淺析秦二廠設計基準洪水位提升對聯(lián)合泵房的影響

王洪軍

【摘要】國內(nèi)在役核電設計中，廠區(qū)防洪設計標準是考慮海水水位在設計基準水位下，廠區(qū)內(nèi)設備不會受到水淹的風險。隨著自然條件的變化以及分析方式的提升，秦二廠的設計基準水位也發(fā)生了變化。通過分析秦二廠設計基準洪水位提升，對現(xiàn)設計工況下設備可能受到水淹風險的影響，提出聯(lián)合泵房應采取的應對措施，以防止海水水位在極端情況下升高影響機組安全穩(wěn)定運行。

【關鍵詞】設計基準水位；聯(lián)合泵房；水淹；改進

0引言

秦二廠核電機組位于杭州灣北岸，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，秦二廠是按照濱海廠址要求設計建造的。根據(jù)核安全導則《濱海核電廠廠址設計基準洪水的確定》中規(guī)定，“要將所有安全重要物項建造在設計基準洪水位以上”。

濱海核電廠設計基準洪水位，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《秦山二期工程基準洪水位的分析和研究》，報告對秦山潮位、可能最大臺風參數(shù)以及波浪等進行了統(tǒng)計分析和模擬計算，經(jīng)過計算得到秦山二期廠址處設計基準洪水位為+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《秦山核電廠擴建工程（方家山核電工程）設計基準洪（低）水位專題（總報告）》，報告綜合考慮了溢流、堤線調(diào)整、規(guī)劃高程和陸域徑流洪水等影響，當可能最大風暴潮遭遇10％超越概率天文高潮位時，廠址的設計基準洪水位為+10.01m(YSD)。

秦二廠四臺機組廠址設計的地坪標高為+10.93m(YSD)，設計基準洪水位由+7.9m(YSD)提高到+10.01m(YSD)，廠址地坪標高仍然高于設計基準洪水位。對于波浪的影響，通過在廠區(qū)外圍設置的護堤、擋浪墻進行防護。由于核電廠是以較低的防洪標準（+7.9mYSD）設計和建造的，設計基準水位的提升后，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，海水水位超過原設計基準水位后，可能導致廠房涌入海水，進而導致廠房內(nèi)的設備被淹。本文通過分析秦二廠設計基準水位提升對聯(lián)合泵房的影響，并提出解決方案，以防止海水水位升高導致聯(lián)合泵房被淹，從而影響機組的安全運行。

1聯(lián)合泵房在設計基準水位下運行的防水淹現(xiàn)狀分析

秦二廠聯(lián)合泵房的0m平臺標高為+11.23m(YSD)，高于提升后的設計基準洪水位+10.01m(YSD)。因此聯(lián)合泵房可能遭到水淹的設備為0m平臺以下的設備。聯(lián)合泵房內(nèi)的設備中，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)間的標高一致，鼓網(wǎng)頂部操作平臺標高均為+8.4m(YSD)，高于原設計基準洪水位，位于提升后的設計基準洪水位以下。圖1以SEC系統(tǒng)的相關設備布置為例，分析海水水位在設計基準水位以下運行時，聯(lián)合泵房的防水淹設計情況。

通過圖1可以看出，海水在原設計洪水位以下時，操作平臺上的設備不存在水淹風險。設計基準洪水位提升后，當海水水位在極端工況下，超過原設計基準洪水位+7.9m(YSD)，達到鼓網(wǎng)操作平臺+8.4m(YSD)以上時，海水將從鼓網(wǎng)頂部腔室側墻的孔洞溢出至鼓網(wǎng)間，造成鼓網(wǎng)電機被淹而不可用，鼓網(wǎng)停止轉動，海水中的污物將停留在鼓網(wǎng)腔室，從而造成鼓網(wǎng)堵塞，進而造成SEC泵失去進水。同時涌入鼓網(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。海水還將進入消防水池房間，造成水池進入海水。鼓網(wǎng)間涌出的海水以及暗渠檢修的涌出的海水，將進入SEC泵坑造成設備被淹。

二回路循環(huán)水系統(tǒng)與SEC系統(tǒng)布置一致，因此當水位升高到超過原設計基準水位時，海水將涌入循環(huán)水鼓網(wǎng)間平臺操作，造成平臺上包括鼓網(wǎng)電機以及反沖洗泵等設備被淹。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)水泵不存在水淹風險。

表1為聯(lián)合泵房內(nèi)設備的水淹形式以及可能的后果：

由表1可知，聯(lián)合泵房內(nèi)的設備如果發(fā)生水淹的情況，將會造成電廠失去一回路和二回路的熱阱，進而影響核安全以及發(fā)電。而聯(lián)合泵房內(nèi)的設備布置滿足原設計工況，但當設計基準水位提升后，設備布置將不滿足設計工況。因此應采取必要的措施，對存在的進水點進行必要的改進,以防止設備發(fā)生水淹。

２聯(lián)合泵房內(nèi)設備的改進措施

通過以上對聯(lián)合泵房內(nèi)可能受到水淹形式的分析，并結合聯(lián)合泵房目前的設計以及現(xiàn)場配置情況得出，SEC泵坑由于已在進口處安裝水密封門，無需改進即可防止泵坑進水。另外，從圖1可以看出，如果海水水位超過+8.4m（YSD）平臺，鼓網(wǎng)流道內(nèi)未經(jīng)過濾的海水經(jīng)直接進入鼓網(wǎng)出水側，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)時間不超過2小時，因此短時間內(nèi)不會造成設備堵塞的發(fā)生，對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)間是需要重點防護的區(qū)域，因此提出以下三種方案進行改進，防止聯(lián)合泵房內(nèi)設備發(fā)生水淹。

2.1方案一：鼓網(wǎng)間以及暗渠檢修口進水點封堵方案

２.1.1SEC鼓網(wǎng)間進水點封堵方案

通過上表對可能進水點的分析，提出對鼓網(wǎng)間進水點采取封堵的方案，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，海水可由此涌出進入連廊，進而可能進入鼓網(wǎng)間以及SEC泵坑。對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），高度至少應達到1.61m，考慮設計裕量以及安裝的需要，圍欄高度可安到連廊頂部，至0m平臺高度。

２.1.3循環(huán)水系統(tǒng)鼓網(wǎng)平臺封堵方案

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

２.2方案二：電機移位方案

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

對于SEC鼓網(wǎng)電機，提出將鼓網(wǎng)驅動電機由現(xiàn)設計中的+8.4m（YSD）操作平臺移至+11.23m(YSD)聯(lián)合泵房0m平臺的方案。由于電機移至0m平臺，因此現(xiàn)鼓網(wǎng)電機通過主軸直接傳動將無法實現(xiàn)，可改為鏈式傳動。根據(jù)現(xiàn)場布置，鼓網(wǎng)電機移至0m平臺后，需要滿足防止外部災害的要求，因此需要增加混凝土結構房間，為滿足鏈條與鼓網(wǎng)傳動需要，需要對0m平臺樓板開洞。此方案可滿足海水水位升高對鼓網(wǎng)電機的防護要求。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，無法實現(xiàn)全部的防護需求。因此仍然需要采取臨時封堵裝置對可能的進水電進行臨時封堵，防水淹效果難以驗證。

對于CRF鼓網(wǎng)驅動電機，由于設計布置因素，需新建平臺才能夠實現(xiàn)移位。

對于JPP泵電機由于設計運行需要，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)電機以及消防水泵電機防護方案

由于設備水淹的直接后果是電機失效，因此提出電機防護方案?，F(xiàn)設計中鼓網(wǎng)電機以及消防水泵電機無法應對水淹風險，因此提出方案三：采購短時防水淹電機或增加電機水淹防護罩。

鼓網(wǎng)驅動電機由于是核級雙速電機，因此采購滿足此運行方式的防水淹電機可能存在困難。JPP泵電機由于是6.3kV中壓大功率電機，因此采購滿足此運行方式的防水淹電機可能存在困難。增加電機防水淹防護罩可能也是一種應對水淹的方式，但需要調(diào)研是否有此類產(chǎn)品。

２.4三種方案的比較

三種防護方案的特點比較見表2。

綜合以上方案，建議同時分布推進三種方案，根據(jù)后續(xù)進展擇優(yōu)確定最后方案。

３結論

秦二廠設計基準洪水位提升后，由于現(xiàn)聯(lián)合泵房內(nèi)設備布置、配置等是按照原設計基準建造的，因此不滿足新基準下的防護要求。通過分析，提出了可能的改進措施，以保證在新的設計基準洪水位下，設備能夠實現(xiàn)設計功能。

【參考文獻】

［１］陳堅剛,等.在役核電廠防水淹改造及探討[R].中國核科學技術進展報告, 2013(9).