核电厂的防火

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(一)核电厂防火指导思想

核电厂防火的目的，是采取一整套措施，制止火灾的发生，限制火灾蔓延扩大，减少火灾损失。最终达到以下5个目的：1．防止人员伤亡；2．避免和减少设备损毁和经济损失；3．避免和减少对生产连续性的影响；4．保持核安全功能的完整性；5．防止火灾、爆炸引起核泄漏、核扩散和核污染。

核电厂防火安全的指导思想是：“层层设防，万无一失，确保安全”，或称为“纵深防御”。根据这一指导思想，要达到以下三个目标：

1．预防火灾，防患于未然。

2．迅速报警，及时控制火势，及时扑灭火灾，最大限度地减少火灾损失。

3．核电厂的防火安全系统，必须设计成“以防为主，防消结合”，灭火设施完善，后备保护可靠，确保核电厂的安全。

消防安全系统的任何环节，也称之为分系统，其本身不可能是完美无缺的，同时还有诸多的不确定因素，况且也不可能都预见到。但是，层层设防中的每一个环节(分系统)，都应满足基本要求。同时，要加强重点环节的设防，使之能在一定程度上弥补其他环节已知的或未知的不足。

(二)核电厂防火措施

由核电厂发生的火灾事故可以看出，火灾爆炸后，不仅对电厂本身造成重大损害和人员伤亡，而且还会导致放射性物质释放至外环境，对环境和人类造成危害。因此，应采取可靠措施，防止火灾发生。

1．核电站的设计必须符合国际原子能机构制定的核安全规定和核安全导则，优化设计，提高核电站的安全可靠性。

2．提高核电站设备的制造和安装质量，严格制造、安装工艺，减少设备质量事故，防止火灾发生。

3．加强防火责任制和防火管理工作。

(1)从组织上落实核电厂的防火责任制。除核电厂的经理或厂长担任防火责任人外，由经理或厂长委派一名防火主任。经理或厂长和由他委派的防火主任，必须负责根据火灾危险性分析的结果进行定期的检查和整改。

(2)核电厂经理或厂长和由他委派的防火主任，必须对以下各项负责：
❶ 研究、制订并执行防火和灭火计划，并定期修订。
❷ 搞好各厂房的管理，把造成安全事故、生命财产损失的火灾可能性减至最低限度。
❸ 研究和执行全核电厂人员的应急撤退计划，并在必要时定期修订这个计划。
❹ 研究和监督执行焊接、切割的防火安全措施，并在必要时定期改进。
❺ 把吸烟和其他火源限制在指定的、加以重点管理的安全区内。
❻ 如必须拆去某些防火设备或系统，要事先拟定替换的防护计划，并认真实施。
❼ 核电厂发生火灾后，负责指挥灭火并对火灾进行研究，协调完成火灾报告。报告中应包括评论意见，提出正确的改进措施。
❽ 认真吸取国外核电厂火灾、爆炸和核泄漏的教训，改进设计和制造工艺，完善防火安全系统。

(3)对易燃液体和气体的储存、使用、处理，必须严加管理。这在核电厂管理程序中应有明确规定。

(4)对一些电器，如轻便的电炉及其他电加热器的使用，特别是在与安全有关的区域内使用，必须严加管理，在核电厂防火管理程序中应有明确规定。

(5)核电厂临时火灾荷载的减少和控制。

减少核电厂火灾荷载(可燃材料的数量)，其中包括固定荷载和临时荷载，是减少限制火灾潜在危险的重要一环。

核电厂防火主任须根据有关安全法规等文件，评估临时的火灾荷载。如果火灾荷载超出限制时，须适当增加工作人员和防火设备。

临时的火灾荷载必须受到管制，对额外的荷载要有额外的防护措施。根据临时的可燃物类型、数量和它们对核电厂潜在危险性的影响，或配备额外的手提式、推车式灭火器，或采取措施对这些区域加强值班和监护。

维修、更换设备或部件，改进系统设备等工作结束后，防火主任必须到现场检查，确认临时火灾荷载已从该区域撤离，多余的装置返回原位，检查结果必须写成报告，保留2年。

木材进厂区时，必须得到批准，而且必须经过加压浸透阻燃剂。

(6)认真开展防火检查工作。防火检查工作，必须由防火负责人或防火主任组织实施。防火检查内容和方式：
❶ 对火灾自动报警系统和自动灭火系统定期进行检查，发现问题，及时进行维修，并做好检查记录和维修记录。
❷ 定期开展全面的防火检查，消除火灾隐患。检查时必须使用预先准备好的清单进行核对检查。在正常运行期间，有些受控制区域(多辐射的区域)不能进入检查，可在反应堆加燃料时或运行中断时进行检查。
❸ 防火负责人或防火主任，必须每周深入重点部位进行检查，保证各项监控要求落实。在停堆大修期间，这种检查必须每日进行。
❹ 防火检查的记录和处理结果的文件，必须保留存入档案。

(7)核电厂的各级行政领导，对所有的工作计划进行审查批准时，都必须同时审查潜在火灾危险的评估。如果某项工作确有潜在火灾危险，必须采取专门预防措施，规定工作中的防火注意事项。

4．装设可靠的火灾自动报警系统。

(1)安装原则：
❶ 火灾自动报警系统必须做到：迅速探测到火灾的发生；确定火灾发生的地点；及时启动警报。
❷ 安装的探测器类型，应有准确地反映被监测的设备或隔间发生火灾时出现温度变化、火光、烟雾、燃烧气体等特殊现象。同时还要与接近的难易程度、环境、空气温度及湿度、电离辐射强度、腐蚀性气体、隔间通风方式等安装条件相适应。
❸ 核电厂的主控制室，无论在正常运行时还是换料检修停堆时，始终不间断地连续工作。火灾自动报警系统的控制屏应设在主控制室内。控制屏上显示探测装置回路及各个部件的主要状态信息，这些信息可以保证整个系统良好的运行状态。此外还应有整个火灾报警系统的声光报警信号和每个探测区各自独立的信号显示。在发生火灾的情况下，主控制室能对火灾情况作出准确的判断。

(2)安装方式：火灾探测器的安装方式有各间隔的普遍监视和具体危险点的重点监视两种：
❶ 各间隔的普遍监视。探测器均匀地布置，并且最好安装在间隔的天花板上。典型的区域有：电缆布线室、电缆通道、电缆竖井、控制室、计算机房和仪表间，有均匀分布火灾荷载的厂房等。
❷ 具体危险点的监视。探测器应靠近实际危险区设置，但也要把热气和烟的流动考虑进去。按具体危险点安装的监视部位有：热蒸汽管、油管、调节阀和控制设备的附近；汽轮机和发电机的轴承；气冷发电机轴密封件；主给水泵；继电器箱和开关柜；事故电源系统；油箱；油调节装置(过滤器、泵、除气设备)；辅助锅炉；柴油机；注油变压器；一次冷却剂泵的电动机——发电机机组；一次冷却剂循环机的电源和控制系统；事故和备用冷却系统的设备；过滤器设备；放射性废物设备(尤其是在燃烧或用沥青固化封装时)；反应堆厂房内电缆集中处。

(3)安装要求：
❶ 应当装有手动火灾报警和自动火灾报警双重报警装置。设有自动火灾探测器的区域，就地应设有手动火灾报警按钮，并同时在主控制室消防控制屏上显示报警。
❷ 在主控制室显示火灾报警信号时，在发生火灾的区域同时就地显示报警，以帮助消防人员迅速确定防火区内火灾突发位置。
❸ 采用有毒气体或窒息性气体灭火时，工作人员如进入就会有中毒的窒息危险，这些间隔门外应有局部撤离信号显示，以发出警告。
❹ 火灾自动报警系统应与专职消防队和当地公安消防队联通。
❺ 在一些重点区域，同时安装不同类型、型号的探测器，以增加火灾探测器的灵敏性和可靠性。探测器最好按1：1比例混合安装。用于自动灭火系统制动的探测器应通过一条双回路系统互联。集水阀的打开需要2个或多个探测器同时响应才能启动，以减少误动作的可能性。

5．限制火灾危险因素：

(1)选用设备时，尽可能少用能引起火灾的设备。

(2)选用材料时，尽量选用不燃或难燃材料和可燃性很小的材料。

(3)设备布置时，要避开输送易燃液体、可燃气体的管道，避开隔热板。在易燃液体管道、容器和设备附近禁止布设电缆。

(4)高温热体应采取良好保温措施，表面应包白铁皮。

(5)汽轮机油系统、发电机、氢气系统、变压器、电缆、电动机、照明、控制室等火灾预防措施可参看本书有关章节的内容，并提高安全防护等级。

6．限制火灾蔓延。

(1)根据火灾危险性，将核电厂分隔成若干防火分区，以便把火灾控制在限定的区域内。

(2)采取阻止火灾蔓延的措施。分别情况对电缆实施封堵、隔离、涂刷、包绕、水喷雾等措施。例如，电缆竖井不要超过6m，电缆托架每隔6m设一档防火间隔。

(3)使用不燃或阻燃材料和设备。

(4)变压器、电压互感器等充油设备及柴油储油灌应设置储油设施和挡油设施，并采取防止充油设备爆裂后油淌流到电缆或其他易燃物品上的措施。

7．预防泄漏和溢出油引起火灾。

(1)防止燃油与蒸汽管道、输入阀、汽轮机壳、再加热器、旁通阀、活动电源接头等高温热体或部件接触。可燃液体管道敷设应避免接近热部件和高温热体。油管应位于蒸汽管线下面。

(2)密封热装置部件的隔热材料应防止漏油和油雾渗入。因为吸附在隔热材料上的细油珠，由于氧化或催化作用，即使没有达到油的燃点也会起火。

(3)使用套装式油管路系统；采用集中并有严格防护的管路系统。

(4)将高压储油设备装入低压储油设备里。

(5)采用防爆油箱。

(6)选用适合于火灾爆炸环境的电气设备(如选用SF₆断路器等)。

8．预防漏气引起火灾。反应堆堆芯的燃料元件局部表面温度可能升高，当温度达到锆一水(反应堆冷却剂)发生反应的范围时，便产生氢气。同时，因金属材料腐蚀以及水的辐照分解也会产生氢气。这些在一回路系统产生的氢气，流过释放阀和储存箱时，可能发生泄漏并积聚在反应堆安全壳的大厅空间，形成与空气混合的爆炸性混合物。因此必须采取以下预防措施：

(1)电气设备的设计、安装和选型应符合《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》的规定。

(2)对危险环境，提供强制通风设施并保持良好通风。

(3)在反应堆安全壳内设置消氢系统(安全壳氢复合系统)，这是核电厂专门设置的四大安全系统(即：停堆冷却系统、安全注射系统、辅助给水系统和消氢系统)之一，以便及时消除氢气，避免燃烧或爆炸。

(4)装设氢气浓度连续测量自动报警装置。

9．安全壳(核岛)内防火措施：

(1)核电厂除必须按安全导则精心进行规划、布局外，安全壳的建筑耐火极限必须大于3h。

(2)在安全壳内发生火灾时的灭火行动应当同安全壳内通风系统、放射性气体、液体的排放和控制系统等总的要求综合起来考虑。灭火系统的运行不应损坏安全壳的完整，不应影响安全壳内与安全有关的系统和部件。

(3)与安全有关的并列设置的设备和电缆与其他部分之间，用不小于1．5h耐火极限的屏障隔离。

(4)消防供水系统贯穿安全壳的贯穿件是核电厂防火诸系统中仅有的核级部件，应满足安全壳隔离以及抗震Ⅰ类的要求。

(5)主泵机组应设有集油系统。泄漏出来的润滑油，通过集油管排放到有最大可能泄漏容量的封闭储槽里。其设计、建造和安装要求，应保证在正常运行或发生事故时，不会导致火灾，并符合抗震Ⅰ类的要求。

(6)主泵机组的润滑油系统在高温管附近的提升泵、管道溢流管、润滑油冷却器、注油排油管阀塞、油管法兰接头和润滑油箱等可能的泄漏点，要特别加以防护。润滑油系统应使用软管，防止硬管经受长期震动而发生破裂。避免用螺栓固定油管连接头，如不能避免时要采取措施锁紧螺栓。

(7)主泵和高温管道的绝热层外，应覆盖保护层以防止漏油渗入绝热层内引起火灾。同样，在维修后，应重新在绝热层外覆盖好保护层。

(8)每个主泵机组，都应设有固定的干管式喷雾系统，由主控制室控制启动。无论是自动还是半自动开启的水灭火系统，都要采取措施，避免误动作而造成危害。

(9)在停堆换料或检修期间，安全壳内由于增加了各种临时性的可燃材料和明火作业，引起火灾的可能性很大。这些可燃物有：控制和去除污染的用品；填木等建筑包装材料；临时电缆；焊接切割用的氧气、乙炔气等可燃气体。而这些临时性的可燃物不一定在火灾自动探测器有效监督范围内，也可能附近就没有灭火系统。因此除了按防火管理的程序监督控制这些临时性的火灾危险外，还要配备移动式的灭火器和其他消防器材加以防护。

10．辅助装置火灾预防：

(1)锅炉和其他用气体或油作为燃料的燃烧设备，应配备经过批准的防护装置。

(2)所有的高压装置，应配备经过批准的安全设施。

(3)充油变压器应装配性能良好的继电保护装置、器身保护装置、油保护装置和防雷保护装置。

(4)交流发电机应配备性能良好的继电保护装置、自动报警装置、监测和诊断装置。

(5)在建筑物内部只能使用无油断路器(使用空气、六氟化硫或其他不可燃液体的类型)或低油含量的装置。

(6)定期检查电源电缆接头和电气设备连接是否松动。接头松动容易导致局部过热；在持续压力下铝或其他软金属垫圈易变形，需经常重新拧紧。

(7)避免固定电源电缆的金属夹件上形成一个封闭的电气回路，以防止产生感应电流发热使附近可燃绝缘材料局部过热或著火，夹件最好选用不导电材料。

(8)吸附在活性炭上的衰减裂变产物，在一定条件下会导致炭床内温度增加，甚至达到和超过其自燃温度。因此应配备温度监控装置，当温度达到整定温度时应断开装置，隔离设备，用水喷雾系统冷却灭火。

(9)辅助装置的电气设备的设计、选型和安装均应符合防火防爆的要求。

11．装设符合安全要求的灭火设施。

(1)核电厂灭火的指导原则：
❶ 保证核电厂安全系统维持正常的功能。核电厂发生火灾，首先要满足安全系统的防火要求，尽量把火灾的后果控制在某一系统的范围内，使其余的安全系统仍能执行紧急停堆和排出余热等安全功能。如判定所有的安全系统已经或即将遭到破坏，必须至少保证有一个附加的系统能够执行上述功能而不受火灾的影响。
❷ 确保与核安全有关的设施的安全。与核安全有关的设备和区域，必须具有扑灭任何突发火灾的能力。一旦起火，务必在设施尚未遭到破坏、引发放射性物质扩散之前，启动固定灭火系统或组织消防人员灭火，力求快速扑灭，确保设施安全，以免后患无穷。核电厂在核燃料到达厂区时，必须采取严密的措施，以防止核燃料在储存和运输过程中受到火灾的影响。
❸ 消防组织必须精练，灭火设施必须可靠。消防人员必须经过良好训练，熟悉各种灭火设备，能运用各种灭火战术，同时熟悉核电厂的安全系统，以确保在指挥灭火作战和保证核电厂安全方面能处置得当。所有的消防设施，必须符合设计要求，保证可靠，特别是固定灭火系统，要进行充分的在役检查和在役试验。

(2)消防供水系统应完善可靠：
❶ 消防水池。如果消防水源来自消防水池，至少要设置2个水池，而且两池必须连通，能从任1个水池或同时从2个水池抽水。每个水池必须能隔开，以免发生泄漏时同时漏空。每个消防水池的储水量，至少要达到2h预期最大流量，即按人工消防水带流量加上喷水灭火系统中最大设计流量，再加上适当裕量来计算。同时，每个水池容量应不小于1200m³。消防水池应能自动并须在8h内注满。消防水水质良好，应为水库、江河、湖泊等天然水。不得用盐水、含盐潮水或者混浊水。供喷淋、喷雾系统用的水，还需经化学处理和附加的过滤，以确保杂物碎片和腐蚀产物不堵塞喷淋、喷雾系统。
❷ 消防水泵。必须设置备用消防泵。消防泵须有独立的控制设备，有独立的工作电源和备用电源及相应的柴油机驱动设备。在任何时候，都必须保证启动供水。消防泵房应有抗地震能力，地震不应影响消防泵的运行。消防泵的动力、控制、信号电缆应是耐火型的，敷设应符合安全防火要求。
❸ 消防水主环路。消防水主环路必须与厂用水及生活用水系统的管道分开。主环路各部分之间必须设置隔离阀门。这些阀门必须有可见的就地指示器，以指示阀门开闭状态。阀门的布置必须做到一个阀门的关闭不会引起任何一防火区的灭火系统完全丧失能力。室外总管应形成一环路，这样，可以从两个方面供水，环路中任何一段损坏都不会影响总管的工作。应配备有显示常开位置的局部分段控制阀门。固定灭火系统的启动，不应该过多地降低供水网系统的其余部分的压力。因为除了这些系统外，室内消火栓也接在消防供水管网中。在正常运行情况下，消防水系统应保持有水，以便随时扑灭发生的火灾而不需等待消防泵启动。为此，在核电厂较高的厂房上部，应设置有存50m³消防水的储水箱，靠重力供水。维修时，由同样容量的第二个储水箱保证正常供水。2个储水箱的实际存水量为100m³。通过止回阀将储水箱与环路系统连接，只允许水从储水箱流入系统。设置环形回路、隔离阀、通风阀和疏水阀，以便维修一些可隔离的管段而不中止对其他火灾危险场合的保护。
❹ 消防供水系统监测信号。消防供水系统在主控制室应有如下监测信号：消防泵在运行状态的显示信号；供电故障的报警信号；泵不能启动的报警信号；水位、水温和系统压力信号。
❺ 吸水管线的防震。吸水管线以及通向“核岛”直至环路隔离阀的加压输送管路(包括隔离阀在内)，都应设计成在地震时能维持其运行功能。设计地震震级应相当于厂址在历史上可能发生的最大地震级。

(3)消火栓。消火栓的布置，必须使所有防火区都在其保护范围内。必须根据需要设置装有消防水带和水枪的消火栓，以扑灭经火灾危险性分析确定的火灾。

对于核电厂厂区消防装置的布置，要求为厂房内部消防提供有足够数量的室外消火栓及其配套设备，以便在重大火灾情况下，由核电厂专职消防队和地方公安消防队进行灭火。

消防主环管上每隔75m设置一个消火栓。消防水带必须与核电厂内外消防设备相匹配。核电厂厂房内部每隔30m配备一个消火栓，并配备水带和多用水枪。视情况不同可以设置单接头，也可以设置多接头。

通向厂房的每根支管与消防水主环管应有单独的连接。每条支管应设置截止阀门。

反应堆厂房应配有主干管路，并在底层配置水泵接合器。如果消防水管贯穿安全壳，必须装配一只气密止回阀。

(4)固定灭火系统。核电厂的固定灭火系统，包括喷水灭火系统、雨淋灭火系统、水雾系统、二氧化碳灭火系统、卤代烷灭火系统。这些固定灭火系统的性能，应符合防火标准要求。

(5)手提式和推车式灭火器。整个核电厂还需配备足够数量和适当类型的手提式和推车式灭火器，放置在方便使用的位置。

(6)应配备防护器具，如防毒面具、防护服和剂量超限报警装置，以备急用。