消防水（JAC）为乏池补水可行性分析

前言:为保证乏池补水可靠性和多样性，在事故情况下可以用 JAC 系统为乏池补水。某核电在设计时增加了消防水为乏池补水的功能，这必然会使JAC 系统的设计标准发生变化。同时JAC 以乏池补水方式运行时也必然会对消防系统的运行方式产生影响，因此在设计时为了保证JAC 系统的消防功能同时兼顾事故情况下为乏池补水，在设计上做了多重改进，本文通过对JAC 系统运行方式及供电可靠性等方面的分析来论证JAC 在满足消防功能的同时又兼顾事故情况下为乏池补水的可行性。

JAC 系统运行

JAC 系统包括两个消防水箱 JAC 1120BA-和 JAC 2120BA-，每个水箱容积约 1500 m3，其中一个水箱的水即可满足最严重的火灾需求或最严重的核岛火灾需求加乏池补水，并且水箱在设计时要求在8h 内即可实现完全再充满，保证了安全功能的实现。

该系统分为两个独立的运行列，每一列配置两台消防水泵，在泵的吸入口，设计4 个手动隔离阀，4 台消防水泵可以从任何一个水箱取水，也可以从两个水箱同时取水，向各用户送水，保证了在执行消防功能的同时可以实现为乏池补水。4 台消防水泵分为两列，每列两台消防水泵，每台泵的设计能力为 100% ，每一列即可独立满足最大灭火需求，两列可以独立运行也可以关联运行，当两列之间的联通阀1JAC5130VD-和1JAC 5131VD-及1JAC 5140VD-和1JAC 5141VD-同时开启时JAC 处于关联运行模式，当这四个阀门中有一个阀门关闭时JAC 处于独立模式运行。当JAC 处于独立运行模式时两列可分别执行灭火功能和乏池补水功能。在电厂正常运行期间JAC 系统保证可用，处于备用状态，系统压力由稳压罐维持。

JAC 系统电源可靠性及设备性能可靠性分析

JAC 为乏池补水的功能属于核安全相关功能，相比仅仅作为消防功能运行时对电源的可靠性要求更高，其对电源要求的安全等级为F1B 级。JAC 系统共有四台消防水泵，每台水泵分别由位于核岛四列安全厂房的应急电源（LJF/G/H/I）供电。每列电源都可以由核岛应急柴油机供电，其中一、四列还可以由 SBO 柴油机提供应急电源，同时四列消防水泵的应急电源之间还可以实现相互交叉供电（第一列与第二列、第三列与第四列）。通过这种设计既保证了消防水泵电源的冗余性，同时各列之间又相互独立提高了电源供电的可靠性，能使其及时的执行安全功能。仅仅消防水泵采用应急电源仍然不能满足系统运行的需要，所以JAC 系统涉及到为乏池补水所要使用的电动阀门的电源也使用了应急电源，这样的设计保证了在失去正常供电情况下阀门的可操作性。充足的水源是保证补水功能实现的最基本要求，为了保证水箱水装量满足消防和乏池补水功能的需要，两个水箱的水位至少要大于5.6m，并设计了自动补水功能，通过每天现场巡视及主控巡视来保证水位不低于该值，以保证功能实现。

按照设计标准，JAC 为乏池补水的末端流量要达到150M3/h,所选消防水泵的出口最大设计流量为380M3/h。但是消防水泵出口到乏池补水口的入口不但要经过一段很长的JAC 和JPI 管道，还要上升一定高度，再加上管道口径的变化，肯定会使泵的末端流量发生变化，为了保证JAC 泵的乏池补水入口处的末端流量能够达到乏池补水流量要求，保证泵的性能满足需要，设计时采用了通过定期试验的方法来验证泵的性能，通过启动消防水泵模拟在线到乏池补水，实测下游流量的方法来验证消防水泵时候能够满足乏池补水需要，该试验每四个循环执行一次。仅仅是JAC 泵的性能满足设计需要，仍然不能实现为乏池补水的功能，同时还要求阀门的可操作性，为了验证在线到乏池补水模式运行时所涉及到的阀门可用，每隔一年要进行电动阀门的可操作试验，以保证在对乏池补水时这些阀门的可操作性。

通过对消防水泵和阀门的电源冗余设计和定期试验的验证，及消防水池的冗余设计及水装量保证，基本上保证了乏池补水所涉及设备的可靠性和稳定性，能满足在事故情况下为乏池补水的需要。

JAC 为乏池补水时对消防系统运行的影响

JAC 为乏池补水时需要将两列消防水泵置于独立运行模式，即一列泵用于消防灭火，另外一列泵用于为乏池补水。在对乏池补水时需要借助一段JPI 的消防管道，将乏池与消防水泵联通，同时在补水时为保证对乏池的补水流量满足设计要求需要将该列消防管道与JPV、JPD、ASG 系统相连的隔离阀全部关闭。

由于JAC 下游用户JP*均为环网运行，尽管为供水时将到下游 JP*用户的供水阀关闭，但是仍然可以通过另外一列消防水泵为下游提供消防水。即在不考虑泵故障的情况下一列JAC 泵无论何种运行方式即可完全满足消防需求，保证另外一列可以用于乏池补水。从系统在线的角度来说这种运行方式完全可以满足系统需求，此时应该考虑的问题是消防水池的水装量，根据消防水箱设计准则，如果常规岛发生极限火灾如主变火灾时，一个消防水箱要完全用于灭火，不能再为乏池补水提供水源，此时如果要同时为乏池补水需要将用于乏池补水的消防水泵在线到另外一个消防水池。如果是核岛发生火灾，由于核岛的消防用水量较小一个水箱即可同时满足灭火和乏池补水需求，不需要改变消防水泵的在线方式。

设计时还考虑了一种最极端的工况：如果需要为乏燃料水池补水并且同时 JAC 一台泵处于预防性维修模式另外一台JAC 泵发生系统随机故障不可用， 如果此时NI 电气间发生火灾，此时发生火灾的一列电源不可用，导致该列的一台消防水泵不可用，这样的话 有3 台消防水泵不可用， 台可用的消防水泵正在为NI 电气间灭火，这样的话乏燃料水池补水功能就无法实现。如果发生上述叠加工况，就不能再使用JAC 消防水泵为乏池补水，此时需要启动一台或者两台ASG 再注入泵（ASG 6210PO-/7210PO-），借助JAC、JPI 的消防管道最终实现JAC 乏燃料水池的补水功能。

为了保证 JAC 为乏池补水功能的正常执行，按照系统的设计，当一个水箱或着一段管道发生破口时不会不影响到系统的消防或者乏池补水功能，为了保证在发生破口是仍然能实现乏池补水功能，设计时还采取了一些特别的措施来保证：

 根据消防分配管网用户的重要程度，管道机械分级不同，保证不同管段破口时，消防系统功能的完整性；

稳压部分（无机械分级），JAC 3305DI-将最大泄漏流量限制在160 m³/h 以内；

 当一台消防水泵运行时，主管道上发生公称直径 25mm 的传感器管路破口，最大泄漏流量限制为 80m³/h 。

结论

尽管JAC 作为消防功能运行和乏池补水功能运行时对设备的可靠性及性能要求不同，但是通过设计和定期试验基本可以达到核安全相关系统对设备可靠性的要求。为了实现对乏池补水功能，关键是JAC 系统运行方式的设定，通过上述分析可以得出：在绝大多数运行方式下，JAC 都可以实习对乏池的补水功能。只有在一种极端情况下：即在NI 发生火灾的同时给PTR 补水的工况，一列安全厂房电气间发生火灾（造成一台JAC 泵不可用），一台JAC 泵在预防性维修，另外一台泵发生随机性故障，此时仅有的一台 JAC 泵要用于灭火，不能为乏池补水，此时补水应该使用ASG6210PO-或ASG7210PO-。所以通过适当的修改设计，再增加必要的定期试验来保证设备的性能，JAC 增加为乏池补水功能完全可以实现并具有切实的可行性。