蔣宜

摘要：通風空調系統(tǒng)在核電站是一個較為龐大的輔助系統(tǒng)，這主要是由核電站的性質所決定的。核電站因其特殊性決定了核電廠控制區(qū)域，特別是核島廠房必須要有良好的密封性能，這些大量的密封廠房內還必須要有適合工作人員的工作和維持各種設備正常運行的環(huán)境，因此造成了核電廠通風系統(tǒng)種類較多，系統(tǒng)龐大的特點。本文對田灣核電站控制區(qū)主通風系統(tǒng)、事故應急通風系統(tǒng)、各廠房的自有通風系統(tǒng)進行了分析闡述。

關鍵詞：核電站通風空調系統(tǒng)

中圖分類號：TM62 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）08（c）-0125-02

田灣核電站的控制區(qū)通風系統(tǒng)，包括反應堆廠房，核輔助廠房，核安全廠房，核燃料廠房和核服務廠房等五大廠房，也是田灣核電站系統(tǒng)最復雜和龐大的通風系統(tǒng)。這些通風系統(tǒng)可粗略的分為主通風系統(tǒng)、事故應急通風系統(tǒng)和各廠房的自有通風系統(tǒng)。

1控制區(qū)的主通風系統(tǒng)

控制區(qū)的主通風系統(tǒng)是田灣核電站最大的通風系統(tǒng)，他服務范圍包含了整個控制區(qū)區(qū)域，保證控制區(qū)廠房溫度的同時，也保證了空氣的流向和凈化。

控制區(qū)通風系統(tǒng)通過包容措施（屏蔽或適當?shù)膲翰睿┮呀?jīng)空氣凈化過濾措施來控制工作環(huán)境的氣載放射性污染，以便使職業(yè)受照人員的照射量和放射性核素吸入量保持在“合理可行盡量低”的水平，并確保不超過相應的限值。與此同時，提供一定的通風換氣次數(shù)，控制廠房的溫濕度在設計范圍內，以保證人員的舒適性以及廠房構筑物和設備功能不受損壞。

正常情況下，主通風系統(tǒng)靠擁有兩臺離心式風機的主送風系統(tǒng)（KLE10）將戶外新風經(jīng)過兩級過濾后送到五大廠房，并且由主排風系統(tǒng)（KLE30）和安全殼負壓系統(tǒng)（KLD10）一起維持五大廠房的空氣流通并保證控制區(qū)各廠房相對于室外環(huán)境的微負壓。

田灣核電站控制區(qū)根據(jù)平均劑量率大小將控制區(qū)廠房的房間分為了：紅、橙、黃、藍、綠五個子區(qū)，KLE10將室外過濾后的新風送到核輔助廠房、核安全廠房、核燃料廠房和核服務廠房的非污染房間和走廊（綠區(qū)），并且非污染房間同時設置主排風系統(tǒng)（KLE20），在紅、橙、黃、藍區(qū)的房間里只設置KLE20，送風通過設置在房間和走廊隔墻上的余壓閥進入，當排風系統(tǒng)啟動后，房間形成負壓，當走廊壓力大于房間壓力50Pa時閥門機械力自動打開，走廊新風進入房間，當小于50Pa時閥門機械力關閉，保證了氣體的單向流動，即保證氣流由低污染區(qū)向高污染區(qū)流動。

反應堆廠房的送風依然由KLE10送給新風，但不同的是，排風由帶有過濾裝置的KLD10完成，以保證排放到環(huán)境中的空氣達到國家標準。

各個廠房的溫度由送往KLE10的熱水供應系統(tǒng)（SBL）或冷凍水系統(tǒng)（QKM）根據(jù)環(huán)境來維持廠房送風溫度在設計范圍內。

2事故應急通風系統(tǒng)

在某些房間輻射水平超標或事故工況下，田灣核電站有一套完善的應急通風系統(tǒng)可以維持廠房的氣載污染物不會釋放到環(huán)境中去。

2.1 主排風系統(tǒng)

主排風系統(tǒng)（KLE20）為不設過濾器的排風系統(tǒng)，系統(tǒng)運行在不通過過濾裝置、直接把風排向大氣的工況。此時，兩組帶有碘吸附器和氣溶膠過濾器的排風系統(tǒng)（KLE30）處于備用狀態(tài)。

當KLE20的四組排風母管上的任意一個母管的放射性碘或氣溶膠超過閾值報警時，該組排放母管所轄房間的排放自動由系統(tǒng)KLE20轉向系統(tǒng)KLE30，與此同時系統(tǒng)KLE20的流量減少，流量降低的值就等于該組房間的排風量，KLE30系統(tǒng)風機流量則相應增加了該組房間的排風量。

當兩組房間內同時發(fā)生放射性報警時，為了凈化空氣，除了KLE30系統(tǒng)的過濾裝置之外，反應堆廠房維修-應急通風系統(tǒng)（KLD20）不處于凈化安全殼內空氣的狀態(tài)，可以利用KLD20系統(tǒng)的過濾裝置，以保證房間的進排風量平衡并且排到環(huán)境中的空氣符合國家標準。

除此之外，為防止一些高放水箱泄漏導致的環(huán)境污染，KLE20還可以根據(jù)房間地坑的水位信號或水槽信號，將排風從1KLE20系統(tǒng)自動切換到1KLE30系統(tǒng)，防止放射性釋放到環(huán)境中去。

2.2 反應堆廠房（UJA）通風

在正常運行時為了使人員能夠進入反應堆廠房或者在事故工況下反應堆廠房的通風，設置了反應堆廠房維修-應急通風系統(tǒng)（KLD20）。

為了在功率運行時人員能夠進入反應堆大廳和主泵電機間，設計了KLD20系統(tǒng)定期工作于“功率運行時自循環(huán)”工況，以便凈化這些房間的空氣。系統(tǒng)運行時間（在人員進入安全殼前不多于10h）由放射性儀表的示數(shù)和控制區(qū)房間空氣污染允許水平?jīng)Q定。為了提高KLD20系統(tǒng)在“功率運行時自循環(huán)”工況工作的可靠性，還設計了將KLE30系統(tǒng)的一個風機做為備用風機。當KLD20的風機不可用，且KLE30系統(tǒng)不運行時可以投運KLE30風機。

當機組進入大修和事故后工況時KLD20系統(tǒng)有兩種工況：自循環(huán)工況和送排風工況。在機組進入大修前，KLD20運行在自循環(huán)工況，通過KLD20自帶的過濾器以24000m3/h的流量凈化反應堆廠房（UJA）內的空氣，當空氣凈化水平達到輻射防護人員要求時，操縱員將系統(tǒng)切換到送排風工況。此時，排風由KLD20的過濾器旁路以50000m3/h直接排向大氣，外界空氣經(jīng)過KLD20的空調機處理后向安全殼內所有標高房間和蒸汽發(fā)生器間的空氣管網(wǎng)供氣。排氣風管的放射性連續(xù)監(jiān)測，當放射性超標或燃料組件墜落時維修人員必須撤離。送風系統(tǒng)停運，排風系統(tǒng)自動轉至“自循環(huán)”工況，凈化空氣。

2.3 安全殼環(huán)形空間和核安全廠房（UKD）的通風

當出現(xiàn)安全殼壓力大于0.129MPa信號時，安全殼環(huán)形空間和核安全廠房（UKD）正常送排風的截止閥關閉，安全殼環(huán)形空間及安全廠房應急負壓系統(tǒng)（KLC11/41）自動啟動，保證核安全廠房的負壓為20Pa，環(huán)形空間的負壓為100～400Pa，從環(huán)廊空間和安全廠房排出的空氣經(jīng)過過濾器、排風管，通過煙囪排入大氣。

為保證安全殼環(huán)形空間的各種測量儀表能正常工作，還設置了安全系列儀控探測器應急冷卻系統(tǒng)（KLC10～40），當設計事故時，系統(tǒng)運行于循環(huán)狀態(tài)：取自房間的空氣，進入空氣冷卻器被冷卻后再被送回到房間?？照{機組根據(jù)房間溫度自動啟停，以保證所轄房間的溫度。

2.4 發(fā)生地震時機組狀態(tài)正常的工況下（OBE狀態(tài)）

因變頻器不抗震，田灣核電站在設計時對主排風系統(tǒng)（KLE20/KLE30）風機同時配備了抗震等級為1級的電器旁路柜。該工況存在以下三種情況。

（1）地震發(fā)生前主排風系統(tǒng)不需要凈化，帶過濾的主排風系統(tǒng)KLE30未投運。此時若發(fā)生地震，主送、排風系統(tǒng)（KLE10/KLE20）100%運行，KLE20變頻器自動停運，電機由電氣旁路柜供電。

（2）地震發(fā)生前，有兩路排風系統(tǒng)需要凈化，帶過濾的主排風系統(tǒng)100%風量運行（帶兩臺過濾機組），KLE20系統(tǒng)50%風量運行。此時若發(fā)生地震，主送風系統(tǒng)（KLE10）保持100%運行，地震信號自動停運KLE20和KLE30風機的變頻器，轉由電器旁路柜供電，KLE20和KLE30系統(tǒng)100%風量運行。

（3）地震發(fā)生前，有一路排風系統(tǒng)需要凈化，KLE30系統(tǒng)50%風量帶一臺過濾機組運行，KLE20系統(tǒng)70%風量運行。此時若發(fā)生地震，KLE30系統(tǒng)自動打開核輔助廠房的支路，以保證打開兩條支路保證過濾機組的流量，此時主送風系統(tǒng)（KLE10）保持100%運行，自動停運KLE20和KLE30風機的變頻器，轉由電器旁路柜供電，并同時投入KLD20過濾機組。

當發(fā)生地震同時安全殼內的壓力若升高，此時主送風系統(tǒng)KLE10在80%風量運行，保證核輔助廠房和核服務廠房的廠房負壓，此時，核安全廠房以及環(huán)形空間的送排風被自動切除，應急負壓系統(tǒng)（KLC11/41）啟動，保證核安全廠房和環(huán)形空間的負壓在設計范圍內。

3各廠房的自有通風系統(tǒng)

反應堆廠房的通風系統(tǒng)為相對獨立的反應堆設備隔間循環(huán)冷卻系統(tǒng)（KLA），該系統(tǒng)分為七個子系統(tǒng)，按照區(qū)域分別對隔間進行冷卻，在機組運行時，這些系統(tǒng)均要投用以維持各設備的工作環(huán)境，但在LOCA事故時（安全殼內壓力達到0.129MPa時）系統(tǒng)停運。

3.1 反應堆本體（堆坑）通風系統(tǒng)（KLA10）

KLA10是為反應堆的堆坑提供冷風，用來冷卻反應堆的壓力容器底部的生物屏蔽層和中子屏蔽層和反應堆環(huán)路與壓力殼連接部分。該系統(tǒng)的送風以防止反應堆壓力容器外壁的高溫氣流直接傳到反應堆的堆坑上，即防止反應堆壓力容器的溫度過高使得堆坑的溫度超過所要求的溫度。

該系統(tǒng)由3套100%的通風裝置（風機）組成，每套裝置分別由不同通道的應急供電系統(tǒng)供電。整個系統(tǒng)位于安全殼內，并可以在主控室控制，空氣的狀態(tài)及其排出的空氣溫度在主控室內均有顯示。

KLA10從KLA20（反應堆空間及蒸汽發(fā)生器隔間通風系統(tǒng)）壓力連接管處抽取空氣，經(jīng)過風機壓送到反應堆堆坑，送風溫度不大于40℃，反應堆本體的排出溫度不高于60℃。從母管出來分為兩路，一路直接進入反應堆壓力容器的底部，通過堆坑底部的屏蔽層后再由KLA10的吸入口循環(huán)使用；另一路則從反應堆堆坑的側面送入，使得冷風經(jīng)過壓力容器和堆坑的縫隙滲出，通過KLA20吸入，冷卻后再循環(huán)使用，從而 達到冷卻反應堆堆坑溫度過高的目的。

3.2 反應堆空間及蒸汽發(fā)生器隔間通風系統(tǒng)（KLA20）

KLA20的功能是保持反應堆空間和蒸汽發(fā)生器隔間的空氣溫度在所要求的限值內。與KLA10一起承擔反應堆本體和堆坑的冷卻功能。

KLA20的最大送風溫度為40℃，冷卻水的最高溫度為33℃，系統(tǒng)所維持的蒸汽發(fā)生器隔間的溫度不超過60℃。

KLA20系統(tǒng)由4套通風裝置組成，每套通風裝置由其各自獨立的應急供電系統(tǒng)供電，每套系統(tǒng)由一系列的隔離閥、風機、空氣冷卻器以及逆止閥組成。蒸發(fā)器隔間被分為兩組，對于其中的每一組，一套通風裝置投入運行；另一套通風裝置備用。系統(tǒng)的啟停在主控制室控制，自動切換運行與備用的風機。風機的工作狀態(tài)、風機出風口的壓力、溫度以及蒸汽發(fā)生器隔間的壓力、溫度在主控制室都有指示信號。

3.3 控制棒的驅動機構循環(huán)冷卻系統(tǒng)（KLA30）

KLA30用于冷卻控制棒的驅動機構。 循環(huán)冷卻系統(tǒng)（KLA30）是由4臺風機（每臺確保50%流量）組成——2臺工作，2臺備用。系統(tǒng)包括離心風機，空氣冷卻器，截止閥和逆止閥。所有風機的出口連接到一個通風總管，通風總管中的溫度為小于50℃的空氣被送去冷卻控制棒驅動機構，然后從末端空氣導管返回到冷卻設備，往復循環(huán)。

3.4 安全殼內空氣循環(huán)系統(tǒng)（KLA40）

KLA40的功能是：在進行安全殼密封性和強度試驗時，用于平衡安全殼內空氣的溫度。系統(tǒng)由兩臺風機和相關的管道系統(tǒng)組成。

3.5 反應堆冷卻劑泵電動機隔間冷卻系統(tǒng)（KLA50）

反應堆冷卻劑泵電動機隔間冷卻系統(tǒng)（KLA50）的功能是用來維持4臺反應堆冷卻劑泵電動機隔間的溫度在所要求的溫度限值內，即不超過40℃。

該系統(tǒng)中的通風裝置是由風機和冷卻盤管組成的，冷卻盤管的冷源來自于設備冷卻水系統(tǒng)（KAA系統(tǒng)），通過KAA系統(tǒng)的冷卻水進入冷卻盤管，將風機所吸入的反應堆冷卻劑泵（主泵）電動機隔間的高溫空氣通過盤管進行冷卻，冷卻后再送回到隔間中，就這樣循環(huán)進行，從而維持主泵電動機隔間的溫度在主泵電機運行條件要求的范圍內。

該系統(tǒng)是由8套相同的通風裝置組成，每個反應堆冷卻劑泵（即：主泵）電機房間內布置有2組，基本對稱布置，每個機組均可使整個隔間的空氣形成對流，該設備的電機是由正常供電系統(tǒng)供電。

3.6 安全殼空氣循環(huán)系統(tǒng)（KLA60）

KLA60）功能是用于保持安全殼內的溫度不高于40℃。KLA60系統(tǒng)由相應的正常運行可靠供電系統(tǒng)的母線供電。

安全殼空氣循環(huán)系統(tǒng)（KLA60）將40℃的熱空氣從安全殼上部被吸入系統(tǒng)風機前的空氣冷卻器，經(jīng)空氣冷卻器后的冷空氣再由風機送到安全殼工作區(qū)（所送空氣的最高溫度為37℃）。系統(tǒng)的送風量是根據(jù)放置在安全殼內設備的散熱量和保持空氣溫度在給定的范圍內的條件確定的。在發(fā)生設計基準事故時，系統(tǒng)也能保證給定的空氣參數(shù)。

系統(tǒng)KLA60由兩組通風裝置組成，每組有50%的工作能力，在正常運行工況下，運行一組冷卻裝置，在風機出口溫度高于37℃時，自動啟動第二組通風機組。

3.7 穩(wěn)壓器間和蒸發(fā)器間空氣循環(huán)系統(tǒng)（KLA70）

KLA70的主要作用是降低穩(wěn)壓器間和蒸發(fā)器間的溫度，與KLA20聯(lián)合運行，控制穩(wěn)壓器隔間的溫度在60℃的范圍內。

KLA70采用的是兩臺風機和兩臺冷卻器組成的空氣冷卻系統(tǒng)，兩臺機組一用一備，設計為任意一臺機組運行，就可以承擔100%的工作能力。KLA70系統(tǒng)的冷源來自設備冷卻水KAA系統(tǒng)。

4結語

田灣核電站控制區(qū)的通風空調系統(tǒng)經(jīng)過數(shù)年的實際運行和一些改造，很好的完成了設計功能，保證了控制區(qū)的氣載污染物能控制在控制區(qū)范圍內，保證了排放到大氣中的空氣遠優(yōu)于國家標準，為核電站安全、高效、綠色的運行提供了必要的輔助功能。

參考文獻

[1] 反應堆廠房安全殼負壓系統(tǒng)運行規(guī)程.

[2] 主通風系統(tǒng)運行規(guī)程.

[3] 核電廠通風與空調系統(tǒng).