核电厂核应急疏散通信系统的应用探索

［邓晓飞 刘爱芬 张瑞萍 车皓］

1 引言

为使核动力厂厂内和厂区全部人员即使在事故工况下也能得到报警和通知，必须设置适当的报警系统和通信手段[1]。

通信系统要求具有很高的冗余度，保障通信系统畅通、可靠，确保核电厂安全运行和核事故应急计划的顺利实施[2]。

核电厂通信系统的特点：正常工况下，提供核电站生产、调度、运行、维护所需的通信联络、信息交换服务；应急工况下，部分子系统与核应急相关，直接服务于核应急响应计划实施；通信系统为跨岛系统，网络构架无法孤立、割裂，其设备及网络遍布全厂区域、并延伸至厂外；随着通信技术的发展和融合，设备功能增强、且更新换代周期缩短，原有系统功能定义的内延和外涵变化较大。无直接或间接核安全功能，是核电站不可或缺的非核安全级系统。其系统功能部分或全部丧失，有可能导致事故扩大，引起严重后果。

核动力厂范围内、邻近地区内以及与应急计划中所规定的厂区外机构安全必需的通信手段必须保持昼夜畅通。在通信设计和选择通信方法的多样性时，必须考虑这一要求。安全电话系统、有线广播系统、声报警系统，可认为是核事故情况下最小系统要求。

安全电话系统连接核电厂内各个关键和重要的岗位，使之在核电厂的事故和应急状态下保持专用可靠和有效的通信联系。

有线广播系统在正常运行时用于寻人呼叫及发出一般通知。在事故工况（火灾或核事故）下用于发布紧急呼叫及录音报警信号广播。

声警报系统用于在事故工况下，从主控室或远程停堆站以及应急指挥中心声警报控制台发出声警报信号，从反应堆厂房和核燃料厂房就地也能发出声警报信号，使工作人员听到不同声警报信号采取相应的措施。

2 核电厂通信设计规范

核电厂通信系统应具有多样性、独立性和足够的冗余度，通信系统的设计应确保在正常工况和事故工况下，都能为厂区与主控室以及厂外之间提供可靠有效通信手段[2]。

（1）可行性与适应性

系统要保证技术上的可行性和经济上的可能性。

（2）实用性与经济性

系统建设应始终贯彻面向应用、注重实效的方针，坚持实用、经济的原则。

（3）先进性与成熟性

系统设计既要采用先进的概念、技术和方法，又要注意结构、设备和工具的相对成熟。

（4）开放性与标准性

为了满足系统所选用的技术和设备的协同运行能力，系统投资的长期效应以及系统功能不断扩展的需求，必须追求系统的开放性和标准性。

（5）可靠性与稳定性

在考虑技术先进性和开放性的同时，还应从系统结构、技术措施、设备性能、系统管理、厂商技术支持及维修能力等方面着手，确保系统运行的可靠性和稳定性，达到最大的平均无故障时间[3]。

（6）安全性与保密性

在系统设计中，既考虑信息资源的充分共享，更要注意信息的保护和隔离，因此系统应分别针对不同的应用和不同的网络通信环境，采取不同的措施。

（7）可扩展性与易维护性

为了适应系统变化的要求，必须充分考虑系统扩展和维护的便利性。

3 核应急疏散通信系统方案概要

3.1 安全电话系统方案概要

本系统为核事故状态下对外专用通信系统，不仅需具有直接与本地公网中继方式，而且极端状况下应具有采用卫星通信的联络手段。

设置一套安全电话交换机，其安装在应急指挥中心通信机房内，能够限制用户间的通话。安全电话终端将被安装到核电厂重要岗位上。

在执行厂内应急计划期间，呼出电话通过安全电话交换机专用中继链路直接从应急指挥中心发出；所有安全电话系统的设备都是独立于普通电话设备的，电缆敷设也相互隔离。

安全电话交换机采用数字程控调度电话交换面，其公共设备部分采用冗余控制系统，即包括2套完全独立的公共设备（处理器、电源和交换矩阵等）。其中1套公共设备主用，另1套公共设备热备用。安全电话系统分别在应急指挥中心和各机组主控室设有安全电话调度控制台。

3.2 有线广播系统方案概要

本系统遍及核电厂重要厂房建筑、办公区域以及整个厂区范围，分为多个分区，每个分区都可形成一个功能独立子系统，为一栋或多栋建筑物服务。各分区按机组和区域来划分，能通过软件修改广播区域和控制台优先级设置；两个以上控制台选择不同区域，可同时广播，互不干扰。两个以上控制台区域有部分或全部重叠，高级别控制台不受影响，可继续广播；低级别控制台被屏蔽，待高级别广播结束后重新接通低级别广播。

广播控制台设置在各机组主控室以及各机组远程停堆站。

该系统在正常工况下用于发送一般广播通知和寻人呼叫；事故工况下，用于发送应急呼叫。此外，可从主控室和远程停堆站启动录音装置发送多种信息。

3.3 声警报系统方案概要

在事故工况下，本系统从主控室、远程停堆站或应急指挥中心声警报控制台发出声警报信息，反应堆厂房和核燃料厂房就地也能发出，用于人员听到不同声警报分别采取相应措施。

其由室外警报器和核电厂建筑物内声警报器组成。在一些噪声电平偶然超过85dB，极端情况下超过90dB的场所，还须附加闪光显示信号。

4 安全电话系统

4.1 设计基准

安全电话交换机配置用户分机线、公用电话的模拟中继线、专用中继线和话务台等。

对于与安全应急相关的一些重要岗位，在已安装一部安全电话分机的情况下，再安装一部电信公网直通电话单机。

安全电话机应选用与行政电话、电力调度电话话机不同颜色。所有安全电话设备均独立于普通电话设备，电缆敷设采用不同路由、相互隔离。

安全电话机可分为以下几种类型：

（1）专用电话机：用于本地呼叫；

（2）不直接接入公用网的辅助电话机：本地呼叫；经交换台接进公用网。

（3）有限制地接入公用网的电话机：本地呼叫；经交换台接进公用网；直接进入国内和国际电话网（呼出）。

（4）用户话机群：用户话机群是一组用户话机，具有公共的电话号码，而每一用户话机在群内都有它自己的号码。

（5）有两个方式的用户话机群：固定优先式，即固定用户话机群；分配优先式，用户话机轮流成为领先用户话机，每次呼入后轮流转换。

4.2 系统特性

下述为系统功能的简单说明，但并不仅限于此类功能：

（1）用户功能：自动应答；自动回叫；呼叫转移；呼叫保持；呼叫保留；呼叫代答；数据保护；会议功能；紧急呼叫；其他。

（2）系统功能：中继组分群；迂回路由；分机信息详细记录；数据保护；搜索；历史记录文件；其他。

4.3 系统布置

安全电话交换机、安全电话专用主配线架等主设备设在应急指挥中心通信机房，通过安全电话专用线缆连接到各建筑物中的用户点。

4.4 系统图

安全电话系统与光传输系统、行政电话系统、电力调度电话系统设有功能接口。安全电话系统主要由安全电话交换机、安全电话调度台、维护终端和电话录音系统等设备组成。

安全电话分机主要分布在：生产办公楼管理办公室、各机组主控室和远程停堆站、警卫室、机组内和厂区的热实验室、生产办公楼医务室、人员应急集合点、电话交换机房、值班人员办公室、放射性仓库。图1为安全电话系统图。

图1 安全电话系统图

5 有线广播系统

5.1 系统组成

本系统由功率放大器[3]、矩阵控制器、电源装置、系统管理服务器及其软件、广播控制台、智能切换器、馈线、扬声器及配件等组成。经广播控制台进行广播呼叫，扬声器安装在核岛、常规岛和BOP各建筑物。

广播控制台设置于主控室、远程停堆站、应急指挥中心和生产办公楼大修广播间。

5.2 设计基准

主机采用高集成数字化的媒体矩阵数字音频控制系统，采用一主一备热备份方式；

扩声网络采用3线2路制，同一分区喇叭至少由两个功放驱动，每5个功放最少配置一个备用功放，当任一功放故障后能自动替换；

公共广播线路应穿管或用线槽敷设，不与电力线路共管或共槽；公共广播线路衰减不应大于3dB（室内）或6dB（室外）[4]。

有火灾隐患广播区扬声器及布线应阻燃；有水火灾害隐患广播区扬声器应通过6级以上防水认证。单个扬声器额定功率不小于3W。

单功放失效不应导致整个系统颠覆，否则应配置主/备功放和自动切换设备。

按优先级，呼叫形式分为以下4种：

安全信息：预先录制好的安全信息，由应急指挥中心发出；

安全呼叫：安全控制员由话筒发出的广播呼叫；

一般呼叫：主控室操纵员发出的除区域6以外的其它区域的呼叫；

区域呼叫：包括机组呼叫、共用厂房和厂前区呼叫、车间呼叫和应急行政呼叫。

5.3 系统功能

本系统从主控制室、远程停堆站、生产办公楼和应急指挥中心发出寻人呼叫和应急录音信息。具有以下功能：

（1）主机功能：采用模块化结构和数字技术；输出信号须满足模拟线路要求；预留数字接口。

（2）分区功能：系统区域的设置应可通过软件任意修改。

（3）提示音乐：进行语音广播和信息播放之前都需有提示音乐，提示音乐音量可调，音乐类型至少三种。

（4）背景音乐：具有背景音乐播放功能。

（5）切换功能：主控室控制台和远程停堆站控制台间有切换功能，即正常情况下，主控室可用，远程停堆站不可用；应急情况下，通过切换装置进行切换。

（6）修改区域设置和优先级别：任一控制台在广播时，其他控制台有提示信号（提示灯闪烁）。

（7）可实现与消防系统的联动：发生紧急情况时，系统自动或者手动切换到消防广播，达到疏散人群目的。

（8）监管功能：采用计算机对系统进行维护管理，并可进行远程维护、监控管理。

5.4 系统图

系统主设备设在核岛双堆公用的通信设备间，广播控制台设在主控室、远程停堆站、应急指挥中心（EM）和厂前区办公楼/生产办公楼（BA/BX）大修广播间，扬声器设在核电厂核岛、常规岛、BOP和员工生活区各建筑物内。图2为有线广播系统图（以4台机组为例）。

图2 有线广播系统图

6 声警报系统

6.1 系统组成

系统主要包含设备：主控制柜、控制台、手动报警按钮、信号切换箱、遍布全场的小型报警器和室外安装的大型报警器。声警报控制台设在：主控室（MCR）、远程停堆站（RSS）、应急指挥中心。

声警报系统由PLC控制[5]，由控制台、手动报警按钮或外部系统送来的启动信号发出报警指令，PLC接受信号并进行逻辑判断和相应处理来驱动相应区域的报警器发出指定类型的声响报警，并点亮相应控制台的指示灯。

声警报信号优先顺序：全厂警报、分组警报（相应机组）、单一警报（相应厂房）。

6.2 系统布置

本系统由设在各建筑物内一定数量的警报器以及单数号机组汽机厂房屋顶和员工生活区的室外大型声警报器组成。

声警报系统控制台，分别设在各机组主控室、远程停堆站以及应急指挥中心内，声警报器设在核电厂核岛、常规岛、BOP和员工生活区各建筑物内外。

6.3 系统图

声警报系统由安装在核岛、常规岛和BOP的声警报器以及破玻按钮、控制柜和控制台组成，用于在事故工况下进行报警。在事故工况下，从主控室或远程停堆站以及应急指挥中心声警报控制台发出音响警报信息，从反应堆厂房和核燃料厂房就地也能发出音响警报信息，使工作人员听到不同音响报警信号采取相应的应急措施。系统主要包含以下设备：主控制柜、控制台、手动报警按钮、信号切换箱、遍布全场的小型报警器和室外安装的大型报警器。图3为声警报系统图（以4台机组为例）。

7 结束语

核电厂应急疏散所需安全电话系统、有线广播系统、声警报系统各自独立，分工明确。确保为厂区与主控室以及厂外之间提供可靠有效通信手段，保障了应急疏散信息的可靠传递，确保人员实时进行应急疏散和撤离，守护核安全。

图3 声警报系统图

《核电厂通信设计规范》[2]中要求核电厂通信系统设计应具有冗余性、多样性，应经过必要的安全分析，保证在任何工况下有可用的通信手段。在应急工况下，安全电话系统、有线广播系统、声警报系统与核应急相关，三者互相独立和冗余，可直接服务于核应急响应计划实施。经专家评审和实践验证确认其安全性符合三代核电要求，已在现有核电项目中实施，并将成为后续核电项目的标准设计方案。