核电站核岛消防系统布置设计改进

【摘 要】本文主要描述核电站内防火分区的变化要求，对引起变化的消防系统布置设计概括介绍了其改进的原因及变化，重点介绍了燃料厂房电缆汇集区和连接厂房辅助给水泵的消防系统管道布置设计的改进。

【关键词】防火分区；消防改进；管道布置

0 前言

核电站的消防设计执行《压水堆核电站防火设计和建造规则》（RCC-I 97版）的有关要求，同时应满足核安全导则HAD102/11“核电厂防火”（1996年）的要求。2004年4月18日颁布的新版核安全法HAF102中提出进行火灾危害性分析，以确定所需的防火屏障耐火能力。在“翻版加改进”的总原则下，核电站进行了一系列的技术改进，以增强预防和缓解事故的能力。这些改进项结合了新版HAF102《核动力厂设计安全规定》的要求，借鉴了运行核电厂的经验反馈，体现了核电技术进步的要求，使核电站的技术安全水平和经济指标等方面得到进一步的提高。

消防系统和相关消防设施是与核电站安全相关的重要辅助系统，是核安全设计的一个重要组成部分。

1 核岛消防系统改进项简介

核岛消防系统即JPI系统，是为核岛的反应堆厂房、燃料厂房、核辅助厂房以及部分连接厂房可能发生的火灾提供灭火措施的消防水系统，设置有消火栓系统、水喷雾系统及水喷淋系统。JPI系统是与核电站安全相关的重要系统，要确保达到“纵深防御”的防火安全方针，即保证火灾不会妨碍电站安全功能的执行，也不会显著地增加放射性物质释放到环境中去的危险，同时要把对人员及财产的损害减到最小。

消防系统的设计要满足其系统功能要求，在布置上考虑辐射分区、人员通道和防火分区的影响。

1）由以往电站的运行经验反馈，在燃料厂房的电缆汇集区域布置了非常密集的电缆，火荷载密度超出安全值，需要增加固定灭火系统，对安注系统和安全壳喷淋系统的电缆进行火灾防护，从而对安喷泵进行保护；

2）在连接厂房布置的两台气动泵和两台电动泵都属于核安全有关的设备，有发生火灾的危险，同时核电站内辅助给水泵的位置及数量都发生变化，人员通道的变化引起消防管道布置的变化，故此区域消防管线需要重新布置。

本文着重介绍这两部分消防管道的布置设计改进。

2 燃料厂房电缆汇集区消防管道布置设计改进

根据RCC-I 97版中2.5节中规定，消防管的布置有几点基本准则：

“A和B通道的喷淋、回收及排空系统作为整体全部按实体隔离准则布置。为此监控装置不得监测属于两个不同通道的系统。

接自监控装置下游管道的设计应做到：

――对于湿式或预作用灭火系统，应考虑喷水强度和使用面积。

――对于雨淋或水喷雾灭火器，应考虑喷水强度及设备或房间的面积。

监测装置上游管道的设计应考虑上面确定的流量，并采用标准NFS 62-210（固定自动喷水式灭火设施）的计算规范，如果喷洒区不是一个防火区，则其流量应增加到相当于2个消火栓的流量。如果是喷雾系统，管道计算应取喷淋区的全部流量。”

喷头布置应做到：

1）喷头不得互相喷淋；

2）喷头不得喷淋通风防火阀和排烟阀；

3）障碍物（风道、管道、照明……）不得妨碍雾化；

4）应采取各种措施（设备接地、表盘及喷淋管等）确保喷淋后的清理工作。

在管道的布置上要注意：

①管道布置力求短直简单，即减小阻力，也降低管材消耗；

②在管道设计中，要尽可能的使用标准管道管件；

③两管件尽量避免直接对焊（不利于焊缝检查）或两管件之间焊缝距离过短（会造成热应力叠加）；

④要考虑管道安装空间、管线上阀门的位置及检修、维护的可达性；

⑤要考虑管道承受的载荷及设置管道支撑（即管道支架的生根），也就是说管道尽可能的沿混凝土墙附近布置或沿楼板布置，且尽量平行敷设。

2.1 总体布置

此区域消防系统是全新布置，基于以上几点要求，同时考虑电缆托盘的位置以及土建的布局，所有管道的走向要按照其执行的功能来定位，以达到最优消防效果。

按照系统图的设计，消防水由安全壳外侧的主管线分流至燃料厂房内的消防管线，进入人员疏散通道防火小区，故考虑把监测管线布置于此；经过防火墙进入防火小区内，沿着电缆托盘的方向进行管道布置。由于电缆托盘要进行防火封堵，同时有电缆的支架等布置，主管道不能插入两排电缆托盘之间的位置进行消防，最终采用主管道沿着墙壁周围布置，离电缆托盘的位置相对比较近，安装喷头的小管从主管伸出进入电缆托盘空隙处进行喷淋。

此区域内电缆托盘沿着连接区域靠墙成两排布置，两条消防管线与托盘有一定距离布置，喷头从支管上安装插入到电缆托盘空隙之间，一旦有着火迹象通过监控设施可实现及时喷淋。按照喷头布置原则，在布置时喷头成排布置，彼此之间的距离不能太近，以免互相喷淋。岭澳二期项目中此区域消防喷头采用普通闭式水雾喷头，向上喷淋的方式布置，以防止消防水堵塞喷头，不能进行喷淋。

2.2 监控设施布置

消防水系统管道内始终充满压力水，系统包括一个监控装置、管网及喷头。根据RCC-I 97版中的布置原则，燃料厂房电缆汇集区监控设备布置在人员疏散通道防火小区，便于人员操作和检查。

监控装置的布置，包括手动隔离阀、水流指示器、定期试验装置等。隔离阀在正常运行情况下，是处于开启位置，一旦闭式喷头开启，固定的灭火系统即投入运行，当水流量达到一定值时流量指示计即报警主控室，提示有火灾发生。当火灾被扑灭后通过手动关闭相应回路的隔离阀停止喷淋，待处理完火灾的遗留问题后，开启隔离阀，恢复系统设置。同时设置减压孔板主要是将由消防供水系统的压力减至灭火系统所需要的压力；同时针对电缆桥架设置的消防系统，为了保证操作人员的安全，要设置电缆绝缘法兰。为了便于人员操作，检测以及维修的方便，布置的时候阀门、仪表等设备不要高于地面2m位置。

3 连接厂房辅助给水泵消防管道布置设计改进

由于人员疏散通道设在在电气厂房内，管道由分配水系统JPD供水先进入电气厂房，在人员疏散通道防火小区内布置监控装置，一边进入连接厂房气动泵房间；一边进入连接厂房电动泵房间，为其提供消防预防。火灾后的消防水排至核岛污水系统。

在布置上由于电气厂房内管道非常复杂，要综合考虑所有管道的布置情况，避免碰撞或影响按照参考电站布置的管道及其支吊架的安装。尽量在靠近混凝土墙的位置布置消防管道，在连接厂房内有高温的辅助给水管道，消防管道不能影响其保温层的铺设，喷头位置的布置也要远离高温管道。

消防喷头以及监控设备等同燃料厂房电缆汇集区的布置方法，要便于人员操作和检查，同时可以保证人员的安全。

4 结论

在核电站的改进项设计中，防火分区是其非常重要的改进项，燃料厂房电缆汇集区消防设计和连接厂房辅助给水泵消防设计是在以往电站后期运行过程经验基础上提出的，管道布置的难度比较大。

新的防火分区工作对整个工程设计的影响面较大，同时在国内同类型核电站的设计管理中尚属首次，具有一定的科研性质和不成熟性，在后续过程中要继续进行检验，为以后的设计提供更有利的改进数据。

【参考文献】

[1]RCC I压水堆核电站防火设计和建造规则[S].4版.1997，10.

[2]HAD102/11.核电厂防火[S].

[3]HAF102.核动力厂设计安全规定[S].

[4]HAD103/10-2004.核电厂运行防火安全[S].

[5]900MW压水堆核电站系统与设备[M].原子能出版社.

[6]消防系统手册[Z].2007，03.