核電廠電氣設(shè)備間火災(zāi)概率安全研究

董翰林

摘要：核電廠是我國重要工業(yè)基礎(chǔ)場所，應(yīng)避免其發(fā)生火災(zāi)、漏電等風(fēng)險(xiǎn)隱患。電氣設(shè)備間在核電廠中是較易發(fā)生火災(zāi)的位置之一，一旦發(fā)生起火事件，將會(huì)對(duì)核電廠帶來嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)、人員損失，不利于核電廠生產(chǎn)工作穩(wěn)定高效進(jìn)行。本文首先對(duì)設(shè)備間的火災(zāi)發(fā)生頻率進(jìn)行分析，探究起火特點(diǎn)及原因，并針對(duì)設(shè)備間的危害性因素概率建模，探討火災(zāi)序列演繹，最終做出對(duì)火災(zāi)條件概率的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，描述概率安全分析方法的應(yīng)用優(yōu)勢。

關(guān)鍵詞：核電廠;電氣設(shè)備間;火災(zāi)概率

引言：核電廠進(jìn)行火災(zāi)概率的安全分析，有助于核安全進(jìn)行消防領(lǐng)域介入的防護(hù)措施落實(shí)。隨概率論分析方式不斷深入，針對(duì)電氣設(shè)備間內(nèi)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)分析，有其一定分析特點(diǎn)，可采用概率論、確定論兩者結(jié)合下全新風(fēng)險(xiǎn)因素分析方法，將核電廠的火災(zāi)概率進(jìn)行有效評(píng)價(jià)。為確定核電廠防火屏障設(shè)備所需耐火性能，需要對(duì)該核電廠的火災(zāi)危害性進(jìn)行準(zhǔn)確分析，本文以PSA研究方式，作為保障核安全的分析方式。

1 設(shè)備間火災(zāi)頻率研究

進(jìn)行火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)定量化，需從火源起火的頻率數(shù)值作為出發(fā)點(diǎn)，而該項(xiàng)數(shù)值的得出，多取自核電廠歷年運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和由此建立而出的火災(zāi)數(shù)據(jù)庫，因此做好火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)定量，應(yīng)依據(jù)相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)辦法，選擇合適分析方法做出有效分析。在火災(zāi)分區(qū)中，應(yīng)將火災(zāi)頻率做以整體性考慮，對(duì)核電廠所發(fā)生的全部起火源進(jìn)行火災(zāi)頻率的數(shù)值得出。

核電廠的電氣設(shè)備間，其起火源包括兩種，一是固定火源、二是臨時(shí)火源，對(duì)該火災(zāi)場所進(jìn)行防火分區(qū)處理，并將該分區(qū)AF03設(shè)置為四個(gè)單獨(dú)的防火隔間，分別是B序列下的直流設(shè)備間、2個(gè)蓄電池間、儀表貫穿件間。不同的防火隔間，將會(huì)取得不同的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)概率結(jié)果得出，因此本文選擇蓄電池間作為主要分析對(duì)象，做出關(guān)于該隔間的火災(zāi)頻率計(jì)算。

對(duì)蓄電池間查閱該核電廠的火災(zāi)頻率，發(fā)現(xiàn)其通用的火災(zāi)頻率數(shù)值是1.96x10-4/（堆每年），機(jī)組數(shù)量為1.0，火源數(shù)量占整個(gè)核電廠的十一分之一，由此可知該蓄電池隔間的火源權(quán)重因子也為十一分之一，最終得出該蓄電池隔間固定起火頻率是1.78x10-5/（堆每年），另外考慮除火源因素外，火災(zāi)發(fā)生或由電纜、接線盒等位置產(chǎn)生，因此可得出該蓄電池間的總火災(zāi)頻率是1.25x10-4/（堆每年）[1]。

2 設(shè)備間危害概率模型

2.1火災(zāi)的序列演繹

火災(zāi)之所以對(duì)核電廠會(huì)存在較大風(fēng)險(xiǎn)危害，是因?yàn)橛锌赡軙?huì)對(duì)電纜設(shè)備發(fā)生短路、擊穿等情況，以此影響到整個(gè)電路系統(tǒng)發(fā)生動(dòng)作誤判，則有可能造成連鎖電路失效反應(yīng)。因此在動(dòng)作誤判之前，工作人員可采取切斷火災(zāi)當(dāng)前房間內(nèi)電源的方式，去進(jìn)行火災(zāi)預(yù)防，以此做好火災(zāi)的干預(yù)工作。

由此做出假設(shè)，如果工作人員切斷電源的速度比不上火災(zāi)蔓延到第二個(gè)房間或電路發(fā)生短路的速度，則該火災(zāi)危害行為發(fā)生。因此做出假設(shè)后，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，比較兩者概率比較，選擇合理計(jì)算序列。通過上述假設(shè)，設(shè)置兩個(gè)分支，當(dāng)電氣設(shè)備間的單個(gè)隔間火災(zāi)發(fā)生時(shí)，工作人員未及時(shí)切斷該房間概率分別是3.00x10-2/（堆每年）和5.91x10-2/（堆每年）[2]。

在本次分析中，防火分區(qū)的不同設(shè)置，將會(huì)引起直流電源下的B序列無效，而且火災(zāi)的非控制下，將會(huì)蔓延至C、D兩個(gè)其他序列，因此導(dǎo)致ADS閥門并不能發(fā)揮出原有性能，由此產(chǎn)生啟動(dòng)失誤或直接不可用現(xiàn)象。在本次分析中，因假定動(dòng)作失誤將引起回路破口始發(fā)的情況產(chǎn)生，所以分析出由兩個(gè)房間導(dǎo)致的火災(zāi)誤動(dòng)頻率是1.68x10-2/（堆每年）。

2.2主控室起火頻率

電氣設(shè)備間中，主控室一旦發(fā)生火災(zāi)，將會(huì)直接導(dǎo)致多防火隔間失去防火功能，造成核電廠電路的損毀階段，因此在電廠系統(tǒng)運(yùn)行中，應(yīng)對(duì)主控室的起火頻率做出分析。分析六種火災(zāi)場景，針對(duì)性對(duì)其進(jìn)行火災(zāi)危害性的分析。

第一類火災(zāi)場景，受到影響的始發(fā)事件是主給水的可用瞬態(tài)，因此而造成影響的核電廠功能，是喪失掉B序列電源的運(yùn)行能力，而第二三類場景中，始發(fā)事件分別為中破口、大破口事故，所影響到的功能也是將失去B序列電源;第四類場景，因主給水可用瞬態(tài)原因，可能會(huì)導(dǎo)致B、D兩個(gè)序列電源均失去運(yùn)行功能，第五六類場景因中破口和由于ADS操作失誤導(dǎo)致的大破口事件，也將會(huì)引起喪失B、D序列電源的結(jié)果。

所以針對(duì)主控室的分析可知，當(dāng)火災(zāi)并未蔓延到其他防火隔間時(shí)，則火災(zāi)的各項(xiàng)始發(fā)事件影響，只會(huì)影響到B序列的電源功能，而如果火災(zāi)將防火屏障突破，則蔓延到其他房間，將會(huì)影響到B、D序列的電源實(shí)際運(yùn)行功能。另外可以發(fā)現(xiàn)，由于ADS各級(jí)操作系統(tǒng)失誤，將大概率引起大破口事件發(fā)生，因此需要對(duì)ADS下的各級(jí)系統(tǒng)做出誤動(dòng)作防控，以防火災(zāi)瞬態(tài)事件發(fā)生。

3 火災(zāi)條件概率的風(fēng)險(xiǎn)

在火災(zāi)場景中，當(dāng)可確定該場景下的火災(zāi)發(fā)生條件后，便可就此準(zhǔn)確計(jì)算出火災(zāi)發(fā)生概率，經(jīng)過不同始發(fā)事件的影響，也將評(píng)價(jià)出各個(gè)場景下對(duì)系統(tǒng)各級(jí)設(shè)備的影響，本次采用核電廠的實(shí)際運(yùn)行功率下，做出工況內(nèi)部事件分析，將研究方法定為PSA模型，以此做出對(duì)火災(zāi)場景的CCDP計(jì)算。

研究方式建立在一級(jí)PSA建模基礎(chǔ)之上，由此設(shè)定出分析邊界條件，其中還包含了始發(fā)事件、系統(tǒng)等因素的考慮，通過計(jì)算CDF，可得出不同火災(zāi)場景下的CCDP。根據(jù)數(shù)據(jù)可知，通過火災(zāi)場景發(fā)生頻率、火災(zāi)場景條件堆芯損壞概率（CCDP）以及火災(zāi)場景最終導(dǎo)致的堆芯損壞頻率（CDF）各項(xiàng)數(shù)據(jù)，得出最終數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果。B序列電源電氣設(shè)備間火災(zāi)，將會(huì)導(dǎo)致的堆芯損壞頻率是1.42x10-9/（堆每年），該數(shù)值達(dá)到了核電廠火災(zāi)防控風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)要求，因此可以證明，采用概率安全分析方法，將會(huì)在核安全研究中，具備較大優(yōu)勢。

結(jié)論：綜上，電氣設(shè)備間的火災(zāi)發(fā)生頻率，將對(duì)核電廠的核安全有一定風(fēng)險(xiǎn)隱患，因此做出火災(zāi)頻率和火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)定量化的分析，保障核電廠電氣廠房防火安全。本文演繹了發(fā)生火災(zāi)事故時(shí)的序列，由此獲得不同火災(zāi)場景下的具體風(fēng)險(xiǎn)頻率，進(jìn)而經(jīng)由火災(zāi)的危險(xiǎn)性探究，可對(duì)核電廠各項(xiàng)設(shè)備的火災(zāi)場景進(jìn)行預(yù)判。使用PSA作為火災(zāi)模型，將得出堆芯損壞頻率，由此最終發(fā)現(xiàn)采用安全概率分析方式，能保證核電廠在安全狀態(tài)下進(jìn)行火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭夏培，方華松，張錦飛.核電廠環(huán)境因素對(duì)火災(zāi)探測器的影響[J].電力安全技術(shù)，2020，22（05）：40-44.

[2]史強(qiáng)，陳海英，胡文超等.核電廠電氣設(shè)備間火災(zāi)概率安全分析研究[J].核科學(xué)與工程，2018，38（05）：860-863.