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智库丛书隆重推介⑫丨我国核安全消防能力建设的 若干问题及建议
时间:2021年04月04日 来源:《中国核能行业智库丛书》 作者:史强、王晓峰、孔凡鹏、张南地 点击量:5777 分享:

文章摘要:

随着核安全事业发展,国内外对核电厂安全性有了更高的要求,消防安全作为核电厂安全重要组成部分,特别是福岛核事故后引起更高的重视。本文通过对我国核电厂消防安全现状进行分析,阐述存在的问题,并提出一系列切实可行的建议,例如统一核安全消防法规标准体系,研发核安全消防技术,建立消防信息共享平台,最终实现推动我国核安全消防能力建设的目的。


自福岛核事故以来,国际社会对核电厂的安全性要求逐步提高,世界各国对核电厂的安全要求也日趋严格。消防能力作为核安全保障的重要内容,已成为核安全领域最为重要的课题之一,如何确保安全系统和其他安全重要物项免受火灾危害是核电厂必须考虑的一个关键性安全问题。为提升我国核安全消防能力,执行国务院常务会议精神,落实“国四条”相关要求,必须加强我国核安全消防水平, 以适应不断提高的核安全监管要求,有效降低核电厂火灾风险,确保核安全。

01 基本情况

核电厂可燃物种类繁多,分布广泛,一旦发生火灾便有可能造成严重后果,严重危及核安全。因此,需健全核安全消防法律法规标准体系,提高核安全消防技术,搭建核安全消防信息平台,综合提升我国核安全消防水平。

1.1 核安全消防能力建设形势紧迫

消防是核安全领域的一个重要课题,没有消防安全,不可能有真正的核安全。与民用消防安全要求不同,现代核电厂的设计、建造和运行都是贯彻纵深防御的安全原则,然而一次严重的火灾事故可能穿越多道屏障,危及核安全。1975 年美国布朗斯弗里核电厂在连接厂房电缆贯穿件区用明火做耐火封堵的密封性试验时燃着电缆,造成火灾从连接厂房一直烧到反应堆厂房,历时 7 小时之久,26 个电缆盘受损,其中与核安全相关的电缆有 628 根,造成主控室部分监控系统功能失效。1986 年苏联切尔诺贝利 4 号机组反应堆爆炸,引起火灾。活化放射性烟雾扩散,10 余名消防队员在救火过程中不幸遇难。为此,国际原子能明确了以核安全为中心的核电防火指导思想,必须加强核安全消防能力建设。

1.2 核安全消防组织管理逐步完善

我国《核电厂防火》(HAD102/11,1996) 和《核动力厂运行防火安全》(HAD103/10,2004)对核安全消防组织管理做出明确规定,主要涉及核电厂消防大纲及各层次管理程序的制定和实施,明确核电厂各级消防组织机构及其职责, 制定消防方案并对核电厂人员及其他相关人员进行消防培训,建立和实施核电消 防系统管理程序、防火控制管理程序、可燃物料和点火源管理程序等。目前,我国核安全监管机构以“纵深防御”为原则,根据“预防为主,防消结合”的方针,结合我国现行法规、导则要求制定核安全消防组织管理程序,总体涵盖核电厂各个方面,基本满足核电厂消防安全管理的要求。

1.3 核安全消防技术水平不断提高

为确保核安全免受火灾危害,可以通过总结以往运行经验,采用可靠性较高的设备,强化人员的培训,严格操作规程。然而,更重要的是通过研究核电厂火灾危险特性与核安全事故的相关性,提高核安全消防技术,提升防火能力,落实防火措施。《核动力厂设计安全规定》:必须进行核动力厂火灾危害分析,以确定所需的防火屏障耐火能力,并且提供必要能力的火灾探测系统和灭火系统 。我国充分吸收国外先进核电消防技术应用到国内核电厂消防设计与审评中,根据核安全总体目标确定整个消防系统应达到的性能指标,针对核电厂实际状态,对构筑物火灾危险性及导致的后果进行定性、定量地预测和评估,以期达到最佳的消防设计方案和最好的防火保护效果。

02 存在的问题

近 30 年以来的核安全探索和实践活动为我国核电事业的发展夯实了基础。随着我国核与辐射安全事业的发展,核安全消防在法规标准、指导思想、设计理念 和管理等方面都有新的要求,带来了新的挑战。消防在整个核安全框架下取得较大成果的同时,仍存在一些不足。

2.1 法规标准不统一,核安全消防体系不健全

自 1985 年秦山核电厂破土动工至今,我国核安全事业经历了快速的发展。但是,我国各运行核电厂由于建造年代不同、技术合作国不同、设计标准不同,很难形成统一的消防管理体系,不利于核安全事业的长远发展。我国核电消防法规标准一直沿用发达国家的先进经验,结合我国核电发展实情进行编制。我国岭澳核电厂应用法国 1983 年版 RCC-I,秦山第三核电厂使用加拿大标准,AP1000 核电厂则采用美国 NPFA 消防标准体系。因此,我国现有核电标准体系建设主要依据模式上的“模仿等效型”,导致部分内容和定位不准确,不利于核安全消防事业的长远发展。随着核安全法的实施,亟需统一核安全消防法规标准,完善核安全消防体系。

2.2 防火手段保守,核安全消防技术缺乏创新

我国在核安全消防领域的研究相对较晚,技术方法单一且相对落后。在目前常见的二代改进型核电厂防火研究方面,一直基于法国研发的一套火灾标准升温程序,通过计算防火区内火灾载荷密度,分析防火区火灾持续的时间,进而与防火区边界的耐火极限进行比较。该方法既无法得出火灾实际的升温情况,也不能有效地描述喷淋系统对火灾的控制效用,存在着一定的发展瓶颈。随着世界火灾科学研究的不断深入,国外许多公司、科研院所将先进的防火设计及审评理念应用到核安全消防中。如法国电力公司(EDF)编写火灾模拟软件 MAGIC,美国国家标注技术研究所(NIST)开发火灾模拟软件 CFAST,美国核管会(NUREG)编写火灾定量化分析工具 FDTs。在此基础上,颁布多项有关防火性能化设计的文件 , 如 NFPA-805,NFPA-806,NUREG-1805,NUREG-1824,NUREG-1934,NUREG-6850 等。我国缺少对核安全消防技术的研发,在防火技术上难以突破发展瓶颈,不利于我国核安全消防技术水平的提高。

2.3 消防信息不畅通,核安全消防经验缺乏交流

针对运行中发生的火灾事件,各核电厂仅根据要求向国家核安全监管部门汇报,并遵循相关的报告机制,其他核电厂或核电相关设计部门无法通过正式渠道获取火灾信息,无法跟踪火灾后续处理方式,难以制定规避此类火灾发生的方案。同时,各运行核电厂运营部门大多相互独立,核电厂管理体系和各项具体的管理程序呈现多样化。同时,针对消防系统和消防设施的检查和试验,各个核电厂侧重点也不尽相同,对于消防培训和消防演练频率、范围,各核电厂要求也有着显著的差异。因此,整个核电厂消防信息不畅通,不利于整个核能行业防火经验积累与防火技术提高。

03 主要工作建议

随着核电“走出去”,“华龙一号”逐渐在国际舞台站稳脚跟,中国相对落后的核安全消防水平已经不再适应当前中国的核电发展,亟待改进。

3.1 统一法规标准,加强核安全消防体系建设

核电“走出去”在我国上升为国家战略,核安全法规标准体系作为核电“走出去”的根本保障,是我国实现由核电大国向核电强国转变的重要标志。随着核安全法的实施,亟需统一核安全消防法规标准,加强核安全消防体系建设。建议我国通过学习国际上先进、成熟、相容性较好及操作性较强的标准体系,比较主要核电发达国家核电标准体系优缺点,立足我国核电发展国情,消化吸收,采用“引进加改进”的模式,不断创新。“引进加改进”即要求我国在引进国外先进核电技术的同时,引进国外成熟的技术标准,然后结合本国的实际情况加以改进,并且在实践中不断创新。

3.2 提高技术水平,降低核安全火灾风险

拥有自主知识产权的三代核电技术“华龙一号”,已成为“国家名片”。建议核安全监管部门充分利用核电发展契机,出台操作性强的核安全消防性能化防火指南,规范核安全消防程序,为核安全消防性能化方法提供一套可靠的流程,应用到核电厂设计、建造、审评、监督等各环节。同时,搭建权威的火灾基础数据库和可信度高的模拟程序,加强新材料和新技术的研发,规范材料性能化参数,结合我国核安全消防现状,不断提高核安全消防技术,降低核安全火灾风险,防止火势蔓延,运用良好的火灾探测和灭火手段,减少核电厂经济损失。

3.3 提供消防信息交流,建立消防信息共享平台

消防信息资源共享的实现需要一个观念基础,应提倡和推行全局观念、资源观念、合作观念、双赢观念、投入产出观念、创新观念和服务观念。建议国家核与辐射安全监管部门本着透明、开放的原则积极构建核电厂火灾信息共享机制,搭建各运行核电厂间的消防信息交流平台,在消防系统和设施的管理、消防组织和安全管理方面互通有无、取长补短,以利于同行业或相关行业及时通过运行核电厂发生的火灾事件中的经验反馈进行持续改进,进而促进我国核电厂消防管理和技术水平的发展,提高我国核电厂总体防火水平。


第一作者简介:

史强,生态环境部核与辐射安全中心科学技术委员会办公室主任、工程师,长期从事核电厂的消防研究。近年来,先后在国家重大专项 CAP1400 安全审评技术及独立验证试验、CAP1400 安全审评关键技术研究、国家自然基金固态燃料熔盐堆始发事件清单分析研究等课题担任技术骨干,以第一作者撰写基于 FDS 的核电厂主控室操纵员撤离的火灾数值模拟研究等科技论文、政研报告 10 余篇。


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