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核電機組火災響應及火災規程的應用

文檔作者：魏艷輝蘇德頌任歷文檔來源：大亞灣核電運營管理有限責任公司		點擊數：	更新時間： 2021年09月23日
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旦應用塞 日
Doi：l0．3969／j．issn．1671-1041．2013．06．014
核電機組火災響應及火災規程的應用
置 麥用
魏艷輝。蘇德頌，任歷
(大亞灣核電運營管理有限責任公司，深圳518124)
摘要：法國早期核電廠設計時考慮了各個區域的消防滅火的要求，側重在消防滅火的影響，而火災對機組控制的影響考慮
不多。法國核電廠在采用SOP(狀態導向法事故處理規程)后，對電站的消防進行了重新考慮，考慮了火災對安全或者安
全相關系統影響，并因此設計了新的電站規程(DOIS~[1FAIOp)，提升了電廠在火災時的響應水平，改善了績效。本文分
析法國電力公司(EDF)電廠火災響應規程的發展過程、分析其轉換的條件以及帶來的優勢，對比了國內嶺澳核電廠二期
(簡稱LAII)實施的過程和經驗，給出國內核電廠實施相關改進的建議。
關鍵詞：核電廠；火災響應；DOIS；FAIOp；機組控制；改進建議
中圖分類號：TM613 文獻標志碼：B
Fire response and fire fighting procedure application in NPP
W EI Yan—hui，SU De—song，R_EN Li
(Branch ofOSL，Daya Bay Nuclear Power Management Company，Shenzhen 518124，China)
Abstract：Earlv designed French nuclear power station considered only protection measures against fire．and fire extinction was
accomplished by fire fighting action sheet．Later when EDF made its emergency operation procedure transition from EOP(Event
Oriented Procedure)to S0P(State Oriented Procedure)．Furthermore，measures including engineering modification together with
associated unit contro1 procedures(D0IS and FA10P、were studied and integrated into S0PThese helped to improve fire fighting
response while enhancing the performance．The article analyses and contrasts the development process．condition．and sub—sequentia1
advantage between EDF and LingAo II Nuclear Power station，and provides some modification arrangement for domestic NPR
Kev WOrds：NPP；fire response；DOIS；FAIOp；uint control；engineering modification recommendation
0 引言
各國核動力電廠發生事件總結中得 的運行經驗表
明，火災及其影響對安全或者安全相關系統易造成損害。
在核電廠防火設計過程中，盡管設計上采取了措施保證
火災情況下對安全功能的保護，但是對于某些安全防火空
間，火災可能導致核安全相關系統重要功能紊亂，從而給
操縱員控制機組帶來困難。因此有必要對這些安全防火空
間在火災情況下的操作進行規定，幫助操縱員在火災情況
下安全有效得控制機組，避免事故后果擴大。
研究核電廠消防，不僅要考慮T業安全問題(滅火、
傷員搶救)，還應考慮核電廠帶核的固有特性以及火災對
核安全或者核安全相關系統的影響，制定好合適的文件指
引對受影響系統的控制，從而實現核安全控制的目的。
1 核電廠防火重要性和目的
火災對核電廠造成的損失很重大。統計數據表明，從
1965年至1985年，僅美國就發生了345起核電廠火災，從
1974年到1989年，直接損失在600萬美元以上的火災及核
事故共發生34起，直接經濟損失39．7億美元【 l。因此，核電
廠消防對保證核安全、T業安全和減少經濟損失很關鍵。
面對~[1Browns Ferrv等核電廠不斷發生威脅核電廠安全的
火災事件的事實及其所導致的嚴重后果，美國聯邦法規及
美國國家消防協會(NFPA)針對核電廠防火也提H；了更
加明確的要求 。我國的《核安全導則》中《核電廠防火
54 ElC Vo1．20 201 3 No．6
(HAD102／1 1)》規定了核電站防火設計需要達到二個基本要
求0”：保證火災時人員安全；保證安全停堆和排?堆芯余
熱并減少放射性物質釋放；限制導致機組長期不可用的影
響，以將火災造成的損失降至最低。
因此消防設計目的主要有三個：確保T作人員人身安
全；保證火災時或火災發生后核安全功能完成；限制那些
使核電廠設備長期不能使用的火災損壞事故。
2 法國核電廠消防管理
2．1 發展歷史
EDF在上世紀60年代引進美國壓水堆技術后，通過自
己的消化吸收形成了自己的技術。并通過多年的努力，不
斷創新和發展，形成了研究、設計、開發、制造、T程、
運營、燃料處理的一套體系。在早期EDF電廠的消防設計
中，主要考慮電廠的消防設施的可用性，在指引規程方面
集中在消防滅火行動卡上。后來，在事故規程深入研究
后，從EOP向SOP轉換。為了減少火災情況下人員干預隨
意性，規范指引電站運行人員控制機組，通過深入分析，
EDF編寫了與SOP規程配套使用的火災操作規程一FAIOp操
作規程，它規定r安全防火分區發生火災情況下操縱員應
采取的行動及幫助操縱員使用準確的執行SOP規程需要的
相關信息。本文對法國EDF核電機組火災響應及FAIOp操作
規程在SOP中的應用進干于I7總結如 1所示
器 麥
表1 EDF核電廠發展重要歷史狀態
年份 主要進展狀態
1970年 沒有火災防護導則
1980年 編寫RCCI (火災設計導則)
1985 偏差驗證和建議
l987 1989 EUp／A 建 吊砹組
1988 消防行動卡
l99l 運行規程(I4D)投入應用
l993 EDF開始編寫新的導則(火災)
l994一l998 火災工作組(FA10p設計研究)
2000 火災行動計劃和I4D集成
2001 編寫FAIOp導則和規程
2003 第一份FA10p規程應用于P4機組
l { {+ I l ? ， l l 脯芒 h I
1992
l指導性研究
[亟] -偏差措施
·
火災分區 ·研究 優先火災行動計 完整火災行動計
劃 劃
匭巫習 [·設困備選擇 ．僅電氣列 廠房A ·涉及核島所有
廠房
eJDT ．修改
[ 消防行動卡
·滅火方法 消防行動卡 新的火災分區
·現場消防行動卡
火災 F操I 無 (如果影響安全)
圖1 EDF核電廠消防發展關系圖
2．2 FAIOp規程的結構
一般一個機組根據安全系統的組成、供電、電纜走
線，經過分析之后，發生在指定區域內的火災，對機組的
影響具有某些特征，在控制上可以采取同一類的策略，就
將該相類似的區域劃定義為一個安全防火分區VFS。引入
安全防火分區的概念意義是，VFS內部的火災不能蔓延到
安全防火分區外部，而VFS~b部的火災也不能進入防火分
區內部，形成一定數量的分區。安全防火分區VFS分為安
全防火區SFS(帶物理墻的能防御火災一個半小時的安全防
火分區)和安全防火小區ZFS(帶或不帶物理墻的安全防火
分區) 】，分區劃分好后，針對每一個分區，編制對應的控
制規程，指引電廠人員控制機組。當前，法國核電廠事故
處理規程為SOP，對應安全或者安全相關系統所在的區域
的消防控制規程為FAIOp。
對每一個分區，一般有一張對應的區域火災機組控制
單，稱為RFI單，以RFI+nn(數字)的形式編碼。每個RFI
單結構一般包括初始診斷、預先行動、斷電計劃、不可用
功能、后備狀態五個部分。如表2所示。
2．3 消防控制規程執行
在機組應用中，針對發生的火災，需要根據是否是在
VFS、是否有合適的RFI單、熱工水力事故的主要規程是否
在執行的因素，選擇不同的控制策略，如圖2所示。主要考
慮三個原則：FAIOP只處理核安全或者核安全相關的區域
的火災，并且是預先設計了對應的RFI單；如果沒有合適
的規程，只能由電廠人員臨時根據其他可供參考的文件執
行；如果H{現疊加的情況，如同時出現熱工水力事故和火
災事故，則需優先處理熱工水力事故，火災可稍后處理。
2．4 引入FAIOP主要的工作
從上面分析可知，在早期的核電廠設計過程中，沒有
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日廑用塞 日
考慮火災出現后對安全和安全相關系統的影響所需的機組
控制問題，從而也沒有設計相應的火災下機組控制規程。
對法國這些老電廠，為了實現上述轉變，主要做了如下工
作：1)系統和電纜分析。由設計和施工部門提供安全和安
全系統的布置、電纜走線清冊等數據，交給負責火災分析
部門進行分析。2)影響后果分析。按照逐個區域、逐個系
統的方式，分析火災發生對這些受影響區域或者系統的影
響。根據受影響的情況考慮對應的策略。3)電纜重新布置
或者電纜包裹。根據上述分析結果，從優化策略控制的需
求出發，可能需要對一些電纜進行重新布線、孑L洞封堵，
部分電纜需要根據耐火時間需要進行包裹。4)編寫FAIO
規程，進行V&amp;amp;V(驗證和確認)，培訓，宣布投用。
表2 RFI單結構和注釋
RFI單主要結構 注釋
初始診斷。確定是否需要執行RFI單，是完整
執行RFI還是部分執行RFI。
預先行動。由丁火災導致某些不可用，斷電
室 不前后斷限一可備電的般先狀用計劃功態是期。操立能作即隔火后斷離行災動撤電相導 。關致 電不某氣可些盤用。功 ，能需不要可后用撤。期 協助規豐呈執行的佰息。火火日J能導致栗些小
其他協助規程執行 的信 息 可用的參 數，需要 的其它替代輔 助參數或 者
強制參數。即便執行完RFI單返回SOP規程，
這部分內容需要始終拿在手中作為參考。
圖2 火災診斷和火災規程使用流程
這種變更涉及大量的工作，需要投入人力、資源，涉
及不少改造工程。總的來說成本還比較高。當然，電廠實
施FAIOp后，在應對火災、保障核安全或者相關系統可用
性方面還是優勢明顯：減少了無規程控制的風險；根據薄
弱環節采取了改進措施；提升了運行人員的應對技能；提
升公眾對核電廠的信心；減少保險成本。
3 嶺澳二期火災處理規程
3．1 發展歷史
大亞灣核電站的參考電廠法國格拉夫林5、6號機組是
上世紀70年代末開始建設的，當時法國壓水堆核島設計和
建造規范一消防(RCC—I)系列規范還沒有出臺，防火設計
理念不完全成熟。盡管大亞灣核電站的設計遵照了RCC—I
EIC Vo1．20 201 3 No．6 55
日應 日
(1983版)~[IRCC—I(1987版應用)，這些法規中已經開
始考慮防火分區和火災共模分析，但核電廠防火體系尚未
建設完善，尚不能全面系統地進行防火分析和保護 0。
根據LAII項目建設的基本方針和要求，LAII以嶺澳
一期為參考電站，遵循“翻版加改進” 的設計和建造
原則，在嶺澳一期核電站消防設計的基礎上，積極參照
RCC—I 97版的適用部分進行改進 ’。同時滿足核安全導則
HAD102／11“核電廠防火” (1996年)的要求。常規島
消防設計執行GB50229- 1996《火力發電廠與變電所設
計防火規范》、GBJ16-1987《建筑設計防火規范》和
HAD102／11《核電廠防火安全導則》等國內規范和標準；
BOP(電站配套設施)部分執行GBJ16-1987《建筑設計防
火規范》、GNJ1— 1981《消防站建筑設計標準》等國內規
范和標準 J。
LAII核島廠房進行了完整的防火分區調整和劃分，新
的防火分區將覆蓋所有核島廠房，包括RX(核島廠房)、
LX (電氣廠房)、NX (核輔助廠房)、KX (燃料廠
房)、DX(柴油機廠房)、PX(泵站)和sEc(重要設備
冷卻水系統)廊道。LAII首次把火災事故管理納入事故規
程管理范疇，為了能夠編寫出有效的事故管理規程，在電
站設計中主要進行了以下工作：火災薄弱環節分析；電纜
分析；電纜包裹、分列隔離T作；火災規程導則和規程編
制；火災規程現場培訓和使用。
3．2 主要規程組成
每個電廠機組的系統分類是類似的，但是由于電纜走
線、電纜包裹、VFS~1分的情況不同，在FAIOp單的數量上
會存在較大差異。因為在法國采用FAIOp規程時，許多核
電站已經運行了幾十年，無法重新對電纜進行鋪設和防火
包裹，所以法國的火災規程操作單數量多，比較復雜。一
般而言，法國CPY每臺機組有約15張RFI操作單。LAII由于
進行了較大的改造，在設計和施T期間重新布置了部分電
纜走線，對多個受影響的電纜進行包裹，因~ERFI單大為減
少，三號機有5張，而四號機只有約7張左右，如表3所示。
表3 LAII RFI單子組成
編號 3號機 49機
1 幔，房FAIOp操作原則 Nx廠房FAIOp操作原則
2 RX； 房FAIOp操作原則 RX廠房FAIOp操作原iA0
LXI一房失去IP和IIIP的FAIOP I x廠3 房 失去IPfDIlIP的FAIOP操 作
操作原則 原則
4 A列全廠斷電FAIOP操作原則 A列全』一斷電FAIOP操作原則
5 B列全廠斷電FAIOp操作原則 BflJ全廠斷電FAIOp操作原則
6 4SFSWO590A安全 防火空f~FAIOp
操作原則
7 4SFSLO594A安全防火空間FAIOp操
作原則
3．3 LAIIf[：IEDF電廠的FAIOp主要對比
LAII和EDF電廠的FAIOp規程總體原則相同，但是因為
EDF電廠多建成時間較早完全改造困難，操作規程數量較
多；另外，LAII采用DCS技術后，電源的電壓等級、控制方
式發生了變化(如新增了220伏不間斷電源的LNP、LNG和
LNH，減少了48伏的LCA和LCB系統的負荷；此處英文字母
都是系統碼)，火災后果與EDF電廠也有交大差別，所以
56 ElC VO1．2O 201 3 No．6
器 麥旦座
部分火災規程與EDF電廠差別交大。
總之，LAII；~I法國核電UFAIOp主要差別如下：機組堆
型不同，設備在各個房間布置不同，電纜走線不同；LAII
火災分析后，對薄弱環節進行了處理，如雙路供電、包裹
丁作不同等；LAII采用DCS控制技術后，FAIOp規程采用紙
質規程，為方便規程的執行，設計了專門的畫面輔助操縱
員執行規程。
4 FAIOp使用反饋
法國在進行FAIOp應用后，在電廠的實際火災中有過
一些事件。典型的是法國碧耶(BUGEY)電廠事件。火災
發生時，機組在冷停模式，B列電源停電檢修，A列電源房
間起火，執行SOP規程，隔離A列電源，導致全廠停電。
此事故導致了I4D規程的產生(在FAIOp集成到SOP
后，I4D已取消，現在該經驗反饋內容已經反映到了DOIS
中)：在隔離A列前需要確認B列電源的可用性，如果B列
電源是停電的，則即便是火災發生在VFS分區，RFI單子編
號也適用該廠房，但對“RFI適用” 的測試仍然應回答是
“否” ，即不實施RFI單子XqAylJ進行斷電。
EDF后來改進TFAIOp規程，避免火災事件和機組有設
備檢修疊加時，不適當地執行FAIOp而影響機組控制。
5 結束語
法國核電機組將火災處理融入SOP事故處理規程中；
嶺澳二期核電廠作為國內CPR1000系列的首批機組，也進
行了類似改進，引入了相應規程。運行經驗表明，火災處
理與機組控制緊密結合起來后，可以提升電廠運行安全水
平、提升公眾對核電廠的信心。現有的國內核電廠，無論
是已經建成的或者擬新建的，應該考慮進行類似的改造。
在向FAIOp轉換中，需要做大量的丁作，包括T程改
造、T期損失、文件修改、人員培訓。需要按照項目的形
式，編制好質保大綱，按照流程控制，實現上述轉變。
另外，電廠設備改造巾電纜鋪設可能對火災危害性分
析結果產生影響，進而影~JFAIOP導則，需要電廠運營部
門和設計部門共同完成方案設計及規程升版T作。口
參考文獻
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【6】法國電力公司和法馬通公刮法國壓水堆恢電站防火設計和建造規
~[j(RCC—I)(第4版)[M]1997
『71王衛東，喬恩舉嶺澳核電站二期CPRI()()f】機組消防技術改進分析
lJIl大亞灣俊電，2()12，(3)：1 1—14
作者簡介：魏艷輝(1973一)，男，二[：程師，從事核電廠運行工作：蘇f~ ．(1975一)，
男，— 程師 事核電J 運行—_『==作；任歷(1 974)，高級T 師1人J＼事消防與T
業安全管理工作。
收稿日期：2013-08-16

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