华龙一号核电机组不同运行工况下反应堆厂房人数控制分析_张志强.pdf

第 卷第 期（总第 期）辐射防护通讯 年 月研究通报华龙一号核电机组不同运行工况下反应堆厂房人数控制分析张志强（广西防城港核电有限公司，广西 防城港，）摘 要 核电站生产运行阶段，合理控制不同运行工况下进入反应堆厂房的人数，对保障进入反应堆厂房人员安全和兼顾生产效率（大修期间，进入反应堆厂房人数的多少，对大修进度有影响）具有重要意义。本文对比分析了 型和 型机组进入反应堆厂房人数控制情况，制定了华龙一号核电机组反应堆厂房人数控制方案。该方案可用于华龙一号商运后的实际生产工作中，也可为国内其他堆型机组控制反应堆厂房人数提供参考。关键词：反应堆厂房；人数控制；华龙一号；运行工况；气闸门中图分类号：文献标识码：文章编号：（）核电站反应堆压力容器及一回路主要设备布置在反应堆厂房内，反应堆厂房内总体上辐射风险较高。功率运行工况下，反应堆厂房部分区域存在强 射线和中子。停堆大修初期，一回路高温高压状态下，反应堆厂房的辐射风险也是较高，同时还存在工业安全和消防安全风险。为了整体上保障进入反应堆厂房人员的安全，控制不同运行工况下进入反应堆厂房人数，是控制安全风险的有效措施之一。人数的控制，尤其是大修期间的人数控制，导致一些工作不能并行开展，又会对大修进度造成影响。关于不同运行工况下的反应堆厂房人数控制，目前国内相关的法规标准无明确要求，调研国内各核电站关于反应堆厂房人数控制情况，由于堆型不同，管理要求也存在差异。因此，结合反应堆厂房综合风险分析，进而确定不同运行工况下进入反应堆厂房的人数，对保障反应堆厂房人员安全和促进大修进度都是有意义的。反应堆厂房综合风险分析不同运行工况下，限制进入反应堆厂房的人数，其目的是保障进入反应堆厂房作业人员的安全。如果反应堆厂房内风险小允许进入的人数就多，风险大则允许进入的人数就少。人数限制主要是避免反应堆厂房内辐射安全、消防安全和工业安全等相关群体性异常事件的发生。反应堆厂房人数控制考虑的风险，重点关注的是会造成人员紧急撤离的风险，紧急撤离就需要考虑人员通道的状态和厂房内作业人数。需反应堆厂房内人员紧急撤离的辐射风险有：一回路超压情况下安全阀动作、泄压箱爆破盘动作或一回路管线破口等，导致气态或气溶胶放射性物质突然释放；燃料操作过程中出现燃料事故后气态裂变产物的释放等。同时需关注的常规风险有：火灾的发生、窒息性气体（）的意外释放、高温高压蒸汽的意外释放和有毒有害气体（、甲醛）超标等。人数控制原则与影响因素 控制原则机组不同运行工况下，反应堆厂房内风险大小不一样，根据人员闸门（以下简称“气闸门”）的运行情况，限制反应堆厂房内总人数，确保在异常情况下，反应堆厂房内人员能第一时间撤出反应堆厂房。影响因素异常情况下，工作人员需第一时间撤离反应堆厂房，为了能够在不同状态下人员尽快撤离反应堆厂房，这就需要限制岛内的人数。在反应堆 收稿日期：作者简介：张志强（），男，年毕业于甘肃政法学院工商管理专业，学士；年毕业于兰州大学核能与核技术工程专业，工程硕士；工程师。厂房现有的厂房布置情况和人员分布情况下，考虑分析的因素主要有两个方面：一是疏散通道数量，二是单个疏散通道的疏散效率。反应堆厂房人员疏散通道就是气闸门，通常情况下反应堆厂房有两个气闸门，一个是工作人员正常通行的闸门，一个是应急备用闸门。在不同工况下，投运一个还是两个气闸门，对岛内人数限制是不一样的。分析单个疏散通道（气闸门）的疏散效率，不仅要考虑气闸门的开启状态（连锁单开、不连锁单开或双开），还要考虑气闸门的尺寸大小，气闸门越大通行能力和容纳能力就越大。另外还要考虑进入反应堆厂房人员的防护装备，如果进入反应堆厂房人员携带正压式空气呼吸器（以下简称“气瓶”），由于气瓶会占用气闸门空间，也会影响人员的通行效率。不论是疏散通道数量，还是单个通道疏散效率，这两个影响因素都与气闸门的控制状态有关。气闸门开启状态反应堆厂房（安全壳）作为第三道安全屏障，执行包容放射性物质的核安全功能，气闸门作为安全壳的一部分，同样需要执行该核安全功能。气闸门在不同运行工况下，开启要求是不一样的，机组状态在对第三道安全屏障完整性有要求时，作为安全壳边界的气闸门要确保关闭并密封，因此在这个状态下气闸门至少要处于连锁单开状态。机组状态在对安全壳完整性没有要求的情况下，可允许两道气闸门双开，但在特定阶段，也会对气闸门有其他的要求，例如 机组在燃料操作期间，由于核燃料操作的特殊性，运行技术规范要求该模式下 气闸门联锁单开，且 气闸门的一道门必须关闭，即不联锁单开状态。不过运行技术规范中规定，气闸门在满足一些特殊规定后，可以双开。因此 机组在满足特殊规定的情况下，气闸门的开启要求见表 所列。表 机组不同运行工况下气闸门开启情况运行模式 气闸门 气闸门 功率运行模式（）蒸汽发生器冷却正常停堆模式（）余热排出系统冷却正常停堆模式（）允许一个气闸门的一道门打开，在这期间，气闸门的两道门必须保持联锁 维修停堆模式（）双开双开 换料停堆模式（）：燃料操作时双开外门关闭、内外门联锁 反应堆完全卸料模式（）：燃料在 双开双开 气闸门单开气闸门单开指的是一道气闸门的内外门联锁单开，内外门不能同时打开。例如 机组，功率运行模式（）、蒸汽发生器冷却正常停堆模式（）、余热排出系统冷却正常停堆模式（）下，两个气闸门都是联锁单开。气闸门在联锁单开模式下，人员不能顺畅通行，对人员的通行影响是很大的，这时就需要考虑限制进入反应堆厂房的人数。另外，机组人数控制策略来源于法国电力公司（），相关文件中明确规定，单开的气闸门不符合法规要求的人员疏散通道，因此气闸门单开时，要限制人数。在该种气闸门状态下，要使反应堆厂房人员以最快的速度全部撤离反应堆厂房，最好的做法就是人员能够一次性全部撤离至气闸门舱内，关闭内门，第一时间确保人员免受来自反应堆厂房环境的安全威胁。因此，气闸门单开状态下控制的人数就是气闸门单次能容纳的人数。该人数的多少受以下因素影响。气闸门的大小气闸门越大，容纳的人数就越多。机组做过试验，人员在不携带气瓶的情况下可容纳 人，携带气瓶后可容纳 人（携带气瓶的目的：反应堆厂房换气通风系统未投运时，需考虑厂房空气环境对人员的影响，例如局部区域氧含量不足；发生意外风险时，紧急进行呼吸保护）。由于携带气瓶会占用气闸门空间，因此携带气瓶后人数要相应减少（具体减少的人数，与辐射防护通讯 年 月 第 卷 第 期所携带的气瓶体积大小有关）。机组反应堆厂房通风系统投运和携带气瓶情况见表。华龙一号机组气闸门尺寸大于 机组气闸门，与 机组气闸门尺寸一致。关于 机组气闸门人员容纳能力，相关专业做过试验，人员在不携带气瓶的情况下可容纳 人，携带气瓶后可容纳 人。照此情况，华龙一号机组在气闸门单开情况下可参考 机组控制人数，华龙一号机组气闸门上游文件中也有相同容纳人数限制。因此，华龙一号气闸门单开时不携带气瓶限制 人，携带气瓶限制 人，是较为合理的。表 机组不同运行工况下通风系统投运和携带气瓶情况运行模式通风气瓶 功率运行模式（）需要 蒸汽发生器冷却正常停堆模式（）需要 余热排出系统冷却正常停堆模式（）不需 维修停堆模式（）不需 换料停堆模式（）：燃料操作时 不需 反应堆完全卸料模式（）：燃料在 不需 ）安全壳内连续通风系统，属于内循环系统；）安全壳换气通风系统。气闸门氧气含量由于此状态下气闸门联锁，关闭内门后才能开启外门，气闸门内外门的关开过程需要花费时间，这时候就要考虑气闸门内的氧含量是否能够维持舱内人员正常呼吸，直至气闸门外门打开或者通气阀打开。关于气闸门舱内氧需求量的情况，已有核电站工作人员做过相关研究，在气闸门内载满人员后，到气闸门打开通气阀是满足时间要求的。华龙一号机组气闸门的开启方式与 机组气闸门的开启方式基本一致，内外门完全关闭到打开气闸门或打开通气阀，大概在 以内。华龙一号机组气闸门舱内体积空间大约在 ，成年人正常情况下单位时间内的氧消耗量为 ，处于保守考虑厂房内氧含量取，空气中氧浓度正常含量下限为，通过计算，华龙一号机组气闸门在容纳 人的情况下，可停留时间为 。因此华龙一号此状态下气闸门内氧含量是满足要求的。应急闸门情况在气闸门联锁单开阶段，正常人员闸门和应急人员闸门均处于联锁单开状态。该状态下是否可以使用应急人员闸门也用于人员通行，即按照两个气闸门控制人数。以 机组为例，一个气闸门容纳 人，如果按照两个气闸门控制人数，则在气闸门联锁单开阶段就可同时进入 人。分析表明该思路是不可行的，理由如下：气闸门在设计功能上一个是正常人员通道，另外一个是应急人员通道，即当一个气闸门故障时，人员可通过另外一个通道撤离。如果将应急人员通道作为正常人员通道使用，相当于应急备用通道被使用，在紧急撤离情况下没有备用闸门。当一个气闸门故障时，则存在一半人员（人）不能在第一时间撤离至气闸门舱内，这些人员将在反应堆厂房内有一段时间（第一批人员撤离时关闭气闸门内门、开启外门、人员撤出气闸门、关闭外门、再开启内门、人员进入气闸门内、关闭内门的总时间）要接受来自反应堆厂房环境的安全威胁，这对风险控制是不利的。这与气闸门的备用功能是不符的，也不符合核电站冗余设计原则。另外，通过查询一些核电站气闸门的运行情况，发现近 年就有 起气闸门相关的异常事件，而且有 起人员短时被困气闸门内的异常事件。因此在气闸门联锁单开阶段，应急闸门的备用功能是非常重要的，应急闸门不能随意被占用。一个气闸门双开气闸门双开指的是气闸门解锁双开，气闸门双开后，人员疏散通道就是畅通的。关于厂房人员疏散通道设置，国家标准建筑设计防火规范规定：”厂房内疏散门，当厂房层数 时，华龙一号核电机组不同运行工况下反应堆厂房人数控制分析 张志强每 人最小疏散净宽度为 ，首层外门的总净宽度应按该层及以上疏散人数最多一层的疏散人数计算，且该门的最小净宽度不应小于 （见表）”。表 厂房内疏散楼梯、走道和门的每 人最小疏散净宽度厂房层数（层）最小疏散净宽度（百人）国家标准核电厂防火设计规范中也规定：“厂房内疏散通道、楼梯和门的各自总净宽度，应根据疏散人数按每 人不小于 计算确定，主要疏散通道净宽度不应小于 ，净高度不应低于 。当满足上述要求确有困难时，其净宽度不应小于 ，净高度不应低于.。不得降低首层主要疏散通道净宽度要求”。另外，相关文件对反应堆厂房人员通道、进入反应堆厂房人数的规定为：“劳动者正常进入的所有房间都应当经由过道通达，可要求的过道数目与宽度确定依表 所列”。表 相关文件中人数、过道情况汇总人数过道数目累计总宽度 由于建筑设计防火规范是针对建筑的通用要求，针对核电厂各厂房人员通道设置、人数限制无具体要求；核电厂防火设计规范中也没有关于反应堆厂房人员通道设置和人数限制的具体要求。华龙一号反应堆厂房气闸门的宽度为，保 守 考 虑，参 考 相 关 文 件 规 定 和 机组的实际做法，一个气闸门双开状态下人数控制为 人较为合理，同时也满足建筑设计防火规范和核电厂防火设计规范中相关通用要求。两个气闸门双开当两个气闸门双开时，根据 相关文件规定，当有两个过道，且累计总宽度达到 时，最多可允许进入 人，华龙一号两个气闸门的宽度总和为 ，因此，在气闸门双开时人数可参考 和 机组的实际做法限制为 人。调研 机组人数控制情况，两个气闸门双开情况下也是控制 人。但是在限制 人的情况下，由于人数较多，需在管理上对人员疏散路线进行合理规划，以避免人员过度集中在某一个气闸门通行。小结在反应堆不同温度和压力平台，反应堆厂房内各类风险客观存在的情况下，关于不同运行工况下反应堆厂房人数控制，主要考虑的影响因素是气闸门的运行状态和反应堆厂房通风系统的投运情况。华龙一号人数控制根据上述分析，华龙一号不同运行工况下的人数控制，也是根据机组不同运行工况下，气闸门的开启状态、通风系统的投运等具体情况，分析制定进入反应堆厂房的人数。华龙一号有 种运行模式，分别为模式、模式、模式、模式、模式和模式。气闸门状态华龙一号机组在模式、模式、模式、模式 运行期间，设计基准事故可能会导致放射性物质释放到安全壳内，在此模式下要求人员闸门的联锁装置必须可运行，确保第三