中国示范快堆BN800水消防系统介绍

李长江

(中国原子能科学研究院快堆研究设计所，北京 102413)

0 引言

快堆是快中子反应堆的简称，属于第四代堆型的核电站，快堆是当今唯一现实的增殖堆，所以快堆又称为快中子增殖反应堆。目前世界上有美、俄、英、法、日、德、印等国建造过功率不等的快堆核电站，中国早在20世纪60年代中后期就组织快堆技术的基础研究，作为863计划的20 MW电功率的中国实验快堆也于2011年正式并网发电。中国示范快堆BN800(内陆滨河电站两个机组)的预先设计文件也于2010年由俄罗斯圣彼得堡核动力设计院完成。安全是核电的生命，核电厂的消防又是影响核电安全的重要因素之一，下面就简单介绍一下BN800的水消防设计中的相关内容。

1 俄方主要的设计法规依据

CП 5.13130.2009消防系统消防信号装置和自动灭火装置设计标准和规范。

НПБ-110-03需要配备自动灭火装置和火灾自动报警装置的建筑物、构筑物、房间和设备。

2 厂址的消防供水

2.1 总则

示范快堆核电厂消防供水系统统一用于两台机组并保证以下几个方面的功能:所有厂房和构筑物消火栓的外部防火;所有厂房和构筑物消火栓的内部防火;用水—泡沫喷射器对火灾时的汽轮机厂房金属框架进行冷却;向辅助厂房和构筑物自动水消防装置系统供水;维持正常运行工况下动力机组主要厂房和构筑物自动消防装置系统内的压力;在电缆开始安装前的电缆间和向容器供油的注油设备的水消防自动装置的提前供水(包括动力机组主要厂房);向移动消防车注水(包括最大设计地震在内前发生的地震强度)。

2.2 外部消防水管网

1)两台动力机组的消防供水系统包括:两组消防泵组;两个生产水和消防供水贮水容器;消防供水外网;消防供水内网。

2)消防泵组主要位于消防、生活饮用和生产水供给联合泵站。在厂房中安装有两台消防泵(一台运行，一台备用)和保证维持消防供水系统压力的三台生产供水泵(一台运行，二台备用)。消防泵和稳压泵分别从两个生产和消防供水贮水容器中进行吸水。

3)用于两台机组的备用消防泵组(一台工作，一台备用)和压力保持的备用泵组(一台工作，一台备用)位于1号机组工艺水泵站内。

4)两个消防泵组在现场相互分隔，并且独立向消防供水外网供水。备用消防泵组只在位于消防、生活饮用和生产水供给联合泵站厂房内的主要消防泵损坏时使用。在两台动力机组正常运行时，生产供水泵保证消防水管网的正常压力，并保证最先10 min内(消防泵启动前)内部消火栓的工作。在主要消防泵站损坏时所有功能移交给位于1号机组工艺水泵站内的备用泵组(遥控启动)。

5)生产、消防供水容器中贮存100%备用水，用于两台机组所有厂房和构筑物的内、外部消防，辅助厂房和构筑物房间和设备自动消防装置以及1号，2号机组汽轮机厂房覆层框架冷却装置工作。在容器中同样考虑用于动力机组主要厂房和构筑物中电缆间和注油设备自动消防装置的提前输入的水量。

火灾后应在24 h内保证消防备用水的恢复。

6)为计算消防管线系统，同时火灾数量取一次，火灾熄灭时间为3 h。消防供水系统外网水的压力为0.6 MPa～1.0 MPa。

7)抗震方面，消防供水系统部件具有不同的分类:贮水容器、其启动和向移动消防装置供水的管道和阀门属于抗震Ⅰ级，以便保证发生包括最大设计地震在内的地震时消防设备注水的可能性;消防泵、生产泵、其启动上的管道和阀门属于地震Ⅱ级，以便保证发生包括设计地震在内的地震时系统工作的可能性。

8)保证用正常运行供电系统对消防管线系统带电驱动的元件进行供电。消防、生活饮用和生产水供给联合泵站的消防泵的启动:自动——在辅助厂房装备水消防自动装置的房间里火灾报警启动时;遥控——1号机组主控制室(备用控制室)，2号机组主控制室(备用控制室);就地安装核电厂共用构筑物泵和闭锁—启动装置。

备用消防泵的启动:遥控——1号机组主控制室(备用控制室)，2号机组主控制室(备用控制室)，中心控制站;就地安装泵的闭锁—启动装置。

所有消防泵的启动考虑中心控制站遥控以及就地装配。

9)消防供水系统外网为两台机组共用，铺设在地下，直径为100 mm～400 mm的环形钢管，备有完全加强的防腐绝缘。在管道连接到泵处，在厂房和构筑物出、入口处，在地形改变特别大的地方或者消防管道敷设方向有巨大改变的地方考虑软连接，允许管道端部角度和纵向位移。钢维修阀门和消火栓安装在由钢筋混凝土组合部件组成的井中。井从外部做水绝缘防护以保护地下水。环网消火栓的布置保证厂房和构筑物在该系统的可靠保护范围之内。沿公路布置消火栓，距人行路边缘距离不大于2.5 m，距厂房外墙不小于5 m。

2.3 内部消防水管道

1)主厂房和辅助厂房消防供水系统内网为直径50 mm～200 mm的钢管，沿墙和在管井内明设，以便检查和维修时接近。检修阀门为钢制，带有长20 m的水龙带和直径为50 mm和65 mm的消火栓安装在消防箱内，箱内可放置手动灭火器。消火栓优先安装在出口处、楼梯间、前厅、廊道、过道和其他经常出入的地方，并且其布置不影响人员疏散。

2)从消火栓到内部消防管线的水消耗量和水流量将根据俄方相关规范的规定进行确定。

3)为了火灾时冷却汽轮机厂房覆层钢架，使用水—泡沫喷射器，其安装在汽轮机厂房覆层钢架的低层标高上，从每侧相互对立。钢架火灾时冷却装置启动方式包括:相应机组主控制室(备用控制室)遥控;就地安装闭锁—启动装置。装置工作时间符合火灾灭火时间，为3 h。

3 设备和房间用水喷雾自动灭火装置

3.1 自动水灭火装置系统用于辅助厂房和构筑物

1)辅助厂房和构筑物自动水灭火装置系统设置位置:所有辅助厂房和构筑物中的电缆间;位于开关站区域上的成套六氟化硫配电装置、自藕变压器和备用启动锅炉房变压器。

2)辅助厂房和构筑物自动水灭火装置系统是不影响安全的正常运行系统，并属于4级。消防供水系统元件具有不同的分类。

3)该系统供水源为贮水容器和消防供水系统泵站。系统由供水、饮用水和分配管道组成。为了电缆间灭火，设置带有喷水器的自动消防水装置，作为闭锁—启动装置使用电动阀门，系统的延时启动时间不超过3 min。

4)辅助厂房和构筑物自动消防水装置的启动设定为:在被保护房间自动火灾报警启动时自动;在自动火灾报警、其他变压器气体和扩散保护信号启动时自动;人员常驻控制室遥控;就地安装闭锁—启动装置。消防装置的自动启动避免向几个灭火方向(被保护的房间)同时供水，同时保留向其他方向供水阀门遥控的可能性。自动工况下火灾灭火的计算时间为10 min，此后装置自动断开，遥控进行重复启动。消防管道系统的带有电驱动的元件保证从正常运行供电系统进行供电。

5)系统供水、饮用水和分配管道设计为由直径25 mm～200 mm的钢管制成，在厂房限值内管道沿着墙、在楼板下并且在管井明设，便于检查和维修的可接近性。另外，要求系统设计满足当地抗震要求。

3.2 用于主要厂房和构筑物的水自动灭火装置系统

1)机组主要厂房和构筑物水灭火自动装置系统用于:机组主要厂房和构筑物电缆间灭火;组合式超高压变压器和自身需要备用变压器灭火;充油设备室灭火。

2)该系统是具有重要安全性的标准使用系统，并且属于3H等级。发生火灾时保证核电厂安全消防要求要考虑:备用安全重要性系统(元件)保证在火灾过程中和火灾过后实现其设计的功能;用防火隔离墙对工艺设备、电缆、管路通风管进行实体分割，避免火灾同时影响安全重要性主、备用设备。考虑到火灾负荷的强度，选择火险区边界的耐火极限，并保证在发生火灾的区域内进行隔离。主要厂房和构筑物水灭火自动装置系统属于抗震性等级Ⅱ级。

3)对于每组机组考虑单独安装主要厂房和构筑物水灭火自动装置系统。每组机组系统包括:配有储水罐的自动消防水泵站;控制枢纽;引水管路、给水管路和分配管路。每个泵站安装有两组泵:两台自动消防泵(一台运行，一台备用);两台稳压泵(一台运行，一台备用)。在正常使用工况下，通过现场消防管路系统实现该系统中压力保持。在地震作用达到消防保护的情况下，1号，2号机组主要厂房和构筑物自动消防水装置系统压力保持泵自动启动。

使用两个储水罐作为每座消防泵站的消防供水源。在每个储水罐中保存100%的水储量，用于对隔间或设备进行自动灭火，30 min内具有最大理论消耗量。通过现场消防管路系统恢复储水罐内消防水储量不超过24 h。

4)对于电缆室和充油设备室内的灭火，使用带有喷淋管式喷水器的自动水灭火装置，对于变压器灭火，使用带有渐开线式喷水器的水灭火装置。使用电动闸阀作为截止启动装置。系统延时启动时间不超过3 min。系统能动源元件供电使用正常可靠的供电电源。

5)自动水灭火装置启动方式如下:保护房间内火灾自动报警装置动作时——自动启动;火灾自动报警装置和变压器气体和差动保护信号动作时——自动启动;从主控室(备用控制室)相应控制盘上遥控启动;在截止启动装置就地。

灭火装置的自动启动排除了向保护房间多个方向上同时供水，同时还保留了遥控启动其他方向闸阀的可能性。自动工况下火灾灭火设计持续时间为10 min，遥控进行第二次启动。水储量保证装置工作30 min(3次启动，每次10 min)。

6)引水管路、给水管路和分配管路系统设计使用直径为25 mm～300 mm钢管加工。引水管路从泵站引至设置有自动水灭火装置的厂房，它们被露天铺设在隧道管路上，确保进入检查和维修。引水管路、给水管路和分配管路在厂房内沿墙、楼板下及竖井通道内敷设，确保可以进入检查和维修。维修的钢制阀门适用于抗震Ⅱ级。

4 模块式细水雾自动灭火装置系统

1)依据柴油发电机站房间和设备保护部颁发标准文件，考虑到优先实现安全功能，预计使用模块式细水雾自动灭火装置。模块式细水雾自动灭火装置系统应该保证保护房间发生火灾时按容积或局部按容积进行细水雾填充。系统组成包括:模块式细水雾灭火装置;灭火剂中央供给管路;细水雾喷水器;特型零件。

2)模块式细水雾自动灭火装置应该按照俄方相关规则汇编要求设计。为了安装系统应该对适合于具体保护对象或同类对象组的专门技术条件进行详细分析。

3)模块式细水雾自动灭火装置系统应该是标准使用系统，并属于安全等级4级。细水雾灭火装置模块和管路应该属于抗震等级Ⅰ级，并在地震作用不大于最大设计地震条件下保持自己的工作性能。

5 结语

目前国内还没有成文的关于快堆设计方面的法律法规或规范性文件，BN800作为从俄罗斯引进的示范堆型还有别于引进商业堆的经验做法，所以BN800的初期设计是完全按照俄罗斯的水消防规范执行的，部分内容与目前国内相关规范有出入。相信随着快堆工作在中国的推进，与快堆相关的各方面法律法规体系也会及时跟进。

［1］中国原子能科学研究院.中国示范快堆工程预先设计文件——消防安全报告［R］.

［2］徐 銤.第四代核能系统和快堆［Z］.

［3］GB/T 22158-2008，核电厂防火设计规范［S］.