试论风向对核燃料厂总平面布置的影响

2015-04-16陈亚宁李妍娜谢伟

建材与装饰 2015年1期

关键词：平面布置核燃料管理区

陈亚宁李妍娜谢伟

（中国核电工程有限公司郑州分公司河南省郑州市 450052）

试论风向对核燃料厂总平面布置的影响

陈亚宁李妍娜谢伟

（中国核电工程有限公司郑州分公司河南省郑州市 450052）

观测核燃料厂区区域的气候状况，是支持厂区防护措施的决策和实施的重要依据，并对厂区辐射后果做出评价，应国家应急指挥中心的建设要求，近年来核燃料企业相继在厂区建设气象站。

核燃料厂；风向；小气候；总平面布置

1 引言

为了更加全面的观测核燃料厂区区域的气候状况，支持厂区防护措施的决策和实施，并对厂区辐射后果做出评价，应国家应急指挥中心的建设要求，近年来核燃料企业相继在厂区建设气象站。可见，气象条件对于核燃料企业的重要性。其实在厂区规划建设阶段，如果能够合理的利用当地气象条件，对核燃料企业厂区进行总体规划布置，就可以将厂区对周围环境的影响降到最低，后期相应的应急范围亦可有效缩小。

风力对毒性、爆炸性、腐蚀性、放射性气体或粉尘有输送作用，风向决定了它们输送的方向。厂区布置一直将当地风向情况作为一项重要的参考依据。

2 核燃料厂区的特点

核燃料厂区生产的最大的特点是带有放射性，因此一般厂址选择在远离人群的山区后荒漠地带。为了减少物料运输过程中对环境的影响，近些年，核燃料厂区的主要生产厂房多采用联合厂房。厂区内物流运输量不大。厂区环境较好。

燃料元件厂按功能分区一般分为生产管理区、元件生产区、动力仓储区。

生产管理区以一般包括综合办公楼、应急指挥中心、环境监测中心、职工食堂、消防队、武警营房、厂区主出入口等。为厂区的人流集散地，环境要求高。

元件生产区一般主要包括：元件生产联合厂房、固体废物焚烧厂房、钆棒生产厂房、小堆生产线、零部件加工厂房、三废处理厂房等。是厂区的核心地带，也是产生各类污染量最大的区域。

动力仓储区：一般包括空压站、氢气站、锅炉房、气象站、变电站、化学品库、非核物料仓储库房等。对环境的要求和污染存在较大差异。

从功能分区分析，生产管理区对环境要求最高，其次是动力仓储区，元件生产区是主要产生污染的地方。

3 风向对核燃料厂厂区总平面布置的影响分析

厂区总平面布置主要受盛行风向、最小风频风向以及盛行风向的季节变化规律的影响。在气候学中，将某地方向频率最多的方向成为盛行风向。我国位于位于欧亚大陆东部，地形复杂，冬季受西伯利亚、蒙古高原的影响，全国大部分地区盛行偏北风，夏季情况相反，受太平洋高压的影响盛行偏南风，这种季风气候的特点，使我国许多城市和地区拥有两个风频相当、风向大体相反的盛行风向。我们将风向的改变随季节的变化而逐步过渡称为风向旋转，而风向改变若无逐步过渡的过程，则是直接交替。

为了使生产管理区受到因风向的原因而引起的污染达到最小，根据当地的风向情况，厂区最佳用地位置的配置大致包括以下几种情况：

全年盛行风向只有一个，且最小风频与盛行风向呈相对或大致呈直角时，元件区用地位于最小频率风向的上风侧，生产管理区用地位于最小频率风向的下风侧，动力仓储区位于其中间。

全年具有两个相反呈180°的盛行风向：生产管理区、动力仓储区、元件生产区沿盛行风向平行布置。当盛行风向具有旋转性质或最小频率与其大致呈90°时，元件生产区可配置在风向旋转的对侧或最小频率风向的上风侧。

全年两个盛行风向呈一定夹角时，元件生产区位于夹角的外侧，生产管理区位于夹角的内侧。当盛行风向具有旋转性质或最小频率与其呈角度时，元件生产区可配置在风向旋转的外侧或最小频率风向的上风侧。

4 风向对核燃料厂区车间布置的影响分析

从根本上讲，风向主要传播空气中的有害物质。在核燃料厂厂区总平面布置时，合理利用当地风向，可以有效减少污染、缩小辐射影响范围、降低火灾发生几率、提高产品质量和生产效率等。

4.1 减少污染、降低环境风险

污水处理厂及受污染消防水收集池并应布置在元件生产区全年最小频率风向的上风侧。

燃煤锅炉房或热电站，不仅排放的烟会影响大气质量，且由于需运入煤和运出煤渣，还应考虑煤尘及渣灰对环境产生的影响，宜布置在元件生产区全年最小频率风向的上风侧。当锅炉房主要供冬季采暖时供热，因此只在冬季造成污染，布置时可放在元件生产区冬季声响风向的下风侧。

可能泄露、散发有毒或腐蚀性气体、粉尘的设施，应避开人员集中活动场所，并应布置在该场所及其他主要生产设备区全年最小频率风向的上风侧。

剧毒物品的生产设施，应布置在远离人员集中活动场所的单独地段内，并应布置在人员集中活动场所全年最小频率风向的上风侧，同时应设置围墙与其他设施隔开。

4.2 降低火灾发生几率

氢气站生产过程中常有氢气等有害物质排出，氢气可能发生燃烧和爆炸，为了尽量减少事故的发生以及避免发生爆炸等事故造成较大的人身伤亡及经济损失，应位于有明火或散发火花地点的全年最小频率风向的上风侧。为了安全，当氢气站发生火灾时，为了保障氢气用户安全，氢气站宜位于主要用户的全年最小频率风向的上风侧。

可能散发可燃气体的设施，宜布置在明火或散发火花地点的全年最小频率风向的上风侧，在山区或丘陵地区时，应避免布置在涡风地段。

4.3 提高产品质量

要求洁净的生产设施，应布置在厂区内环境清洁、人流和货流不穿越或少穿越的地段，并应位于散发粉尘、烟、雾和有害气体的污染源全年最小频率风向的下风侧氧气站、氮气站、空压站等直接从大气吸气，为了减少机械的磨损、腐蚀，防止发生爆炸事故，提高气体生产质量，应将其布置在空气洁净的地段，并应避免靠近散发爆炸性、腐蚀性和有毒等有害气体及粉尘的场所，同时应位于散发爆炸性、腐蚀性和有毒等有害气体及粉尘场所全年最小频率风向的下风侧。

4.4 保证生产安全

变电站为厂区生产的动力来源，为了保障输电线路的使用寿命，减少日常维修工作量，应避免电气设备受到潮湿侵害、烟尘污染或受到有害气体的腐蚀。如若受到上述侵害，会使绝缘电阻的功能急剧下降，泄露电流增大，电压降低，甚至造成短路事故。因此变电站应位于多尘、有腐蚀性气体场所全年最小频率风向的下风侧和有水雾场所冬季盛行风向的上风侧。

有爆炸危险的甲、乙类生产装置的全厂性控制室应独立布置，当靠近生产装置布置时，应位于爆炸危险范围外，并宜位于可燃气体、液化烃和甲、乙类设备以及可能泄露、散发毒性气体、腐蚀性气体、粉尘及大量水雾设施的全年最小频率风向的下风侧。

4.5 保证观测准确度

为了保证气象站所测资料的准确性、可靠性、连续性和代表性，气象观测场应位于元件生产区的全年最小频率风向的下风向。

5 小气候对总平面布置的影响

由于受当时建厂时国际局势的影响，核工业企业有很多厂建设在山区丘陵地带。燃料元件厂由于依托核工业企业建设，一般也建在核工业企业附近的山地地区。由于受山川、河流的影响，其风向也与当地其他地区有所区别。为了更准确的指导厂区总平面布置，一般除考虑当地大气候对厂区建构筑物布置的影响外，还要考虑地形、地貌等因素造成的局部地方气候。

5.1 静风

当风速小于0.3m/s时，则一律视为静风。核燃料厂在生产过程中会释放有毒气体和尘埃，也存在放射性泄露隐患，因此，厂区不宜布置在静风频率过高的地方，一般厂址选择时，就应避开在静风频率超过40%的场地。

一般在四周群山封闭的盆地，静风频率往往会比较高，同时还出现不利的地形逆温，在这样的场地上布置建构筑物时，可使散发污染物的建构筑物相对集中；合理增加有害气体的排放口高度；适当扩大污染源与其他建构筑物之间的距离。以减轻污染物对环境的污染，达到改善和保护环境的目的。

5.2 海陆风

海陆风是由于海陆对热量反应的差异造成的，出现在大的水域附近。布局时工厂各功能分区均应布置在垂直于海陆风的方向，即平行布置在海（湖）沿岸，且元件生产区应位于全年最小频率风向的上风侧。

5.3 山谷风

山谷风的形成是由于山坡与周围空气受热不均匀产生的一种热力环流。考虑到工厂在白天排放烟雾较多，白天谷风大些，且白天山谷逆温被破坏有利于有害物的输送，因此应将生产管理区安排在较高的向阳坡面上以避开逆温层的影响，还应将排放有害物质的源头布置在较高处，可以通过提高烟囱高度的方式来达到破坏地方性闭合环流影响的目的（烟囱的有效高度最好高出山顶），充分利用大气湍流对有害物扩散的作用。