核电厂通风系统放射性物质屏蔽功能的设计

徐海龙 严立子

（1．福建宁德核电有限公司，福建 宁德 352000；2．中广核核电运营有限公司，广东 深圳 518000）

在一个压水堆核电站中，通风系统的屏蔽功能是利用“动态屏蔽”的原理实现的，即通过气流的流向达到控制放射性气溶胶的流向的目的。根据不同的屏蔽设计需求，而将分成三类：①负压类；②正压类：③防氢爆炸。

1 负压类动态屏蔽

负压类通风的目的是使高放射性风险的区域相对于低放射性风险的区域保持相对负压的状态，这样的设计保证一旦某些房间管道或容器发生放射性释放，也会被抽吸、经碘吸附器吸收。其基本模型是负压+碘吸附器，其中，负压的涵义代表的另一个名词，就是气流流向，风要从边界外向边界内流动。要建立负压，就必须保证区域边界内的抽风量＞边界进风量。所以，即使有放射性释放，也一定会使放射性气溶胶仅仅经过唯一允许的碘吸附器回路排放。另外，该“唯一允许的碘吸附器回路”上有放射性探测仪表监测，放射性监测仪表可设置报警和高放射性连锁停止排风功能，还可以经由该仪表估算放射性释放量，进而评估对环境影响。这个典型的系统构成如图1所示。

图1 负压类动态屏蔽交流

值得一提的是核电厂的核辅助厂房通风系统，它有双重负压的设计理念：①使核辅助厂房整体保持负压；②使碘风险房间与非碘风险房间相对负压。这样设计能保证核辅助厂房内的放射性均能被核辅助厂房通风系统上的碘吸附器吸收，从而降低排放到大气内的放射性。简图如图2所示。

图2 辅助厂房通风系统

因此，负压系统的放射性屏蔽功能=气流流向边界内+碘过滤器。核电厂技术规范对负压通风的碘排风功能的功能进行管理，相关功能的设备不可用时，限时对其维修。

2 正压类动态屏蔽

负压类动态屏蔽的功能是保证边界内的放射性物质不溢出，而正压类动态屏蔽的功能是不让放射性物质进入边界内。实现的方法与负压系统相反，就是出风量＜进风量。典型的就是主控室空调系统/安全注入和安全壳喷淋泵电机房通风系统。主控室保持微正压的作用是防止事故发生后大气中的放射性物质不进入到主控室，对主控室人员造成放射性伤害，从而能在更长的时间内控制反应堆状态。对于目前我国的核电厂群堆厂址来说，这点尤为重要，厂址内一个堆发生放射性释放，如果某个主控室边界（可居留区）的正压情况不良，就会导致本堆/其他堆的主控室人员受放射性照射而发生非预期操控失误等问题而影响核安全。

安全注入和安全壳喷淋泵电机房通风系统的功能是在安全注入泵/安全壳喷淋泵运行期间，保持这些泵电机房间的正压，防止放射性物质进入这四个房间。这四个房间周围厂房是负压状态，而安全注入和安全壳喷淋泵电机房通风风机即使不启动，由于其系统的开式设计，也能保证相对周围房间的正压。这四个房间除了安注系统/安全壳喷淋系统电机之外，还有很多的安注系统/安全壳喷淋系统阀门的电动操作机构。阀门未设计这四个房间，但是操作机构（电动头和手轮等）都设置在这个房间。保证在事故情况下对可能的阀门故障进行手动干预，能提高安注系统/安全壳喷淋系统的可用性时间，缓解堆芯/安全壳的破坏的严重程度，降低放射性释放量。

3 防氢爆

主要指的安全壳大气监测系统的氢气复合功能。反应堆失水事故（LOCA）时，安全壳内氢气浓度升高，如果浓度过高将导致氢气爆炸，对安全壳结构完整性造成影响。氢气复合可以降低氢气浓度防止发生氢爆，进而保证实体安全壳的放射性屏蔽功能。

4 结语

（1）核电厂通风系统的动态屏蔽功能分为正压和负压两种，主要是通过对进出风量控制厂房边界内外的相对压力，达到控制厂房边界的气体流向的作用。

（2）负压的动态屏蔽功能=气流流向边界内+碘过滤器，相对负压状态破坏或碘过滤器故障，都是动态屏蔽功能降级或丧失，需要通过核电厂技术规格书进行管理。

（3）正压动态屏蔽都是为了保护边界内人员免受放射性照射的目的，进而达到人员能够正常操控反应堆/专设安全系统阀门的功能，缓解事故，降低放射性影响。

鉴于动态屏蔽的重要性，应该对气流方向或正负压状态进行连续实时监测，调研国内的核电厂通风系统，部分电站通风系统的正压或者负压状态无相应的仪表指示和监测、控制，需要从设计上进行改进，以达到对放射性的屏蔽功能，保证工作人员、环境、社会的安全。