核电厂电气设备间火灾概率安全研究

董翰林

摘要：核电厂是我国重要工业基础场所，应避免其发生火灾、漏电等风险隐患。电气设备间在核电厂中是较易发生火灾的位置之一，一旦发生起火事件，将会对核电厂带来严重经济、人员损失，不利于核电厂生产工作稳定高效进行。本文首先对设备間的火灾发生频率进行分析，探究起火特点及原因，并针对设备间的危害性因素概率建模，探讨火灾序列演绎，最终做出对火灾条件概率的风险评价，描述概率安全分析方法的应用优势。

关键词：核电厂;电气设备间;火灾概率

引言：核电厂进行火灾概率的安全分析，有助于核安全进行消防领域介入的防护措施落实。随概率论分析方式不断深入，针对电气设备间内的火灾风险分析，有其一定分析特点，可采用概率论、确定论两者结合下全新风险因素分析方法，将核电厂的火灾概率进行有效评价。为确定核电厂防火屏障设备所需耐火性能，需要对该核电厂的火灾危害性进行准确分析，本文以PSA研究方式，作为保障核安全的分析方式。

1 设备间火灾频率研究

进行火灾风险定量化，需从火源起火的频率数值作为出发点，而该项数值的得出，多取自核电厂历年运行经验和由此建立而出的火灾数据库，因此做好火灾的风险定量，应依据相关风险评价办法，选择合适分析方法做出有效分析。在火灾分区中，应将火灾频率做以整体性考虑，对核电厂所发生的全部起火源进行火灾频率的数值得出。

核电厂的电气设备间，其起火源包括两种，一是固定火源、二是临时火源，对该火灾场所进行防火分区处理，并将该分区AF03设置为四个单独的防火隔间，分别是B序列下的直流设备间、2个蓄电池间、仪表贯穿件间。不同的防火隔间，将会取得不同的火灾风险概率结果得出，因此本文选择蓄电池间作为主要分析对象，做出关于该隔间的火灾频率计算。

对蓄电池间查阅该核电厂的火灾频率，发现其通用的火灾频率数值是1.96x10-4/（堆每年），机组数量为1.0，火源数量占整个核电厂的十一分之一，由此可知该蓄电池隔间的火源权重因子也为十一分之一，最终得出该蓄电池隔间固定起火频率是1.78x10-5/（堆每年），另外考虑除火源因素外，火灾发生或由电缆、接线盒等位置产生，因此可得出该蓄电池间的总火灾频率是1.25x10-4/（堆每年）[1]。

2 设备间危害概率模型

2.1火灾的序列演绎

火灾之所以对核电厂会存在较大风险危害，是因为有可能会对电缆设备发生短路、击穿等情况，以此影响到整个电路系统发生动作误判，则有可能造成连锁电路失效反应。因此在动作误判之前，工作人员可采取切断火灾当前房间内电源的方式，去进行火灾预防，以此做好火灾的干预工作。

由此做出假设，如果工作人员切断电源的速度比不上火灾蔓延到第二个房间或电路发生短路的速度，则该火灾危害行为发生。因此做出假设后，进行数据分析，比较两者概率比较，选择合理计算序列。通过上述假设，设置两个分支，当电气设备间的单个隔间火灾发生时，工作人员未及时切断该房间概率分别是3.00x10-2/（堆每年）和5.91x10-2/（堆每年）[2]。

在本次分析中，防火分区的不同设置，将会引起直流电源下的B序列无效，而且火灾的非控制下，将会蔓延至C、D两个其他序列，因此导致ADS阀门并不能发挥出原有性能，由此产生启动失误或直接不可用现象。在本次分析中，因假定动作失误将引起回路破口始发的情况产生，所以分析出由两个房间导致的火灾误动频率是1.68x10-2/（堆每年）。

2.2主控室起火频率

电气设备间中，主控室一旦发生火灾，将会直接导致多防火隔间失去防火功能，造成核电厂电路的损毁阶段，因此在电厂系统运行中，应对主控室的起火频率做出分析。分析六种火灾场景，针对性对其进行火灾危害性的分析。

第一类火灾场景，受到影响的始发事件是主给水的可用瞬态，因此而造成影响的核电厂功能，是丧失掉B序列电源的运行能力，而第二三类场景中，始发事件分别为中破口、大破口事故，所影响到的功能也是将失去B序列电源;第四类场景，因主给水可用瞬态原因，可能会导致B、D两个序列电源均失去运行功能，第五六类场景因中破口和由于ADS操作失误导致的大破口事件，也将会引起丧失B、D序列电源的结果。

所以针对主控室的分析可知，当火灾并未蔓延到其他防火隔间时，则火灾的各项始发事件影响，只会影响到B序列的电源功能，而如果火灾将防火屏障突破，则蔓延到其他房间，将会影响到B、D序列的电源实际运行功能。另外可以发现，由于ADS各级操作系统失误，将大概率引起大破口事件发生，因此需要对ADS下的各级系统做出误动作防控，以防火灾瞬态事件发生。

3 火灾条件概率的风险

在火灾场景中，当可确定该场景下的火灾发生条件后，便可就此准确计算出火灾发生概率，经过不同始发事件的影响，也将评价出各个场景下对系统各级设备的影响，本次采用核电厂的实际运行功率下，做出工况内部事件分析，将研究方法定为PSA模型，以此做出对火灾场景的CCDP计算。

研究方式建立在一级PSA建模基础之上，由此设定出分析边界条件，其中还包含了始发事件、系统等因素的考虑，通过计算CDF，可得出不同火灾场景下的CCDP。根据数据可知，通过火灾场景发生频率、火灾场景条件堆芯损坏概率（CCDP）以及火灾场景最终导致的堆芯损坏频率（CDF）各项数据，得出最终数据计算结果。B序列电源电气设备间火灾，将会导致的堆芯损坏频率是1.42x10-9/（堆每年），该数值达到了核电厂火灾防控风险数据要求，因此可以证明，采用概率安全分析方法，将会在核安全研究中，具备较大优势。

结论：综上，电气设备间的火灾发生频率，将对核电厂的核安全有一定风险隐患，因此做出火灾频率和火灾风险定量化的分析，保障核电厂电气厂房防火安全。本文演绎了发生火灾事故时的序列，由此获得不同火灾场景下的具体风险频率，进而经由火灾的危险性探究，可对核电厂各项设备的火灾场景进行预判。使用PSA作为火灾模型，将得出堆芯损坏频率，由此最终发现采用安全概率分析方式，能保证核电厂在安全状态下进行火灾风险研究。

参考文献：

[1]郭夏培，方华松，张锦飞.核电厂环境因素对火灾探测器的影响[J].电力安全技术，2020，22（05）：40-44.

[2]史强，陈海英，胡文超等.核电厂电气设备间火灾概率安全分析研究[J].核科学与工程，2018，38（05）：860-863.