之間封堵，GB廊道與常規島之間封堵，9NX 廠房與GC管廊的接口孔洞封堵等。

具體改造方案示例如下：

1)地下廊道封堵方案：核電站主廠區管網較多，通過圖1可見，與核島、泵房連接的主要管網為GA、GB、GS、GC。

目前GA廊道設計能夠自防水，為保證洪水不通過GA進入核島廠房。需在GA與LX、PX連接處A段、J段設防水墻、防水密閉門，防止倒灌進GA廊道的水進入PX和LX。該墻可以跟防火墻一起考慮，結合布置。

圖1　某核電站主廠區主要管網布置圖Fig.1　The main pipe network layout of nuclear power plant

GB綜合廊道內的管道和電纜在極端外部事件導致水淹時，不會影響機組的安全停堆。僅需考慮在發生極端外部事件導致廠區被淹時，洪水不至從GB廊道進入核島導致核島被水淹。經初步分析，GB廊道防水封堵最簡單、有效辦法是采用水密封門隔離核島LX廠房、泵房與GB廊道相連的孔口。水密門尺寸，寬800 mm×高1800 mm，共3處(核島2處、泵房1處)。

GS為核島安全廠用水排放廊道，為有壓排放。到溢流井處排放水頭2～3 m，超過水淹高度1 m，可暫不考慮防水淹措施。GC為核島廢液排放廊道，在應急停堆情況下可不排放廢液，擬臨時封閉管廊出口以防外部洪水倒灌。

2)地面洪水防護方案：主要有要害區圍欄實體改造方案、沙袋臨時封堵方案、外圍護系統水密防護方案。

要害區圍欄實體改造方案包括：要害區圍欄實體改造、要害區開口封堵。其中要害區開口主要為交通出入口。可采取沙袋封堵、閘門封堵兩種方式。閘門設置又可采取門落地和掛起兩種方案，各有利弊，成本基本相當。

沙袋臨時封堵方案：由于可能最大淹沒高度為1 m，為地面簡易設防提供了可能。簡易設防擬采取的措施是用沙袋做成圍堰封堵核島對外開口和泵房一層內門與孔洞。為便于施工，核島廠房沙袋圍堰與廠房門保持距離1.5 m。泵房外圍護結構大多不具有耐水性，用沙袋封堵一層內門和孔洞十分困難，擬淹圍護結構周邊布置沙袋。

外圍護系統水密防護方案：圍護系統防護是最直接、有效的防水淹方式，利用核島、泵房外墻作為支撐，并使外墻上水淹高度以下的孔洞達到水密要求可以形成完整的防水體系。以泵房廠房門的水密改造為例：泵房外墻一般設計為壓型鋼板，不具備防水功能，需將外墻改造后再考慮門的水密改造。

以上實體改進僅適用于已建、在建電站的防水淹改造，從改造措施分析存在先后建設導致的防水接口整體性不太好、補充的混凝土墩構筑物顯得累贅、突兀等缺點。

(2)采購備用排水設施

某核電站屬于已建或在建電站，根據其他電站的防水淹經驗，采購大功率的備用排水泵、消防水帶、應急汽油發電機及應急柴油發電機，確保廊道地坑內的積水及時排除。

5　建議措施

目前，全國沿海地區正在興建多處核電站，無論是何種機型的核電站，其均存在低洼地被水淹的問題，特別在項目設計/建造/安裝/調試階段，建議采取以下的措施，以便對防止低洼地被水淹的問題進行全面考慮。

1)核電站在和工程公司談系統移交計劃的時候，要密切關注泵坑/管廊等地勢低洼區的排水系統要提前移交，最理想狀態是在設備安裝之前實現可用；

2) 核電站系統移交階段還未開始，可以通過優化移交接產計劃順序可以避免泵站被淹的現象再度發生；

3)在機組移交階段，即便是優化了移交接產順序，但也有必要編制大雨、洪澇等惡劣天氣導致泵站、廊道等廠房被淹的干預預案，以防止低洼地勢被淹，設備浸水；

4)核電站重要廠用水系統、循環水系統等水工藝系統移交時，均涉及水淹問題，系統首次進水或帶壓啟動時，有淹沒本機組的風險，所以有必要從EESR階段開始，就明確管理措施；

5)除了單機組的水系統，其他多臺機組共用的設備或系統在移交時應該考慮對另一臺機組的影響；

6)對于水系統與廠房構筑物關系密切的，明確工藝系統檢查及移交均應將附件配套相關的廊道、溝渠一并檢查，如明確重要廠用水系統排水渠EESR移交時納入系統一并檢查；

7)重要廠用水系統、循環水系統及其廠房或系統排污水系統等，首次啟動調試程序中，加入排水渠檢查的先決條件檢查；

8)對于已有缺陷的排水設備、設施應將不可用信息未有效傳遞，推動處理，建立一套完善的缺陷跟蹤系統，并設立缺陷過期提醒，完善對設備缺陷等級的程序規定，對于有水淹風險的設備缺陷應適當提高其缺陷處理等級，盡快恢復其可用性；

9)在低洼地有水淹的現場配備合適的臨時排水設施，可實現緊急排水，具體也應考慮電源的便捷性；

10)對低洼地坑液位開關定值進行排查，驗證其設置的合理性，應保證自動排水定值淹沒疏水閥等設備的操作平臺位置，這樣既保證了重要設備不被淹沒，也保證了人員緊急干預的可行性；

11)大部分沿海地區暴雨臺風天氣較多，需在廠房移交時，對排水系統進行檢查。并在有預報的臺風雷雨天氣，提前進行廠房排水系統的檢查；

12)建安期間，與工程公司共同制定廠房防澇措施；

13)在廠房移交接產時，重點檢查孔洞封堵情況、廠房疏排水系統及廠房防澇措施，如GA/GB廊道的蓋板、孔洞封堵、圍堰高等也需檢查；

14)對疏水系統不可用部分采用臨時抽水等手段，并制定持續有效的管控措施，對重要廠房缺陷/臨時措施進行專項巡視；

15)設計階段/建造/移交接產階段審查排水相關設備的上游電源的冗余性，避免電源單一；

16)新建核電站應按照縱深防御原則、綜合利用防、排、截、堵措施，在核電站總體設計階段就設計和優化全廠防水淹方案。