Зжэор между кабеяями в долях диаметре
в
1
Ряс . 3.12. Завес юность распространения . горе- • пня от ааэхра между кабелями в потоке
(СОБ) и, следовательно, повышение насыщенности силовых цепей и систем управления и контроля кабельными изделиями обострили проблему пожарной безопасности кабельных коммуникаций.
На силовых трансформаторах в большинстве случаев причиной возникновения горения являются внутренние по. вреждения, возникающие в результате короткого замыкания, наноса и сгорания изоляции, а также ухудшения ка’ чества трансформаторного масла!. При большой мощности . короткого замыкания (особенно между фазами) происхо- ■ дит бурное выделение газов, приводящее иногда к сущест- ' венному повреждению корпуса и выбросу наружу с . роз- • ливом горящего масла на большую площадь н созданием
i угрозы соседнему оборудованию.
ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ ПОЛИМЕРНЫХ ПОКРЫТИЙ ПОЛОН '
■ Особенностью АЭС по отношению к другим энергети- . ческим объектам является то, что наличие радиации вы. двигает требование по дезактивации помещений, в том числе и полов, рецептура покрытий которых содержит горючие
компоненты.}
В качестве напольных покрытий на АЭС 'в нашей стране 153
н аа рубежом широкое применение нашли полимерим натер я алы, которые, обладая хорошими фвааздхкххннич&ки- мн свойствами, химической и радиационной стойкостью, не отвечают в должной мере требованиям яюкаряой безопасности. .__
|
|
|
'Пожарная опасность полимерных покрытий подов АЭС характеризуется, главным образом, способностью гореть и распространять огонь по поверхности, выделять в процессе горения дым и токсичные продукты, препятствующие эвакуации обслуживающего персонала, затрудняющие эф4 фективную борьбу с пожаром и способствующие его развитию по зданию, что приводит к значительному увеличению материального ущерба.
Так, отечественный поливинилхлоридный пластикат П-57-40 представляет собой сгораемый быстро распространяющий пламя материал. В его составе много легколетучего пластификатора, который, испаряясь при нагревании, поддерживает горение как в газовой, так и в коиденся ровай- иой фазе. Кроме того, горящий пластикат плавится, растекается по поверхности, поэтому на лестничных площадках и маршах пламя распространяется от падения капель. Пластикат высокоопасен и по токсичности продуктов горения, и по высокой дымообразующей способностям ‘
В результате исследований пожароопасных свойств различных рецептур полимерных покрытий подов были сформулированы основные технические требования, предъявляемые к полимерным покрытиям полов АЭС. Они охватывают комплекс пожароопасных свойств полимерных покрытий, характеризующих склонность материала к 'горению и распространению пламени по поверхности (группа горючести и индекс распространения пламени), дымообразующую способность (коэффициент дымосбраэованик), токсичность продуктов, сгорания (показатель токсичности и критические условия горения материала — температуры воспламенения и самовоспламенения). В качестве одного из критериев, характеризующих критические условия горения материала, предложено ввести значения кислородного индекса, который для трудносгораемых покрытий должен быть не менее 40. Нормируемые величины показателей пожарной опасности устанавливаются из такого расчета, чтобы материал был трудносгораемым, медленно распространяющем пламя с умеренными дымообраэованием и токсичностью продуктов горения.
|
|
|
- В СССР создан ряд пластиков, используемых в каче-
* I Твблящ 316. Сдоюгмгвше харажтерястакя
Ц { ' . различных гноен покрыта* полов
| Млряв матеммм» | Индекс рясяростра- иенвя пла- межв | Коэффициент дымоабрвво- шпи, iX/kt | П о кма- ТВДЬ го* р ю ест га | Темп е ратура воспламенения, *С | Температура самово с пда- меяигия, *С |
| П-7100 | ял | 365 | г | 365 | |
| П-6264 | 3.8 | 425 | 0 .5 6 | 255 | 485 |
| Окоммн-б | 1.0 | 195 | 0 ,3 3 | 265 | 465 |
|
|
|
стве покрытий для полов и удовлетворяющих требованиям , пожарной безопасности (табл. 3.16).
Полимерное покрытие на основе эпоксидных смол, на, т пример эмаль ЭП-5264, в основе имеет более низкую по. 4 жаркую опасность по сравнению с пластикатом П-57-40. Однако и оно не удовлетворяет в полной мере требованиям
• пожарной безопасности. Этого недостатка лишена новая разработка ВНИИПО и ОргстройНИИпроекга — полимерное покрытие, названное эпоксидным компаундом ЭК-01. Испытание опытной партии этого материала (табл. 3.17) показало, что напольные покрытия на его основе относятся к группе трудносгораемых умеренно опасных по токсично-
|
|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
сти материалом, медленно распространяющих горение, с умеренной дымообразующей способностью.
Показатель КИ в настоящее время не нормируется, в дальнейшем по согласованию со странами. СЭВ предусматривается введение его в число показателей, характеризующих пожарную опасность полимерных покрытий
В настоящее время для предотвращения распространения пожара на действующих АЭС в покрытиях полов выполняются противопожарные вставки (шириной до 6 м) из нержавеющей стали через каждые 30 м.
17. ПОЖАРНАЯ ОПАСНОСТЬ КРОИЛЬНЫХ ПОКРЫТИЯ
• >
Из анализа статистических данных о пожарах на предприятиях с высокой энерговооруженностью следует, что наиболее тяжелые последствия возникают при воспламенении кровельных покрытий по стальному профилированному настилу с полимерными утеплителями, до 75 % таких пожаров заканчиваются обрушением несущих металлоконструкций. Существующие способы ях тушения являются недостаточно эффективными даже при сосредоточения значительных сил и средств. Эти пожары, - как правило, приводят к большим экономическим потерям и свидетельствуют о недооценке степени опасности таких конструкций проектирующими организациями и слабой научной проработке этой проблемы. •
Механизм возникновения и развития пожаров покрытий изучен опытным путем и на основе реальных пожаров, происходивших на объектах энергетики. При образовании очага пожара внутри здания температура у покрытия за 3— 5 мин поднимается до 500 °C, металлический профаастил прогревается практически до этой же температуры, горючий утеплитель* плавится и воспламеняется, начинается внутреннее горение мягкой рулонной кровли при доступе воздуха в пустоты профнастила через раскрывающиеся щели в соединениях профнастила и с последующим выходом пламени через 6—8 мин на покрытие. Скорость распространения пожара по покрытию может достигать 5 м^мин-4 и более. За такое короткое время нельзя обеспечить сбор необходимого количества пожарных подразделений и подачу огнетушащих средств требуемой интенсивности. В результате каждого такого пожара, как правило, происходит обрушение покрытий на тысячах и десятках тысяч квадратных метров с уничтожением оборудования.
J66 . '•
i Em большую опасность для незащищенных металлн- t ; чесюа конструкций представляет пожар, обусловленный г. : аварийный ВЫбросом под давлением и воспламенением > » масла из сметем управления и смазки турбины. Как пока- i аывают исследовании, образовавшийся высокотурбулентный
к факел «срезает» ферму покрытия через 3 мин.
t i В настоящее время при сооружении машинных залов ) • АЭС широко используются незащищенные металлические
, конструкции. Имея несомненные достоинства (простой монтаж, низкая себестоимость), они в то же время облада-
( ют существенным недостатком — интенсивно прогреваются при пожаре, вследствие чего даже в его начальной стадии под действием весовых нагрузок происходит обрушение покрытий на значительных площадях.
В табл. 3.18 приведены зависимости времени обрушения незащищенных металлических конструкций при пожаре,
Таблица 3.18. Зависимости времени обрушения незащищенных металлических конструкций при пожа Й®
| Прнмдемажя толщина, му | Вр е мя ов р уше- явя. мин | Прив е денная толщеиа, мм | Время обруш е НИЯ. МЯН |
| 5 | 2,5 | I 20 | 6 |
| 10 | 4 | 30 | 9 |
| 15 | 5 |
• вызванном горением разлившегося турбинного масла от \ приведенной толщины конструкций (отношения площади
их сечения к периметру).
Решение этого вопроса заключается не только в замене горючего утеплителя (что в настоящее время и планиру- . ется), но и в коренном изменении структуры покрытий. За ; рубежом разработаны и производятся беспустотные пане-
• ли длиной до 12 м с двумя металлическими обшивками и трудногорючим утеплителем. Использование этих панелей в качестве покрытий исключает необходимость устройства мягкой рулонной кровли с битумной мастикой, состав
: ляющей 90—95 % пожарной нагрузки.
г
: ГЛАВА 4
основ*» принципы ге»отавопожлрноя
ЗАЩИТЫ АЭС
а *
4.1. Обиде ТИМВАЮМ
Под противопожарной защитой АЭС следует понимать разработку и реализацию комплекса технических и организационных мероприятий, связанных с этой проблемой.
В мировой практике к техническим мероприятиям, обеспечивающим безопасность АЭС, относят оптимальный выбор площадки для строительства, высокое качество проекта, высокое качество изготовления, монтажа, эксплуатации и ремонта всех элементов, включение в состав проекта АЭС специальных систем, устройств и конструкций, . необходимых для того, чтобы предотвратить возникновение аварии и локализовать их возможные последствия.
В организационные мероприятия, направлеаные на достижение той же цели, включают- создание саннтарно-за- щитной воны и зоны наблюдения вокруг станции, подготовку и четкую отработку во всех деталях протнвоаварнйных планов на площадке АЭС и за ее пределами, высокий уровень подготовки эксплуатационного персонале, формирование так называемой культуры безопасности.
Под «культурой безопасности» следует иметь в виду квалификационною и психологическую подготовленность людей, работающих в ядерной энергетике, при которой обеспечение безопасности становится приоритетной целью. Большое значение в подготовке отводится тренажерам, на которых персонал упражняется в ликвидации различных аварийных ситуаций на АЭС, и, в частности, компьютерным тренажерам.
• Исходным пунктом проекта комплексной противопожарной защиты должен явиться всеобъемлющий анализ факторов пожарной опасности, причем используется следующая группировка:
возможность возникновения н распространения пожара; меры предосторожности в целях предупреждения, лока
лизация и тушения пожара;
меры предосторожности в целях защиты от опасностей, вызываемых пожарами;
производственные инструкции для установок и агрегатов в целях уменьшения опасности пожара;
1
•4
Ряс. 3.6. Коажеитряция в масса водорода в эащитвоЙ оболочке ядерно* го реактора мощностью 1300 МВт при аварии с потерей теплоаосвтеля
В Канаде исследованы основные аспекты горения водорода при авариях на АЭС: влияние пара яа скорость распространения пламени в смесях водорода воздуха и водяного пара; влияние газообразных продуктов деления на процесс горения водорода; влияние турбулентности смеси и газов и давленая на процесс горения водорода; влияние геометрии иа процессы распространения пламени. Цель исследований— раэработать экспериментальные я теоретические основы для развития точных аналитических моделей, описывающих процессы горения водорода. Получена эмпирическая формула для скорости распространения пламени (при концентрация Н2 18—65 %, концентрации пара Н215 % н температуре S23— 473 К):
So “ Л + Л 00,42 — + Л, (0,42 — X<HJ3 X
XT<*+4*<0'c-x«fUlexP(H,X,HiJ,
где 5( измеряется в метрах на секунду (м/с); Т — в кель- нннах (К); X— объемная доля 1-го компонента; Л|—Лв— эмпирические коэффициенты.
Распространение пламени по водородно-воздушной смеси может происходить, если объемная доля Н® в смеси больше 4 %, ио меньше 75 %; при объемной доле водорода 66-
105
-г
указания по поведению персонала в случае пожара.
Анализируя современное состояние противопожарной защиты АЭС, можно выделить ряд недостатков в ее организации.
1. Во многих случаях отсутствуют противопожарные перегородки между реакторным отделением и машинным залом (независимо от площади застройки, хотя на некоторых АЭС площадь машинного зала и примыкающих к нему реакторных отделений составляет более 80 тыс. м2).
2. Проектирование зданий ведется без учета пожарной нагрузки. Вместе с тем во многих странах в противопожарное нормирование введен такой показатель, как пожарная нагрузка в МДжлгЧ-', С учетом этого параметра проектируется площадь пожарных отсеков, определяются пределы огнестойкости конструкций и проводятся другие противопожарные мероприятия.
3. Нет четких требований но устройству противодымной защиты и автоматических установок пожаротушения. Помещения главных корпусов АЭС, реакторные отделения в особенности, должны быть оснащены автоматическими установками пожаротушения (АУП) в нужном количестве. В помещениях УКТС, имеющих большую пожарную нагрузку в виде кабельных сетей и электронной аппаратуры, опасное для жизни человека задымление может образоваться в течение нескольких десятков секунд. Ликвидация возникшего пожара будет под силу только пожарным подразделениям газодымозащитной службы.
4. В коридорах реакторных отделений и других корпусов прокладываются десятки и сотни электрических кабелей с горючей изоляцией.
5. Для покрытий машинных залов используются материалы, имеющие в своем составе горючие утеплитель и мягкую рулонную кровлю с общей пожарной нагрузкой до 1200 кДж-м~2.
Практика изучения противопожарного состояния зданий АЭС и анализ пожаров на них свидетельствуют, что пожарная безопасность в каждой конкретный период эксплуатации станции различна. Этот вывод необходимо учитывать и при разработке норм проектирования, и в процессе самого проектирования, при строительстве и эксплуатации АЭС На уровень пожарной опасности зданий АЭС влияют несколько факторов.
Первый фактор — состояние противопожарного нормирования на момент проектирования и строительства АЭС.
Вт о р о й фактор, увеличивающий пожарную опасность АЭС, связан с проектными ошибками. Можно выделить наиболее характерные из них, установленные на основе экспертизы проектной документации:
не проектируется система противодымной защиты для пожароопасных помещений, лестничных клеток высотной части корпусов, блочных щитов управления, подвалов;
не все помещения реакторного отделения обеспечиваются вторым эвакуационным выходом;
подвальные помещения имеют сообщение с общими лестничными клетками;
из лестничных клеток не предусмотрены эвакуационные выходы наружу;
коридоры длиной более 60 м не разделяются противодымными перегородками;
противопожарные перегородки многократно пересекаются воздуховодами и кабельными трассами, и места пересечений не имеют должной защиты;
лестничные клетки разделены перегородками, имеющими опору на металлические несущие конструкции, а не на капитальные стены;
дороги проектируются на расстоянии 10—40 м от стен главных корпусов, что затрудняет установку автолестниц;
наружные пожарные лестницы расположены вертикально, а не наклонно, как требуется по нормам, а расстояние
между ними более 200 м.
Все еще значительное число недочетов в противопожарной защите АЭС связано со строительными недоделками — это третий фактор. К числу таких недоделок относится некачественный монтаж оборудования противопожарной автоматики, неудовлетворительная заделка отверстий в междуэтажных перекрытиях, ошибки в исполнении противопожарных дверей, замена предусмотренных проектов типов кабелей другими, более горючими.
Нельзя не отметить и неудовлетворительный авторский надзор за строительством со стороны проектной организации. Главные инженеры проектов не используют предоставленные им права контроля за своевременностью и качеством выполнения предусмотренных проектом мероприятий по обеспечению пожарной безопасности.
Чет в ертый фактор, обусловливающий неудовлетворительное состояние противопожарной защиты АЭС, — просчеты, имеющие место в процессе эксплуатации АЭС и связанные с перестройкой здания, изменением назначения по
мещений: строительство в главных корпусах помещений для размещения бытовок, складов, ремонтных служб (рядом или под теплогенератором), снятие обычных и противопожарных дверей, отделка путей эвакуации (коридоров, лестничных маршей и площадок) горючими материалами, застройка помещений при лестничных клетках.
Высокий уровень пожарной безопасности зависит от надежности работы систем пожарной автоматики — пятый фактор. Много недочетов еще имеется и в проектировании систем противодымной защиты, и в обеспечении бесперебойности электропитания систем автоматического пожаротушения, и в техническом обслуживании.
Анализ пожаров на АЭС свидетельствует, что при обнаружении загорания нарушается четко установленный порядок действия обслуживающего персонала — шестой фак тор: на 10—20 мин задерживается сообщение о пожаре в пожарную часть, несвоевременно выдается руководителю тушения пожара разрешение на работу.
Большое влияние на состояние пожарной безопасности АЭС оказывает уровень боеготовности и пожарно-профилактической работы объектовых пожарных подразделений — седьмой фактор.
Несмотря на важность всех перечисленных факторов, наиболее распространенная причина пожаров — нарушения правил пожарной безопасности. Наиболее часты такие нарушения правил пожарной безопасности, как использование в административных и бытовых помещениях электронагревательных приборов, неисправности или перегрузка электросетей и электрооборудования, огнеопасные работы, перегрузка помещений оборудованием, горючими материалами, хранение горючих жидкостей в непосредственной близости от мест кабельной прокладки, необеспеченность помещений первичными средствами пожаротушения.
В ФРГ и США противопожарная защита АЭС основывается на осуществлении следующих основных мероприятий: сведение до минимума горючих веществ и возможных источников воспламенения, применение огнестойких строительных конструкций, монтаж автоматических установок пожарной сигнализации и пожаротушения, наличие персонала, обученного обеспечению пожарной безопасности.
При разработке противопожарных мероприятий на АЭС необходимо учитывать и еще один дополнительный аспект— наличие на станции большого количества радиоак-
гивных веществ, выход которых при пожаре может подвер гнуть ионизирующему облучению n-арсожала станции и населения сверхдопуСтщых уровней. Из. этого вы те к а ют три группы специфических требований к противопожарной защите станций, которые подтверждены - событиями, на АЭС Browns Ferry в С1ПА: защита оборудования, устаяовлеййо- го для обеспечения радиационной безопасности; обеспечение требований высокой эксплуатационной готовности установок, имеющих большое значение для ядерной безопасности; защита установок, которые не должны одновременно выходить на строя в результате пожара.
Классический подход к обеспечению безопасности АЭС во Франция включает систему мер, которая основана на детерминированной оценке ситуации при возникновении аварии определенного типа. Этот подход удобен при проектировании, во страдает рядом недостатков, так как не дает ответа на вопросы о том, является ли принятая в расчетах аварийная ситуация исчерпывающей все возможные аварии на АЭС, приемлем ли уровень потери безопасности при аварии и насколько надежна система противоаварийных мер. Ответы на эти вопросы дает дополнение детерминированной схемы вероятностной оценкой последствий возможного инцидента. В частности, такой подход позволяет оценить, насколько будет утрачена избыточность систем безопасности при той же или иной аварии.
Известно, что основой обеспечения пожарной безопасности АЭС являются инженерно-технические решения, которые включают в себя такие элементы, как;
разделение зданий и помещений на соответствующие противопожарные отсеки с учетом безопасной эвакуации персонала станции в случае пожара и его успешного тушения;
замена горючих материалов, используемых в конструкциях и оборудовании, огнестойкими. Имеются в виду оболочки и изоляция кабелей, пластикат для. полов, турбинное масло, элементная база приборов и т. д.;
применение автоматических установок пожаротушения и обеспечение работоспособности систем безопасности и управления в условиях пожара, а также другие общие для промышленных зданий противопожарные мероприятия.
Кроме того, наличие на АЭС большого количества веществ (твердых, жидких, газообразных),-имеющих различную степень радиоактивности я периода полураспада и присутствующих в нормальных рабочих условиях в отходах, 162
^ ев т ловДОняых . системах, а также в ограниченной степени в некоторых элементах конструкций, вызывает необходимость разделения территории АЭС на зоны свободного и строгого режима в целях ограничения возможности еблученяя персонала, работающего в разных помещениях.
Однако это разделение станции на зоны применимо- только к нормальным условиям функционирования АЭС. В случае возникновения аварии или пожара уровень ради а- j цаи в отдельных помещениях может значительно изме- ' ниться.
Разделение территории АЭС по уровню радиоактивно’ 1 сти на зоны свободного и строгого режима не исключает ’ разделения станции на зоны противопожарной защиты
• j и пожарные отсеки.
■ 4Х НОРМАТИВНАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ АЭС
• I
В 1967 г. при ООН было образовано Международное агентство по атомной энергии (МАГАТЭ), деятельность которого была направлена на создание стандартов, обеспечивающих безопасность АЭС. При этом усилия по созданию основных регламентирующих документов сосредоточились в трех главных направлениях: регламентирование безопасности транспортировки радиоактивных материалов; разработка правил и стандартов, гарантирующих безопасность на стадии разработки АЭС; основные стандарты по радиационной защите персонала АЭС и населения. Эти направ-
; ления деятельности проистекают непосредственно из статуса Агентства. Однако как ядерная безопасность, так и ра
' диационная защита первоначально воспринимались как исключительно национальные задачи, и роль Агентства
.» ограничивалась только вопросами международного харак- £ тера.
Следует отметить, что в 1979 г. МАГАТЭ разрабатывает программу по разработке норм безопасности АЭС — свод стандартов. В 1985 г. был завершен выпуск стандарта по ядерной безопасности. Этот стандарт состоит из 60 документов, вобравших в себя опыт стран, развивающих ядерную технологию, и распадается на две группы документов: i «Практические стандарты», которые устанавливают минимальные базовые требования!, и «Дополнительные руководства по безопасности*, которые рекомендуют процедуры и
»
методики. Стандарт по ядерной безопасности не зам собой существующие национальные технические стандарты а устанавливает приемлемые в международном аспекте рамки безопасности АЭС и касается правительственных организаций, выбора площадок, отводимых вод строительство, создания оборудования, эксплуатации и гарантий качества.
На рубеже XX и XXI веков преимущества, которые несет с собой ядерная энергетика, стали проблематичными, а ряд специалистов считает, что новые предполагаемые правила обеспечения мер безопасности будут связаны с такими дополнительными затратами, которые М)гут привести к полному прекращению проектирования и строительства АЭС. Поэтому хотя к началу 80-х годов число АЭС, находящихся в эксплуатации, возросло в 10Q раз, в то же время планы сооружения новых АЭС резко сократились. Авария на АЭС Three Mile Island привела к переориентации программ МАГАТЭ от разработки стандартов и руководящих материалов к более активной роли в области эксплуатационной безопасности. В 1982 г, разрабатывается система рапортов о нарушениях {IRS), а в 1983 г. появляются первые обзоры эксплуатационной Безопасности (OSART). Важную роль в дальнейших плавах МАГАТЭ играют два соглашения, подписанных экспертной группой МАГАТЭ в августе 1986 г. и принятых генеральной конференцией в сентябре того же года. Это соглашение о сообщениях на ранней стадии о ядерных инцидентах с возможными международными последствиями и соглашение о взаимной помощи при указанных событиях.
В последние годы в различных странах был издан целый ряд директив и стандартов по противопожарной защите на АЭС. Так, например, в рамках программы NUSS, изданной Международной организацией по атомной энергии, в качестве одного из- первых документов были разработаны директивы по противопожарной защите на АЭС, Речь в этом случае идет о каталоге сформулированных в общем виде требований, который стремились сделать всеобъемлющим и пригодным для возможно большего числа АЭС. Однако из этого материала можно сравнительно просто извлечь специальные требования, относящиеся к определенному типу АЭС.
В США пожар на АЭС Browns Ferry вызвал выпуск в свет целого ряда директив по противопожарной защите. В этом многообразия отражаются разные интересы многих
П • 4
* \ f ,
организаций (владельцев АЭС, страховых компаний, ин- стаыдкЙ, выдающих разрушение). Во всех этих директивах содержатся в полном объеме требования к противопожарной защите АЗС, т. е. требования, относящиеся специально к АЭС.
Наиболее широко известными из зарубежных стандартов по пожарной безопасности являются стандарт «Основная противопожарная Защита для АЭС», выпущенный в апреле 1976 г., «Обществом по страхованию гражданской ответственности и имущества в атомной энергетике» (NEL— PIA) (в настоящее время Американское общество по ядериому страхованию) и «Объединением по взаимному перестрахованию в атомной энергетике» (MAERP) и стандарт «Международные рекомендации по противопожарной защите АЭС», опубликованный швейцарским объединением для страхования атомных рисков.
Основные требования безопасности АЭС в СССР изложены в «Общих положениях обеспечения безопасности атомных станций при проектировании, сооружении и эксплуатации» (ОПБ—82), которые являются обязательными для всех ведомств, предприятий и организаций при проектировании, разработке и изготовлении оборудования, строительстве и эксплуатации АЭС.
Общие требования пожарной безопасности изложены в ГОСТ 12,1.004.85 «Система стандартов безопасности труда. Пожарная безопасность. Общие требования». Согласно этому ГОСТ пожарная безопасность объектов, зданий и со- • оружений достигается:
системой предотвращения пожара; системой противопожарной защиты; организационно-техническими мероприятиями.
При разработке проектов на строительство объектов
ядерной энергетики советские специалисты руководствуются рекомендациями МАГАТЭ, требованиями специальных норм, а также общими требованиями нормативных документов, регламентирующих проектирование и строительство производственных зданий и сооружений.
Применительно к АЭС с водо-водяными реакторами в 1980 г. введены в действие «Нормы технологического проектирования АЭС», а в 1987 г. утверждены специальные «Противопожарные нормы проектирования АЭС» (ВСН 01-—87). В Советском Союзе этот документ разработан впервые с учетом многолетнего опыта проектирования и эксплуатации объектов ядерной энергетики, а также резуль-
татов анализа происшедших в- нашей стране И за рубежом аварий и пожаров аа подобных объектах» в том числе- я аза рии на Чернобыльской АЭС, Общие требований этих доку ментов- распространяются в на станции с реакторами на быстрых нейтронах. Вопросы безопасности помещений с натриевым теплоносителем рассматриваются' на основании соответствующих рекомендаций применительно к коню ретыпм установкам.
Анализ отечественных нормативных документов во обеспечению пожарной безопасности АЭС показывает, что их основные положения соответствуют требованиям руководства МАГАТЭ по безопасности - «Противопожарная защита на атомвых электростанциях Яа 60—SC—D2>. Так, принятый в ГОСТ 12.1.004—85 общий подход ж обеспечению пожарной безопасности очень близок к принятым е указанном руководстве общим требованиям, предъявляемым к противопожарной защите. Как в ВСН—01—87, так и в руководстве МАГАТЭ особое внимание уделяется защите от пожара помещений, где располагаются системы, важные для безопасности станций, или их узлы. Общим является принцип локализация пожара, который требует, чтобы неповрежденные пожаром системы станции обеспечивали ее безопасность.
4J. ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКТИВНЫМ И ОБЪЕМНО-ПЛАНИРОВОЧНЫМ кшюмям
Практика строительства АЭС свидетельствует о том, что планирование противопожарной защиты является необходимой составной частью этапа проектирования станции. На этом этапе предусматриваются как пассивные, так и активные меры по предотвращению и тушению пожаров.
В СССР при разработке проектов на строительство объектов ядерной энергетики специалисты руководствуются рекомендациями МАГАТЭ, требованиями специальных норм, а также общими требованиями нормативных документов, регламентирующих - проектирование производственных зданий и сооружений.
На этапе проектирования задача сводится прежде всего к отысканию эмпирическим путем простых технических решений, которые должны быть тесно связаны с общей технологической схемой АЭС и с конструкциями зданий и сооружений.
Пожарная безопасность АЭС обеспечивается выполне-
 |
: вочяых ж мижеиерно-технических мероприятий.
И » Здания• и сооружения объектов АЭС строятся не ниже $ i И стешяж огнестойкости по СНиП. В основных несущих и 1 и ограждающих конструкциях зданий применяются, как ц j правило, несгораемые материалы.
Все помещения и сооружения, содержащие системы
* j струкциями < 1,&-чвсовым пределом огнестойкости, элементы различных систем безопасности на новых АЭС полно- стью изолируются друг от друга.
; В соответствии с требованиями МАГАТЭ атомная элект-
J ростанция должна быть разделена на противопожарные зоны, в число которых входят здание реактора, здание вспО- " могатедъньж установок реактора, подготовительное здание, t * машинное отделение, производственное здание, здание
‘ j вспомогательных установок и т. д.
Основным требованием к пожарной зоне является спо-
: собность предотвратить распространение пожара в соседние ломещемня. Это требование выполняется как созданием
•. границ зоны с достаточно высокой огнестойкостью, так и обеспечением достаточного количества средств активной противопожарной защиты, которые в сочетании с огнестой-
. костью способны ликвидировать пожар.
Минимальная огнестойкость любой пожарной зоны дол-
• жна составлять 1 ч, если только в соответствии с нацио- . нальноЙ практикой не требуется обеспечение более высокой огнестойкости. В частности, фирма Browti Boveri
' (ФРГ) считает, что наружные и разделительные стены про- j тивопожарных зон должны обладать огнестойкостью, рав- •; ной 3 ч, а внутри этих зон противопожарные участки долж- i ны иметь минимальную огнестойкость 90 мин. В США для
• проектируемых АЭС считают необходимым устанавливать
• разделяющие барьеры с огнестойкостью, равной Зч.
■ На АЭС активно используется метод обособлений уста. новок и блоков для совершенствования систем защиты, что позволяет значительно повысить степень безопасности. Разделение помещений на различные пожарные зоны становит-
' ся более очевидным.
. Пример секционирования АЭС показан на рис. 4.1, 4.2, где дается план станции на отметке 00,0 и+32,0 м для здания реактора типа AGR (Великобритания). Станция разде-
• 
лена на 221 отдельную пожарную зону. Почти все пожарные перегородки служат и для других целей — разделяют
| МАШИННЫЙ |
| ЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ |
| РЕАКТОР |
| Условные обозначении: |
| к^о противопожарны* стены с огнестойкостью 4 ч |
| ato протмвопсодарныв стены с огнестойкостью 1 ч р лестничная клетка с подпором воздуха |
| Рве. 4.1. Схема секционирования помещений атомной электростанции - (отм. ±01,00 м) |
лее 10 % он сгорает полностью; при изменении объемной доли от 4 до 10% доля сгоревшего водорода составляет от 0 до 100 %.
Паровой взрыв может произойти при определенной концентрации и температуре смеси, он характеризуется возрастанием давления при интенсивном парообразовании. Паровой взрыв влечет за собой ударную волну, способную разрушить корпус реактора и защитную оболочку АЭС. и локально возникающее высокое давление, которое разрушает нижнюю часть корпуса с образованием летящих со скоростью пули осколков или крупных обломков.
Обвалившиеся части активной зоны уносятся вверх быстро увеличивающейся в объеме смесью вода — расплав, передают импульс на верхнюю сферическую крышку корпуса и либо разрушают ее с образованием летящих осколков, либо выбивают управляющие стержни, которые, в свою очередь, могут разрушить защиту АЭС.
В связи с происшедшими авариями на АЭС, подтвердившими высокую опасность водорода, во многих странах широко развернулись дополнительные исследования по обеспечению безопасности в связи с наличием водорода на АЭС. Они охватывают вопросы генерации водорода, его распространения по помещениям АЭС, воспламенения и горения, включая последствия сгорания водорода, контроля, т. е. обнаружения и управления процессами его распределения и накопления. Уже сделан значительный шаг в изучении источников образования водорода и созданы программы расчета распространения водорода по помещениям и в защитную оболочку, оценены конечные параметры среды, образующейся в результате сгорания водорода, выполнены оценки прочности защитной оболочки и рассмотрены мероприятия по предотвращению тяжелых последствий при подобных авариях.
Весьма пожароопасными на АЭС являются помещения.
в которые возможно аварийное поступление водорода и его воспламенение. К таким помещениям относятся: реакторное отделение, машинный зал, электролизная и аккумуляторная. Основными источниками появления водорода в реакторном отделении реакторов тина ВВЭР и РБМК является радиолиз воды и пароциркониевая реакция в аварийном режиме. В реакторном отделении с реакторами типа БН образование водорода может происходить в результате реакции натрия с водой. В машинном зале в случае разуп- 106
| Центральный щит управления |
| -» | 1 | ||
| U |
| Z < | Эк сп л уат ац и онный ь«ы \ \ | |
| i ( Колпак реа к то р а | настил | к олпак рвакто ра Е | |
| а . _.j czzz3 | РчУ J | |
| ШЖрД | |||
|
| --- ______ __ _ ■»_ * | ||
помещения на эксплуатационные зоны или являются конструкциями, несущими нагрузку.
Строительные конструкции, предназначенные для противопожарного секционирования на АЭС, исследуются относительно их надежности в условиях огневого воздействия. !Огневые воздействия устанавливаются путем моделирования теплового баланса и сравниваются с огневым воздействием в условиях стандартного огневого испытания. Функ- 1 ниональная зависимость температуры от времени при возможных реальных пожарах определяется с помощью мо-
• делен развитого горения в помещении с охватом реаль-
• ных условий работы вентиляции и режима выгорания ти-
• личных огневых нагрузок. Вероятность отказа выбранных < важных строительных конструкций прежде всего устанав- 1 ливается путем статистической обработки результатов стап- : дартных огневых испытаний. Рассчитываются средние зна-
• чения и стандартные отклонения огнестойкости, а также : вероятность отказов после достижения номинальной огне- : стойкости. Для переноса на реальные пожары привлекается временной интеграл по стандартной кривой горения до момента отказа в виде переносимой «тепловой энергии». Несущая способность железобетонной конструкции при огневом воздействии определяется путем простого математического моделирования. Вероятность отказа устанавливается по теории надежности, при этом ненадежные параметры характеризуются с помощью вероятностного распределения. Расчет вероятности отказа строительной конструкции осуществляется с помощью индекса надежности, который зависит от длительности реального пожара в выбранном поме
щении или стандартного огневого испытания.
Конструктивные мероприятия при планировании помещений АЭС должны предусматривать максимальное снижение пожарной нагрузки. Для определения огнестойкости границ пожарной зоны, потребностей в системах тушения пожара и в противопожарных перегородках необходимо проводить анализ опасности возникновения пожара в следующих направлениях:
1) определение узлов, важных для пожарной безопасности;
2) определение опасности возникновения пожара и его последствий для каждой пожарной зоны;
3) определение способа обеспечения противопожарной защиты в данной зоне;
4) определение необходимой огнестойкости границ каж дой пожарной зоны.
Одним из методов расчета огнестойкости противопожарных барьеров для АЭС, который н настоящее врем широко применяется в промышленном строительстве США, является метод тепловой нагрузки. Суть его состоит в определении количества горючих материалов в помещении, выраженного в тепловой энергий на единицу площади (в Дж/м1). Тепловая нагрузка зависит от времени воздев* ствия пламени. При этом тепловая нагрузка, равная 9,08'Х XI О* Дж/м8, соответствует пожару продолжительностью 1 ч, а тепловая нагрузка, равная нулю, соответствует пожару нулевой длительности. Естественно, что тепловая нагрузка, равная, например, 2,72X10* Дж /м* , должна соответствовать 3-часовой длительности пожара. Простота этого метода расчета привела к широкому использованию его на практике. Однако для расчета огнестойкости пожарных зон на АЭС этот метод обладает рядом недостатков.
1. Зависимость между продолжительностью», а также интенсивностью пожара и тепловой нагрузкой определена с учетом того обстоятельства, что окна .ж двери открыты и количество воздуха для поддержания горения достаточно. На АЭС наиболее важные зоны помещения не имеют сообщения с внешней средой посредством окон, дверей, проемов, лестничных клеток и т. д. Поэтому условия вентиляции в помещениях АЭС отличаются от промышленных объектов.
2. Метод тепловой нагрузки не учитывает теплотворной способности различных материалов. При установлении зависимости . между тепловой нагрузкой и продолжительностью пожара в качестве горючего материала была использована целлюлоза, теплотворность которой значительно отличается от теплотворности таких материалов, как кабельная изоляция, трансформаторное масло и т. д.
Предотвращение распространения пожара из одной пожарной зоны в другую путем создания противопожарных барьеров зоны с достаточно высокой огнестойкостью отражает принцип локализации пожара, суть которого состоит в том, что в случае пожара могут сгореть все горючие материалы, находящиеся в пожарной зове, однако это не должно отразиться на функционировании АЭС в целом.
Оснащение пожарной зоны достаточным количеством средств активной противопожарной защиты, которые в сочетании с огнестойкостью противопожарных барьеров зоны способны предотвратить распространение огня и лик-
визировать загорания, отражает принцип воздействия на пожар.
Исходя из этого принципа допускают, что лишь часть го- •м • рючих материалов может сгореть во время предполагаемого пожара. Однако все оборудование, находящееся в этой
пожарной зоне, должно нормально функционировать.
Как правило, АЭС содержит как пожарные зоны, в которых используется принцип локализации пожара, так и 41 пожарные зоны, в которых используется принцип воздействия на пожар. Принцип, который наиболее подходит для конкретного участка АЭС. по рекомендациям МАГАТЭ должен определяться индивидуально для каждой пожар-
ч ной зоны.
В целом предпочтение отдается осуществлению принципа локализации пожара!, так как при его использовании I, акцент делается на пассивную защиту, и, таким образом, пожарная безопасность АЭС не зависит от действия той
■ или иной установленной противопожарной системы.
Кроме того, при реализации принципа локализации пожара создаются препятствия перемещению дыма, тепла и продуктов коррозии, что уменьшает опасность неправильного срабатывания резервных систем безопасности, на которые пожар не оказал непосредственного воздействия.
Одним из главных требований безопасности для предотвращения перерастания пожара или взрыва на АЭС в катастрофу является размещение реактора в здании, которое способно выдержать полное давление взрыва водородовоздушной смеси внутри него без нарушения его герметичности.
Концепция конструктивного исполнения АЭС основывается на необходимости исполнения всех несущих и ограждающих конструкций только из несгораемых материалов. При этом в зданиях и сооружениях, содержащих каналы систем безопасности, указанные строительные элементы предусматриваются I степени огнестойкости, т. е. ограждающие несущие конструкции (стены) помещений указанных каналов, а также ограждающие несущие конструкции (стены, плиты, настилы, в том числе с утеплителем) и другие несущие конструкции перекрытий, двери и люки выполняются из несгораемых материалов с пределом огнестойкости не менее 1,5 ч. Эти требования распространяются на системы безопасности и в том случае, если они размещены в одном здании с системами нормальной эксплуатации.
4) определение необходимой огнестойкости границ каждой пожарной зоны.
Одним из методов расчета огнестойкости противопожарных барьеров для АЭС, который в настоящее время широко применяется в промышленном строительстве США, является метод тепловой нагрузки. Суть «го состоит в определении количества горючих материалов в помещении, выраженного в тепловой энергии на единицу площади (в Дж/м1). Тепловая нагрузка зависит от времени воздействия пламени. При этом тепловая нагрузка, равная 9,08Х ХО8 Дж/м', соответствует пожару продолжительностью 1 ч, а тепловая нагрузка, равная нулю, соответствует иожару нулевой длительности. Естественно, что тепловая нагрузка, равная, например, 2,72X10’ Дж/м1, должна соответствовать 3-часовой длительности пожара. Простота этого метода расчета привела к широкому использованию его на практике. Однако для расчета огнестойкости пожарных зон на АЭС этот метод обладает радом недостатков.
1. Зависимость между продолжительностью, а также интенсивностью пожара и тепловой нагрузкой определена с учетом того обстоятельства, что окна, и двери открыты и количество воздуха для поддержания горения достаточно. На АЭС наиболее важные зоны помещения не имеют сообщения с внешней средой посредством окон, дверей, проемов, лестничных клеток и т. д. Поэтому условия вентиляции в помещениях АЭС отличаются от промышленных объектов.
2. Метод тепловой нагрузки не учитывает теплотворной способности различных материалов. Пря установлении зависимости между тепловой нагрузкой н продолжительностью пожара в качестве горючего материала была использована целлюлоза, теплотворность которой значительно отличается от теплотворности таких материалов, как кабельная изоляция, трансформаторное масло и т. д.
Предотвращение распространения пожара нз одной пожарной зоны в другую путем создания противопожарных барьеров зоны с достаточно высокой огнестойкостью отражает принцип локализации пожара, суть которого состоит в том, что в случае пожара могут сгореть все горючие материалы, находящиеся в пожарной зоне, однако это не должно отразиться на функционировании АэС в целом.
Оснащение пожарной зоны достаточным количеством средств активной противопожарной защиты, которые в сочетании с огнестойкостью противопожарных барьеров зоны способны предотвратить распространение огня и лик-
; пожар.
ж И с х од я яз этого принципа допускают, что лишь часть го-
fc - pimex материалов может сгореть во время предполагаемо- Ч I го пожара. Однако все оборудование, находящееся в этой '* з пожарной зоне, должно нормально функционировать.
* а Как правило, АЭС содержит как пожарные зоны, в ко- < | торых используется принцип локализации пожара, так и И i пожарные зоны, в которых используется принцип воздей-
: ствия на пожар. Принцип, который наиболее подходит для «конкретного участка АЭС, по рекомендациям МАГАТЭ ц > должен определяться индивидуально для каждой пожар
ив • вой зоны.
«т .. В целом предпочтение отдается осуществлению принци- х : па- локализации пожара, так как при его использовании ц t акцент делается на пассивную защиту, и, таким образом,
‘пожарная безопасность АЭС не зависит от действия той а i или иной установленной противопожарной системы.
& • Кроме того, при реализации принципа локализации по- I/ жара создаются препятствия перемещению дыма, тепла
• и продуктов коррозии, что уменьшает опасность неправильного срабатывания резервных систем безопасности, на которые пожар не оказал непосредственного воздейст-
■ вия.
Одним из главных требований безопасности для предотвращения перерастания пожара или взрыва на АЭС в катастрофу является размещение реактора в здании, ко- '»торое способно выдержать полное давление взрыва водо- , • родовоздушной смеси внутри него без нарушения его гер
. метичности.
Концепция конструктивного исполнения АЭС основыва- ; ется на необходимости исполнения всех несущих и ограждающих конструкций только из несгораемых материалов.
• При этом в зданиях и сооружениях, содержащих каналы систем безопасности, указанные строительные элементы
.предусматриваются I степени огнестойкости, т. е. ограждающие несущие конструкции (стены) помещений указанных каналов, а также ограждающие несущие конструкции (сте- иы, плиты, настилы, в том числе с утеплителем) и другие
: несущие конструкции перекрытий, двери и люки выполня- : ются из несгораемых материалов с пределом огнестойкости не менее 1,5 ч. Эти требования распространяются и.з
. системы безопасности и в том случае, если они размещены в одном здании с системами нормальной эксплуатации.
Некоторые особенности имеют несущие конструкции зданий и сооружений, в которых йспоольлуется или хранится ядерное топливо, хранятся или перерабатываются твердые и жидкие радиоактивные отходы. Предел огнестойкости указанных конструкций принимается 2Д ч при сохранении предела огнестойкости для ограждающих ковструк- ций 15 ч.
Для обеспечения большей надежности н автономности для каждого энергоблока АЭС предусматривается, как правило, отдельный блочный щит управления (БЩУ) и резервный (аварийный) щит управления (РЩУ). Для обеспечения надежного электропитания АЭС предусмотрены аккумуляторы, расположенные в главном корпусе, и автономные резервные дизельные электростанции (РДЭС) по три на один блок.
Особенностью ограждающих конструкций помещений БЩУ и РЩУ является то, что они должны быть пылегазо- нелроницаемыми с пределом огнестойкости ие менее 1,5 ч. Такой же предел огнестойкости предусмотрен и для помещений зоны строгого режима, где размещено иаслохозяй- ство насосов.
Помещения для регенерации и очистки масла отделяются от помещения хранения масла и других помещений стенами из негорючих материалов с пределом огнестойкости не менее J,5 ч, с дверями огнестойкостью 1,5 ч и с устройствами для самозакрывания.
Помещения расходных резервуаров топлива в РДЭС отделяются от соседних помещений аналогичными стенами и перекрытиями. В помещениях с маслоняполнекным оборудованием высота порога дверного проема должна быть не менее 0,15 м и должна обеспечивать задержание всего объема масла. Под маслонаполненным оборудованием необходимо предусматривать устройство поддонов с бортиками высотой не менее 0,05 м. Для аварийного слива масла следует выполнять за пределами помещения аварийную емкость, равную полной емкости оборудования.
Кабельные протяженные сооружения делятся перегородками на отсеки длиной не более 50 м. Перегородки должны быть противопожарными 1-го типа с дверями, имеющими предел огнестойкости не менее 0,75 ч и выполненными из негорючих материалов. Заделку отверстий в местах
\ пересемщя кабелями ограждающих конструкций следует ; выполнять сразу после прокладки кабелей.
Заделки проходов кабелей через ограждающие конст- ? рукцни помещений каналов систем безопасности и несис- •, темных помещений выполняются нз несгораемых или труд- . носгораемых материалов и имеют предел огнестойкости 1 соответственно Не менее 1,5 и 0,75 ч.
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 212; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!