一种用于核电厂的火灾危害性评估方法与流程

本发明涉及一种用于核电厂的火灾危害性评估方法。

背景技术：

1、根据《核动力厂运行防火安全》(had103/10-2005)中第4.1条规定：“在火灾危害性分析中应反映核动力厂在其整个寿期内的变动。在会影响防火安全的核动力厂任何修改以后、定期或按照国家核安全监管部门规定的时间，都应进行审查和更新火灾危害性分析。审查应包括可能会影响防火安全的核动力厂任何变动，如消防系统的变动，安全重要的核动力厂其他物项、厂房、构筑物的修改以及能影响防火安全的程序或工艺的修改，无论变动和/或修改是临时的或永久的。作为定期安全审查过程的一部分，还应审查火灾危害性分析，必要时要进行更新。一般认为，每五年至十年和在核动力厂有重大修改后进行这种审查和更新是恰当的。”

2、设计阶段的设计变更(den)、工程移交后质保期内的设计变更改造(dck)和机组运行后的工程改造等工艺改进都可能引入可燃物或者对安全级设备、电缆进行了修改，可能导致防火分区边界有效性无法保证或者火灾情况下机组的安全功能无法保证，进而带来火灾安全风险。需对其进行火灾危害性分析工作，确保核电厂的火灾安全水平不受影响。

技术实现思路

1、有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种用于核电厂设计变更和工程改造后的火灾危害性评估方法，对核电厂进行火灾危害性分析，确保核电厂的火灾安全水平不受影响。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：

3、一种用于核电厂的火灾危害性评估方法，包括如下步骤：

4、步骤1：确定核电厂的工艺改进是否针对核安全系统；

5、若是，则同时对核电厂内的防火分区进行火灾共模分析、评估火灾探测系统是否充分并进行耐火极限验证；若否，进行步骤2；

6、步骤2：分析工艺改进是否位于核岛或者核安全相关bop(电厂配套设施)厂房内；

7、若是，对核电厂内的防火分区进行耐火极限验证；若否，结束评估。

8、具体地，所述核安全相关主要包括放射性包容、反应性控制和堆芯余热排出。

9、根据本发明的一些优选实施方面，所述步骤1中的火灾共模分析的方法包括如下步骤：

10、步骤3：对核电厂内的防火分区进行火灾共模分析；

11、步骤3.1：确定工艺改进涉及的设备与防火分区内其他的设备是否相互冗余，若是，进行步骤3.2；若否，结束分析；

12、步骤3.2：分析防火分区内是否有潜在共模点，若是，进行步骤3.3；若否，结束分析；

13、步骤3.3：分析是否能够接受潜在共模点的功能分析的后果，若是，结束分析；若否，则确认存在共模点并进行步骤3.4；

14、步骤3.4：分析是否能够接受共模点的火灾风险分析的后果，若是，将共模点补充入共模点清单中；若否，在防火分区内增加防火保护措施。

15、根据本发明的一些优选实施方面，所述防火分区包括安全防火区、安全防火小区、人员疏散通道防火小区和非安全防火小区。其中，安全防火区是由耐火极限不小于1.5h的实体边界围成的防火分区，用于隔离冗余设备，预防共模失效。安全防火小区是由耐火极限不小于1h的实体边界或假想边界围成的防火分区。人员疏散通道防火小区用于疏散人员，以及提供消防队员或应急人员进入的防火分区。非安全防火小区是指所有对于核安全和人员安全均没有要求的房间。

16、根据本发明的一些优选实施方面，所述步骤3.1中，当工艺改进涉及的设备中至少有一个是与防火分区内布置的一个设备是实现相同的功能时，则工艺改进涉及的设备与防火分区内其他的设备相互冗余。在确定工艺改进涉及的设备与防火分区内其他的设备存在相互冗余的情况下，才进一步分析是否有新增的潜在共模点。

17、根据本发明的一些优选实施方面，所述步骤3.2中，按照以下准则识别潜在共模点：

18、准则a：存在属于保证安全功能的同一系统的多个冗余列的安全级设备和电缆；

19、准则b：存在属于保证安全功能的系统的一列安全级设备和电缆，还存在属于实现其冗余列安全功能所必须的支持系统；

20、准则c：安全设备由冗余的电气盘供电，并且多个安全设备有概率导致电气盘保护的选择性缺陷；

21、准则d：当发生火灾时，失效有概率导致事故或附加运行工况的设备，或者存在事故工况下保证必要安全功能的设备；

22、若满足准则a、b、c、d中任一个准则，则判别为存在潜在共模点。

23、根据本发明的一些优选实施方面，所述步骤3.3中，若所述潜在共模点在不同的机组状态下发生火灾会导致机组无法实现安全停堆功能，则不能接受潜在共模点的功能分析的后果，并且确认存在共模点。

24、根据本发明的一些优选实施方面，所述步骤3.4中，若所述共模点中存在可燃物，则不能接受所述共模点的火灾风险分析的后果；所述可燃物包括橡胶、油、电缆、电气柜和含油设备。如果潜在共模点的功能分析已被确认，则需要进一步进行风险分析，确认火灾风险分析后果是否可接受，当共模点中存在可燃物时，发生火灾会导致共模点同时失效，从而导致机组无法实现安全停堆功能，则该火灾风险分析后果不能接受。此外，防火保护措施包括：利用实体墙隔离、对电缆进进行防火包裹。

25、根据本发明的一些优选实施方面，所述步骤1中的评估火灾探测系统是否充分的方法包括如下步骤：

26、步骤4：评估火灾探测系统是否充分，若是，结束评估；若否，在所述防火分区内增设火灾探测器。本发明的一些实施方面，评估原有火灾探测系统是否充分是依据gb 50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》进行的。

27、根据本发明的一些优选实施方面，所述步骤1中的耐火极限验证的方法包括如下步骤：

28、步骤5：对核电厂内的防火分区进行耐火极限验证；

29、步骤5.1：确认工艺改进是否引入可燃物，若是，同时进行步骤5.2和步骤5.3；若否，进行步骤5.4；

30、步骤5.2：分析引入的可燃物是否导致防火分区火灾荷载密度超过400mj/m2，若是，则在防火分区内减少可燃物数量和/或增设固定灭火系统；若否，结束分析；

31、步骤5.3：分析引入的可燃物是否改变防火分区的pfg(可能发生整体火灾蔓延)或pfl(可能发生局部火灾)特性，若是，同时进行步骤5.5和步骤5.6；若否，结束分析；

32、步骤5.4：评估防火分区的固定灭火系统是否充分，若是，结束评估；若否，在防火分区内增设固定灭火系统；评估原有固定灭火系统是否充分也是依据gb 50116-2013《火灾自动报警系统设计规范》进行的；

33、步骤5.5：分析引入的可燃物是否会破坏防火分区边界的有效性，若是，在防火分区内减少可燃物数量和/或增设固定灭火系统；若否，结束分析；

34、步骤5.6：确认是否有被功能分析确认但未被火灾风险分析确认的共模点，若是，在防火分区内减少可燃物数量和/或增设固定灭火系统；若否，结束分析。

35、根据本发明的一些优选实施方面，所述步骤5.2的方法为：根据下述公式计算火灾载荷密度：

36、dcc＝∑mici/a

37、式中：cc为火灾荷载，dcc为火灾荷载密度，mi为各种可燃物质量，ci为与各可燃物相对应的燃烧热值，i为可燃物的类别，a为防火分区的地面表面积。具体地，火灾载荷的计算公式为cc＝∑mici，根据已计算得到的火灾载荷和防火分区的地面表面积即可计算得到火灾载荷密度。对于由多个隔间组成的一个防火分区，a等于多个隔间的地面面积之和，即a＝∑ai(i＝1，2，……)，此时该防火分区的火灾荷载密度又可称为平均密度。若将防火分区内某个隔间的火灾荷载除以该隔间的地面面积，即可得到该隔间的火灾荷载密度，将各隔间的火灾荷载密度进行对比，即可进一步得到该防火分区内的火灾荷载密度的分布。当所述火灾载荷密度大超过400mj/m2时，则需要在所述防火分区内增设固定灭火系统。当所述火灾载荷密度小于400mj/m2时，无需增设固定灭火系统，结束评估。根据rcc-i 97的要求，火灾荷载密度大于400mj/m2的房间划分为“限制不可用性防火区”或设置一个可用快速灭火的固定灭火系统。如果由于条件限制无法增设灭火系统，也可考虑采用防火包裹限制可燃物燃烧等方式。

38、根据本发明的一些优选实施方面，所述步骤5.3的方法为，按照以下情况判别是否改变防火分区的pfg特性：

39、情况1：有3个以上的长度大于3m且水平叠放的电缆托盘；

40、情况2：有2个以上的高度大于2m且垂直放置的电缆托盘；

41、情况3：有3个长度大于3m且水平叠放的电缆托盘，并且3个电缆托盘中的一个电缆托盘到房顶的距离小于50cm；一般地，以该3个电缆托盘中最高的电缆托盘距房顶的距离小于50cm进行判别；

42、情况4：存在油类可燃物，油类可燃物能够快速燃烧，没有延迟；具体地，参考华龙一号的工程实践，存在由电机、热力装置或汽轮机驱动的旋转设备的含油量超过25l或者房间内储存100l以上的燃油时，则认为满足pfg准则。

43、若满足情况1、2、3、4中任一个情况，则判别为改变防火分区的pfg特性。

44、根据本发明的一些优选实施方面，所述步骤5.3的方法还包括，按照以下情况判别是否改变防火分区的pfl特性：

45、情况1：至少有2个宽度为200mm且长度大于1m的次级电缆托盘，相邻的次级电缆托盘之间的水平间距小于1m；

46、情况2：至少有一个宽度为200mm且高度大于2m的次级电缆托盘；

47、若满足情况1、2中任一个情况，则判别为改变防火分区的pfl特性。

48、根据本发明的一些优选实施方面，所述步骤5.5的方法为：确定防火分区，列出每个所述防火分区内的所有可燃物并计算每个所述防火分区内的所有可燃物的火灾载荷总和，再根据所述火灾载荷总和计算出所述防火分区内的火灾载荷密度，再根据标准燃烧曲线和所述火灾载荷密度确定所述防火分区内的火灾持续时间，最后确定所述防火分区边界耐火极限是否满足要求。具体地，根据前述公式计算出火灾载荷密度后，火灾持续时间是根据防火分区内计算出的火灾荷载密度dcc值，通过标准燃烧曲线(如图2所示)获得的。具体计算时，根据防火分区内的平均火灾荷载密度(dcc)，查找标准燃烧曲线图上的dcc-t曲线，即可得到燃烧时间t。进一步地，还可由t查标准燃烧曲线图上的t-t曲线，得到在该燃烧时间t的防火分区内的最高温度t；或者依据公式t－t0＝345lg(8t+1)，将t代入上述公式中，取t0(起始温度)＝0，也可计算出最高温度t，最高温度t作为衡量火灾危险性的重要因素，火场温度影响着防火屏障的有效性。此外，需要说明的是，持续时间是指防火分区内可燃物全部燃尽且过程中无任何灭火干预行动的燃烧时间；最高温度是指在火灾持续时间内防火分区内的最高环境温度。

49、根据本发明的一些优选实施方面，所述防火分区边界耐火极限是否满足要求的判断方法为：对于安全防火区的边界耐火极限大于或等于1.5h；对于安全防火小区的实体边界耐火极限大于或等于1h；对于人员疏散通道防火小区的边界耐火极限大于或等于1h。

50、根据本发明的一些优选实施方面，若所述火灾持续时间大于所述防火分区边界耐火极限，则新引入的可燃物破坏防火分区边界的有效性，需要减少可燃物数量和/或增设固定灭火系统。具体地，如果防火分区内的火灾持续时间超过了防火分区边界的耐火极限要求，则意味着防火分区边界有效性无法保证，则需要设置固定灭火系统、降低火灾载荷密度或者对电缆采取防火包裹。如果工程改造涉及的是安全防火小区，且存在pao(带开口的实体边界)或pnm(假想边界)的开口，还需要进一步论证火灾或烟气是否有通过pao或pnm开口蔓延的风险。

51、根据本发明的一些优选实施方面，所述步骤5.6的方法为：若所述防火分区的pfg特性改变，则已被功能分析确认但未被火灾风险分析确认的共模点直接被确认，且需要减少可燃物数量和/或增设固定灭火系统；若所述防火分区内的pfl特性改变，则判断共模点是否位于pfl可燃物热辐射或者热烟气的范围内，若是，则已被功能分析确认但未被火灾风险分析确认的共模点直接被确认，且需要减少可燃物数量和/或增设固定灭火系统；若否，结束评估。

52、由于采用了以上的技术方案，相较于现有技术，本发明的有益之处在于：本发明的一种用于核电厂的火灾危害性评估方法，能够有效评估发生设计变更或工程改造的核电厂的火灾安全风险，确保核电厂的火灾安全水平不受影响。