王洪軍

【摘要】國(guó)內(nèi)在役核電設(shè)計(jì)中，廠區(qū)防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是考慮海水水位在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)水位下，廠區(qū)內(nèi)設(shè)備不會(huì)受到水淹的風(fēng)險(xiǎn)。隨著自然條件的變化以及分析方式的提升，秦二廠的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)水位也發(fā)生了變化。通過分析秦二廠設(shè)計(jì)基準(zhǔn)洪水位提升，對(duì)現(xiàn)設(shè)計(jì)工況下設(shè)備可能受到水淹風(fēng)險(xiǎn)的影響，提出聯(lián)合泵房應(yīng)采取的應(yīng)對(duì)措施，以防止海水水位在極端情況下升高影響機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行。

【關(guān)鍵詞】設(shè)計(jì)基準(zhǔn)水位；聯(lián)合泵房；水淹；改進(jìn)

0引言

秦二廠核電機(jī)組位于杭州灣北岸，杭州灣屬于錢塘江的外海區(qū)，流態(tài)以海水潮流作用為主，江流作用微弱。根據(jù)廠址特點(diǎn)，秦二廠是按照濱海廠址要求設(shè)計(jì)建造的。根據(jù)核安全導(dǎo)則《濱海核電廠廠址設(shè)計(jì)基準(zhǔn)洪水的確定》中規(guī)定，“要將所有安全重要物項(xiàng)建造在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)洪水位以上”。

濱海核電廠設(shè)計(jì)基準(zhǔn)洪水位，是以海潮水位為主要依據(jù)制定的。浙江省河口海岸所在1992-1993 年期間完成了《秦山二期工程基準(zhǔn)洪水位的分析和研究》，報(bào)告對(duì)秦山潮位、可能最大臺(tái)風(fēng)參數(shù)以及波浪等進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析和模擬計(jì)算，經(jīng)過計(jì)算得到秦山二期廠址處設(shè)計(jì)基準(zhǔn)洪水位為+7.9m(黃海高程，YSD)。浙江省水利河口研究院在2008年3月完成了《秦山核電廠擴(kuò)建工程（方家山核電工程）設(shè)計(jì)基準(zhǔn)洪（低）水位專題（總報(bào)告）》，報(bào)告綜合考慮了溢流、堤線調(diào)整、規(guī)劃高程和陸域徑流洪水等影響，當(dāng)可能最大風(fēng)暴潮遭遇10％超越概率天文高潮位時(shí)，廠址的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)洪水位為+10.01m(YSD)。

秦二廠四臺(tái)機(jī)組廠址設(shè)計(jì)的地坪標(biāo)高為+10.93m(YSD)，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)洪水位由+7.9m(YSD)提高到+10.01m(YSD)，廠址地坪標(biāo)高仍然高于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)洪水位。對(duì)于波浪的影響，通過在廠區(qū)外圍設(shè)置的護(hù)堤、擋浪墻進(jìn)行防護(hù)。由于核電廠是以較低的防洪標(biāo)準(zhǔn)（+7.9mYSD）設(shè)計(jì)和建造的，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)水位的提升后，廠房防水淹能力、廠區(qū)擋浪能力和泄洪措施等在新形勢(shì)下顯得薄弱。尤其是海水聯(lián)合泵房，由于與海水直接連通，海水水位超過原設(shè)計(jì)基準(zhǔn)水位后，可能導(dǎo)致廠房涌入海水，進(jìn)而導(dǎo)致廠房?jī)?nèi)的設(shè)備被淹。本文通過分析秦二廠設(shè)計(jì)基準(zhǔn)水位提升對(duì)聯(lián)合泵房的影響，并提出解決方案，以防止海水水位升高導(dǎo)致聯(lián)合泵房被淹，從而影響機(jī)組的安全運(yùn)行。

1聯(lián)合泵房在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)水位下運(yùn)行的防水淹現(xiàn)狀分析

秦二廠聯(lián)合泵房的0m平臺(tái)標(biāo)高為+11.23m(YSD)，高于提升后的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)洪水位+10.01m(YSD)。因此聯(lián)合泵房可能遭到水淹的設(shè)備為0m平臺(tái)以下的設(shè)備。聯(lián)合泵房?jī)?nèi)的設(shè)備中，安全廠用水系統(tǒng)（以下稱SEC系統(tǒng)）的鼓形濾網(wǎng)間與二回路循環(huán)水系統(tǒng)鼓型濾網(wǎng)間的標(biāo)高一致，鼓網(wǎng)頂部操作平臺(tái)標(biāo)高均為+8.4m(YSD)，高于原設(shè)計(jì)基準(zhǔn)洪水位，位于提升后的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)洪水位以下。圖1以SEC系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)備布置為例，分析海水水位在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)水位以下運(yùn)行時(shí)，聯(lián)合泵房的防水淹設(shè)計(jì)情況。

通過圖1可以看出，海水在原設(shè)計(jì)洪水位以下時(shí)，操作平臺(tái)上的設(shè)備不存在水淹風(fēng)險(xiǎn)。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)洪水位提升后，當(dāng)海水水位在極端工況下，超過原設(shè)計(jì)基準(zhǔn)洪水位+7.9m(YSD)，達(dá)到鼓網(wǎng)操作平臺(tái)+8.4m(YSD)以上時(shí)，海水將從鼓網(wǎng)頂部腔室側(cè)墻的孔洞溢出至鼓網(wǎng)間，造成鼓網(wǎng)電機(jī)被淹而不可用，鼓網(wǎng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，海水中的污物將停留在鼓網(wǎng)腔室，從而造成鼓網(wǎng)堵塞，進(jìn)而造成SEC泵失去進(jìn)水。同時(shí)涌入鼓網(wǎng)間的海水，將從JPP泵吊裝蓋板間隙、樓梯間流入JPP泵坑，造成JPP泵被淹。海水還將進(jìn)入消防水池房間，造成水池進(jìn)入海水。鼓網(wǎng)間涌出的海水以及暗渠檢修的涌出的海水，將進(jìn)入SEC泵坑造成設(shè)備被淹。

二回路循環(huán)水系統(tǒng)與SEC系統(tǒng)布置一致，因此當(dāng)水位升高到超過原設(shè)計(jì)基準(zhǔn)水位時(shí)，海水將涌入循環(huán)水鼓網(wǎng)間平臺(tái)操作，造成平臺(tái)上包括鼓網(wǎng)電機(jī)以及反沖洗泵等設(shè)備被淹。由于循環(huán)水泵與鼓網(wǎng)間分屬不同隔間不連通，因此循環(huán)水泵不存在水淹風(fēng)險(xiǎn)。

表1為聯(lián)合泵房?jī)?nèi)設(shè)備的水淹形式以及可能的后果：

由表1可知，聯(lián)合泵房?jī)?nèi)的設(shè)備如果發(fā)生水淹的情況，將會(huì)造成電廠失去一回路和二回路的熱阱，進(jìn)而影響核安全以及發(fā)電。而聯(lián)合泵房?jī)?nèi)的設(shè)備布置滿足原設(shè)計(jì)工況，但當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)水位提升后，設(shè)備布置將不滿足設(shè)計(jì)工況。因此應(yīng)采取必要的措施，對(duì)存在的進(jìn)水點(diǎn)進(jìn)行必要的改進(jìn),以防止設(shè)備發(fā)生水淹。

２聯(lián)合泵房?jī)?nèi)設(shè)備的改進(jìn)措施

通過以上對(duì)聯(lián)合泵房?jī)?nèi)可能受到水淹形式的分析，并結(jié)合聯(lián)合泵房目前的設(shè)計(jì)以及現(xiàn)場(chǎng)配置情況得出，SEC泵坑由于已在進(jìn)口處安裝水密封門，無需改進(jìn)即可防止泵坑進(jìn)水。另外，從圖1可以看出，如果海水水位超過+8.4m（YSD）平臺(tái)，鼓網(wǎng)流道內(nèi)未經(jīng)過濾的海水經(jīng)直接進(jìn)入鼓網(wǎng)出水側(cè)，即存在旁通鼓網(wǎng)的海水。未經(jīng)過濾的旁通鼓網(wǎng)的海水連同較大的污物經(jīng)直接進(jìn)入SEC泵內(nèi)，被送往系統(tǒng)下游。由于下游貝類捕集器仍具備過濾功能，而且經(jīng)過分析論證成果海水水位超過+7m（YSD）的持續(xù)時(shí)間不超過2小時(shí)，因此短時(shí)間內(nèi)不會(huì)造成設(shè)備堵塞的發(fā)生，對(duì)SEC系統(tǒng)功能影響有限。因此旁通鼓網(wǎng)的海水可不需要封堵。

SEC鼓網(wǎng)間以及連廊和循環(huán)水鼓網(wǎng)間是需要重點(diǎn)防護(hù)的區(qū)域，因此提出以下三種方案進(jìn)行改進(jìn)，防止聯(lián)合泵房?jī)?nèi)設(shè)備發(fā)生水淹。

2.1方案一：鼓網(wǎng)間以及暗渠檢修口進(jìn)水點(diǎn)封堵方案

２.1.1SEC鼓網(wǎng)間進(jìn)水點(diǎn)封堵方案

通過上表對(duì)可能進(jìn)水點(diǎn)的分析，提出對(duì)鼓網(wǎng)間進(jìn)水點(diǎn)采取封堵的方案，見下圖2。

２.1.2SEC連廊暗渠檢修口防水淹方案

SEC暗渠檢修口處于SEC-2.8m連廊，海水可由此涌出進(jìn)入連廊，進(jìn)而可能進(jìn)入鼓網(wǎng)間以及SEC泵坑。對(duì)暗渠檢修口的防水淹處理，可采用增加防水淹圍板的方案（見圖2），高度至少應(yīng)達(dá)到1.61m，考慮設(shè)計(jì)裕量以及安裝的需要，圍欄高度可安到連廊頂部，至0m平臺(tái)高度。

２.1.3循環(huán)水系統(tǒng)鼓網(wǎng)平臺(tái)封堵方案

循環(huán)水由于頂部腔室開口，需要沿鼓網(wǎng)流道頂部四周進(jìn)行加高，封堵高度不低于1.61m，考慮一定的設(shè)計(jì)裕量以及鼓網(wǎng)沖洗噴嘴的檢修性，可封堵至+11.23m（YSD）并與聯(lián)合泵0m平臺(tái)相連接。格柵除污機(jī)由于與鼓網(wǎng)間聯(lián)通，因此也加裝防水淹圍板對(duì)開口處封堵。人員檢修通道應(yīng)加裝水密門，檢修孔洞采用防水淹密封蓋板封堵。

２.2方案二：電機(jī)移位方案

由于聯(lián)合泵房?jī)?nèi)防水淹主要是防止鼓網(wǎng)電機(jī)被水淹，導(dǎo)致鼓網(wǎng)停轉(zhuǎn)；防止JPP水泵電機(jī)被淹導(dǎo)致安全功能失效，為此提出電機(jī)移位方案。

對(duì)于SEC鼓網(wǎng)電機(jī)，提出將鼓網(wǎng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)由現(xiàn)設(shè)計(jì)中的+8.4m（YSD）操作平臺(tái)移至+11.23m(YSD)聯(lián)合泵房0m平臺(tái)的方案。由于電機(jī)移至0m平臺(tái)，因此現(xiàn)鼓網(wǎng)電機(jī)通過主軸直接傳動(dòng)將無法實(shí)現(xiàn)，可改為鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)布置，鼓網(wǎng)電機(jī)移至0m平臺(tái)后，需要滿足防止外部災(zāi)害的要求，因此需要增加混凝土結(jié)構(gòu)房間，為滿足鏈條與鼓網(wǎng)傳動(dòng)需要，需要對(duì)0m平臺(tái)樓板開洞。此方案可滿足海水水位升高對(duì)鼓網(wǎng)電機(jī)的防護(hù)要求。但海水仍舊可以涌入房間和連廊，造成JPP泵坑、消防水池、SEC泵坑等被淹，無法實(shí)現(xiàn)全部的防護(hù)需求。因此仍然需要采取臨時(shí)封堵裝置對(duì)可能的進(jìn)水電進(jìn)行臨時(shí)封堵，防水淹效果難以驗(yàn)證。

對(duì)于CRF鼓網(wǎng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，由于設(shè)計(jì)布置因素，需新建平臺(tái)才能夠?qū)崿F(xiàn)移位。

對(duì)于JPP泵電機(jī)由于設(shè)計(jì)運(yùn)行需要，無法移位到高處，因此無法通過移位方案防水淹。

２.3方案三：鼓網(wǎng)電機(jī)以及消防水泵電機(jī)防護(hù)方案

由于設(shè)備水淹的直接后果是電機(jī)失效，因此提出電機(jī)防護(hù)方案。現(xiàn)設(shè)計(jì)中鼓網(wǎng)電機(jī)以及消防水泵電機(jī)無法應(yīng)對(duì)水淹風(fēng)險(xiǎn)，因此提出方案三：采購(gòu)短時(shí)防水淹電機(jī)或增加電機(jī)水淹防護(hù)罩。

鼓網(wǎng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)由于是核級(jí)雙速電機(jī)，因此采購(gòu)滿足此運(yùn)行方式的防水淹電機(jī)可能存在困難。JPP泵電機(jī)由于是6.3kV中壓大功率電機(jī)，因此采購(gòu)滿足此運(yùn)行方式的防水淹電機(jī)可能存在困難。增加電機(jī)防水淹防護(hù)罩可能也是一種應(yīng)對(duì)水淹的方式，但需要調(diào)研是否有此類產(chǎn)品。

２.4三種方案的比較

三種防護(hù)方案的特點(diǎn)比較見表2。

綜合以上方案，建議同時(shí)分布推進(jìn)三種方案，根據(jù)后續(xù)進(jìn)展擇優(yōu)確定最后方案。

３結(jié)論

秦二廠設(shè)計(jì)基準(zhǔn)洪水位提升后，由于現(xiàn)聯(lián)合泵房?jī)?nèi)設(shè)備布置、配置等是按照原設(shè)計(jì)基準(zhǔn)建造的，因此不滿足新基準(zhǔn)下的防護(hù)要求。通過分析，提出了可能的改進(jìn)措施，以保證在新的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)洪水位下，設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)功能。

【參考文獻(xiàn)】

［１］陳堅(jiān)剛,等.在役核電廠防水淹改造及探討[R].中國(guó)核科學(xué)技術(shù)進(jìn)展報(bào)告, 2013(9).