劉祥祥，周濤，孫文彬

（國核電站運(yùn)行服務(wù)技術(shù)有限公司，上海 201100）

1 背景

核電廠主控可居留區(qū)域是對(duì)核電廠進(jìn)行監(jiān)督、控制和操縱的重要場所。主控制室的任務(wù)是：在所有運(yùn)行工況下能使核電廠安全地運(yùn)行，在發(fā)生事故工況和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事件后能采取措施將核電廠保持在安全狀態(tài)或使其返回安全狀態(tài)。因此，保障主控室可居留性至關(guān)重要。主控可居留系統(tǒng)主要功能是提供一個(gè)安全、舒適工作環(huán)境，使主控室內(nèi)的工作人員避免受到自然災(zāi)害、有毒有害氣體和放射性氣體傷害。

目前，國內(nèi)外核電廠主控室可居性系統(tǒng)評(píng)估主要通過測(cè)量主控室內(nèi)壓力值以及可居區(qū)域的非過濾泄漏量。要想比較準(zhǔn)確測(cè)量以上2 個(gè)參數(shù)的前提是主控室的邊界要具備完整性，核電主控可居留區(qū)域壓力邊界完整性作為主控室可居留性系統(tǒng)的一個(gè)重要的物理屏障。本文首先對(duì)主控可居留區(qū)域范圍、主控可居留區(qū)域壓力邊界、非過濾氣體滲入主控室可居留區(qū)域的途徑進(jìn)行討論；其次，分別分析了主控可居留區(qū)域貫穿件氣密性檢查方法、主控可居留區(qū)域通風(fēng)系統(tǒng)氣密性檢查方法。

2 主控室可居區(qū)域范圍及功能

2.1 主控室可居留區(qū)域范圍

主控室可居留區(qū)域范圍包含發(fā)生極端工況時(shí)在機(jī)組控制過程中的常住、臨時(shí)性居留房間以及維持主控室可居留區(qū)域的通風(fēng)系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。主控可居留區(qū)域的邊界要將主控室可居留區(qū)域圍成一個(gè)密閉空間，與外界從實(shí)體上隔離開，防止外界放射性污染空氣、化學(xué)毒氣以及煙霧滲透入主控室可居留區(qū)域內(nèi)。由于機(jī)組不同主控室在房間功能劃分及房間布置有很大的不同，總體大致包括以下房間：主控制室、技術(shù)支持中心、會(huì)議室、學(xué)習(xí)室、早會(huì)室、隔離辦公室、功能房間、值長辦公室、餐廳、衛(wèi)生間。以上只是正常工況下所指的主控區(qū)域，而發(fā)生事故工況下主控可居留區(qū)域要比上述范圍要大。主控可居留區(qū)域除上述房間，還應(yīng)該包含空調(diào)系統(tǒng)、應(yīng)急通風(fēng)系統(tǒng)、主控區(qū)域房間內(nèi)排煙系統(tǒng)、消防、通訊、照明系統(tǒng)、生活保障設(shè)施等系統(tǒng)。這些系統(tǒng)可能與主控室樓層不同，甚至跨越幾個(gè)樓層。這些系統(tǒng)的實(shí)體邊界都屬于主控室可居留性的邊界，尤其是空調(diào)系統(tǒng)、應(yīng)急通風(fēng)系統(tǒng)、排煙排氣系統(tǒng)、主控可居留系統(tǒng)實(shí)體邊界墻完整性對(duì)于主控室可居留系統(tǒng)可靠運(yùn)行起到了至關(guān)重要的作用。

2.2 主控室可居留區(qū)域邊界完整性功能意義

主控室可居留系統(tǒng)要保證在正常和事故工況下，維持控制室工作人員的工作環(huán)境安全，以保證機(jī)組安全運(yùn)行和安全狀態(tài)，主控室可居留性系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

（1）在正常運(yùn)行狀態(tài)下，主控室操作人員所受的照射劑量保持在年有效劑量5mSV。

（2）在事故工況下，提供足夠的防護(hù)，使進(jìn)入和停留在主控室的人員，在事故期間全身接受的射線照射劑量滿足《核動(dòng)力廠運(yùn)營單位的應(yīng)急準(zhǔn)備和應(yīng)急響應(yīng)》規(guī)定，核動(dòng)力廠營運(yùn)單位應(yīng)對(duì)應(yīng)急設(shè)施的可居留性進(jìn)行評(píng)價(jià)?？紤]涉及放射性物質(zhì)釋放的事故情景時(shí)，應(yīng)根據(jù)工作人員可能受照射劑量大小確定是否滿足可居留準(zhǔn)則。主控室等重要應(yīng)急設(shè)施應(yīng)滿足的可居留性準(zhǔn)則如下：在設(shè)定的持續(xù)應(yīng)急響應(yīng)期間（30d），工作人員接受的有效劑量不大于50mSV，甲狀腺當(dāng)劑量不大于500mSV。

（3）保證主控室區(qū)域處于正常的溫度下，具備調(diào)溫、調(diào)濕、正常照明功能，即使發(fā)生廠外電力喪失等事故，該項(xiàng)功能也應(yīng)不受有效。

（4）保證主控室區(qū)域在臺(tái)風(fēng)、地震、洪水、龍卷風(fēng)等惡劣自然災(zāi)害情況下，主控室區(qū)域不受此類災(zāi)害的影響。

（5）主控室區(qū)域的空調(diào)系統(tǒng)及應(yīng)急通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)在正常運(yùn)行情況下、應(yīng)急工況下始終保證主控室可居留區(qū)域相對(duì)于周圍房間維持正壓30pa。

（6）防止有毒有害氣體侵入，當(dāng)核電廠周邊或者廠區(qū)發(fā)生有毒有害氣體的泄漏，電廠出現(xiàn)相應(yīng)的報(bào)警方式，主控可居留區(qū)域的空調(diào)機(jī)組進(jìn)入內(nèi)循環(huán)模式，保持外界氣體不進(jìn)入主控室可居留區(qū)域。

2.3 非過濾氣體滲入主控可居留區(qū)域的途徑

首先，非過濾氣體滲入主控可居留區(qū)域途徑與主控可居留區(qū)域及其外部區(qū)域之間的壓差、主控室可居留區(qū)域的通風(fēng)系統(tǒng)安裝分布緊密相關(guān)，當(dāng)主控可居留區(qū)域相對(duì)周圍房間維持正壓過小或者無正壓，此種情況下，主控可居留區(qū)域邊界墻體的貫穿件、門等部位就是滲入途經(jīng)之一。其次，另一個(gè)滲入途徑為主控可居留區(qū)域的應(yīng)急通風(fēng)系統(tǒng)，主控可居留區(qū)域應(yīng)急通風(fēng)系統(tǒng)分過濾單元、空調(diào)機(jī)組以及連接風(fēng)管。大部分的應(yīng)急通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)向?yàn)檫^濾單元、空調(diào)機(jī)組、主控可居留區(qū)域，從此風(fēng)的流向可以判斷出，未經(jīng)過濾的進(jìn)入的途徑只有過濾單元的末端、空調(diào)機(jī)組以及空調(diào)機(jī)組與主控可居留區(qū)域的通風(fēng)管道。

3 主控可居留區(qū)域邊界密封性檢查方法

主控可居留區(qū)域貫穿件分為機(jī)械性貫穿件、電纜貫穿件，其中機(jī)械貫穿件分為通風(fēng)系統(tǒng)貫穿件、生活供疏水系統(tǒng)貫穿件、消防水系統(tǒng)貫穿件。雖然不同機(jī)組主控室可居留區(qū)域貫穿件數(shù)量、貫穿件形狀，但這些貫穿件的密封方式基本上大致相同。

目前，檢查貫穿件、門氣密性采用目視檢測(cè)方法，目視檢查方法受到人為因素影響比大。通過在工程實(shí)踐發(fā)現(xiàn)采取超聲法、煙霧示蹤法，壓差測(cè)量法作為主控可居留區(qū)域密封性整體評(píng)價(jià)方法，可以客觀評(píng)價(jià)主控可居留區(qū)域密封性。

煙霧示蹤法是指在貫穿件或者門邊框一側(cè)釋放煙霧，在貫穿件或者門邊框另外一側(cè)觀察是否有煙霧出現(xiàn)，從而判斷貫穿件或者門框的氣密封性。該方法可用于各種貫穿件及門密封性檢查，可以直接觀察到被檢件密封情況，能做到定位泄漏點(diǎn)位置，該方法只是適合局部貫穿件檢測(cè)，解決了主控可居留區(qū)域貫穿件漏點(diǎn)查找困難的難題。

對(duì)于門和貫穿孔洞使用超聲檢測(cè)時(shí)，采用在門或者貫穿件孔洞一側(cè)放置一個(gè)聲發(fā)射裝置，在門或者貫穿件孔洞另外一側(cè)放置探測(cè)裝置，當(dāng)打開聲發(fā)射裝置時(shí)，聲發(fā)射裝置可以去連續(xù)不斷的超聲波。如果被檢件的壓力邊界存在泄漏點(diǎn)，超聲波就會(huì)從泄漏點(diǎn)通過，此類超聲波信號(hào)會(huì)被放置在被檢件的另一側(cè)超聲探測(cè)裝置接受到，超聲探測(cè)裝置可以把超聲波泄漏信號(hào)轉(zhuǎn)換成可視化數(shù)值。檢測(cè)人員可以根據(jù)數(shù)值來判斷貫穿件孔洞及門密封性情況。對(duì)風(fēng)管漏點(diǎn)檢測(cè)，管道出現(xiàn)壓力氣體泄漏，產(chǎn)生氣體紊流現(xiàn)象，氣體紊流會(huì)產(chǎn)生高頻噪音，即超聲波信號(hào)，儀器通過內(nèi)置，或外接傳感器采集（擷?。┐顺暡ㄐ盘?hào)，從而檢測(cè)定位出漏點(diǎn)。超聲檢測(cè)方法具備以下優(yōu)點(diǎn)：可以檢測(cè)到高頻率的超聲波；可以及將超聲波信號(hào)大小量化、數(shù)值化；可以對(duì)泄漏點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確定位。

對(duì)于整體主控室可居留區(qū)域內(nèi)整體密封性檢查采用壓差測(cè)量法，壓差測(cè)量法的前提條件是主控可居留區(qū)域的貫穿件、邊界門都全部進(jìn)行封堵完成，主控可居留區(qū)域內(nèi)部房間門全部打開，保持空氣流通。啟用應(yīng)急通風(fēng)系統(tǒng)，待應(yīng)急通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，測(cè)量可居留區(qū)域內(nèi)部房間與其周圍房間的壓力差。周圍房間包含主控可居留區(qū)域的上下前后左右的房間，測(cè)量出每個(gè)房間壓力值與主控可居留區(qū)域內(nèi)部房間壓力進(jìn)行對(duì)比，檢測(cè)主控室可居留區(qū)域壓力是否為微正壓。該方法優(yōu)點(diǎn)是對(duì)主控室可居留區(qū)域微正壓有一個(gè)客觀評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，但是，同時(shí)有不足。當(dāng)壓力差值不夠30pa 或者形不成微正壓時(shí)，無法確定貫穿件的泄漏點(diǎn)。

4 主控室可居留性通風(fēng)系統(tǒng)密封檢查

目前，國內(nèi)的主控室可居留區(qū)域的通風(fēng)系統(tǒng)都是由正常通風(fēng)系統(tǒng)與應(yīng)急通風(fēng)系統(tǒng)兩部分組成，其中應(yīng)急通風(fēng)系統(tǒng)的空調(diào)與正常通風(fēng)系統(tǒng)的空調(diào)是共用的。應(yīng)急通風(fēng)系統(tǒng)主要由新風(fēng)口、氣體過濾單元、空調(diào)機(jī)組等幾部分組成，由于機(jī)組堆型不一樣主控室可居留區(qū)域應(yīng)急通風(fēng)系統(tǒng)在空間布置上也存在較大差異，目前，三代機(jī)組大致采用以下布置順序：新風(fēng)口、氣體過濾單元、空調(diào)機(jī)組，最后進(jìn)入主控室可居留區(qū)域房間內(nèi)，具體排列見圖1。

圖1

為了防止有毒有害氣體以及放射性氣體通過應(yīng)急通風(fēng)系統(tǒng)中過濾單元、空調(diào)機(jī)組及通風(fēng)管道潛在漏點(diǎn)進(jìn)入主控室可居留區(qū)域，所以要對(duì)應(yīng)急通風(fēng)系統(tǒng)提出密封性要求。應(yīng)急通風(fēng)系統(tǒng)潛在漏點(diǎn)主要分為以下三類：殼體設(shè)備開口處、應(yīng)急通風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)部閥門內(nèi)漏和外漏、通風(fēng)管道法蘭面泄漏。

對(duì)于殼體設(shè)備、閥門、通風(fēng)管道這三種設(shè)備密封性檢測(cè)，目前主要有兩種方法分別為恒壓試驗(yàn)、壓力降壓試驗(yàn)。兩個(gè)試驗(yàn)方法的前提條件是在開始試驗(yàn)之前所有設(shè)備開口處均勻完成永久性封堵，使用壓力降壓法進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，應(yīng)確定試驗(yàn)邊界的體積。由于恒壓試驗(yàn)方法、壓力降壓試驗(yàn)時(shí)只能測(cè)量漏率大小并不能檢查到漏點(diǎn)，要采有泡沫檢漏法來確定泄漏點(diǎn)位置。

恒壓試驗(yàn)方法應(yīng)分為正壓試驗(yàn)和負(fù)壓試驗(yàn)，根據(jù)被檢件的工作狀態(tài)確定，在恒壓試驗(yàn)前被測(cè)系統(tǒng)的所有開口均應(yīng)封閉，不應(yīng)漏風(fēng)。正壓試驗(yàn)時(shí)，在氣源與被檢件之間連接一臺(tái)局部檢漏儀，用局部檢漏儀自帶壓力傳感器、數(shù)字式流量計(jì)測(cè)量被檢件泄漏量與壓力值。啟動(dòng)加壓氣源調(diào)節(jié)閥，調(diào)至試驗(yàn)壓力，使壓力維持恒定，此時(shí)，流量計(jì)的讀數(shù)為被檢件泄漏量。負(fù)壓試驗(yàn)時(shí)，需要在被檢件的出口連接一臺(tái)抽負(fù)壓設(shè)備，該包含排風(fēng)、測(cè)量流量、壓差等功能。

壓力降壓法：同樣在試驗(yàn)前，被測(cè)系統(tǒng)的所有開口均應(yīng)封閉，不應(yīng)漏風(fēng)。將被檢件與充壓設(shè)備相連接，在※※被檢件上安裝壓力表，開啟設(shè)備對(duì)被檢件進(jìn)行抽負(fù)壓或者充壓直至被檢件內(nèi)部壓力達(dá)到運(yùn)行壓力的1.25 倍（不能超過被檢設(shè)備的設(shè)計(jì)壓力），調(diào)節(jié)閥門使壓力維持穩(wěn)定，關(guān)閉設(shè)備，記錄保壓開始時(shí)間、保壓開始?jí)毫χ?。直至壓力降至最大運(yùn)行壓力的75%，記錄保壓結(jié)束壓力值、保壓結(jié)束時(shí)間，按照以下公式計(jì)算泄漏率值。（由于室溫試驗(yàn)溫度可以忽略不計(jì)）。

式中，L 為泄漏率，m3/h；V 為試驗(yàn)空間體積，m3；P1、P2為試驗(yàn)空間的初始?jí)毫徒Y(jié)束壓力；T 為試驗(yàn)保壓持續(xù)時(shí)間，h。

5 結(jié)語

本文主要從主控室可居留區(qū)域、主控室可居留區(qū)域的功能、事故工況下非過濾氣體進(jìn)入造成主控室區(qū)域可居留區(qū)域途徑進(jìn)行分析，并根據(jù)不同進(jìn)入途徑制定相應(yīng)的檢測(cè)方法，為主控室可居留區(qū)域的完整性檢查提供新的思路。這些檢查方法只為了查找通風(fēng)系統(tǒng)以及主控室的貫穿件存在的泄漏點(diǎn)，最終目的對(duì)潛在泄漏點(diǎn)進(jìn)行有效的封堵，提高主控室區(qū)域可居留性邊界完整性。