摘要：通风空调系统在核电站是一个较为庞大的辅助系统，这主要是由核电站的性质所决定的。核电站因其特殊性决定了核电厂控制区域，特别是核岛厂房必须要有良好的密封性能，这些大量的密封厂房内还必须要有适合工作人员的工作和维持各种设备正常运行的环境，因此造成了核电厂通风系统种类较多，系统庞大的特点。本文对田湾核电站控制区主通风系统、事故应急通风系统、各厂房的自有通风系统进行了分析阐述。
关键词：核电站 通风空调系统
中图分类号：TM62 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）08（c）-0125-02
田湾核电站的控制区通风系统，包括反应堆厂房，核辅助厂房，核安全厂房，核燃料厂房和核服务厂房等五大厂房，也是田湾核电站系统最复杂和庞大的通风系统。这些通风系统可粗略的分为主通风系统、事故应急通风系统和各厂房的自有通风系统。
1 控制区的主通风系统
控制区的主通风系统是田湾核电站最大的通风系统，他服务范围包含了整个控制区区域，保证控制区厂房温度的同时，也保证了空气的流向和净化。
控制区通风系统通过包容措施（屏蔽或适当的压差）已经空气净化过滤措施来控制工作环境的气载放射性污染，以便使职业受照人员的照射量和放射性核素吸入量保持在“合理可行尽量低”的水平，并确保不超过相应的限值。与此同时，提供一定的通风换气次数，控制厂房的温湿度在设计范围内，以保证人员的舒适性以及厂房构筑物和设备功能不受损坏。
正常情况下，主通风系统靠拥有两台离心式风机的主送风系统（KLE10）将户外新风经过两级过滤后送到五大厂房，并且由主排风系统（KLE30）和安全壳负压系统（KLD10）一起维持五大厂房的空气流通并保证控制区各厂房相对于室外环境的微负压。
田湾核电站控制区根据平均剂量率大小将控制区厂房的房间分为了：红、橙、黄、蓝、绿五个子区，KLE10将室外过滤后的新风送到核辅助厂房、核安全厂房、核燃料厂房和核服务厂房的非污染房间和走廊（绿区），并且非污染房间同时设置主排风系统（KLE20），在红、橙、黄、蓝区的房间里只设置KLE20，送风通过设置在房间和走廊隔墙上的余压阀进入，当排风系统启动后，房间形成负压，当走廊压力大于房间压力50Pa时阀门机械力自动打开，走廊新风进入房间，当小于50Pa时阀门机械力关闭，保证了气体的单向流动，即保证气流由低污染区向高污染区流动。
反应堆厂房的送风依然由KLE10送给新风，但不同的是，排风由带有过滤装置的KLD10完成，以保证排放到环境中的空气达到国家标准。
各个厂房的温度由送往KLE10的热水供应系统（SBL）或冷冻水系统（QKM）根据环境来维持厂房送风温度在设计范围内。
2 事故应急通风系统
在某些房间辐射水平超标或事故工况下，田湾核电站有一套完善的应急通风系统可以维持厂房的气载污染物不会释放到环境中去。
2.1 主排风系统
主排风系统（KLE20）为不设过滤器的排风系统，系统运行在不通过过滤装置、直接把风排向大气的工况。此时，两组带有碘吸附器和气溶胶过滤器的排风系统（KLE30）处于备用状态。
当KLE20的四组排风母管上的任意一个母管的放射性碘或气溶胶超过阈值报警时，该组排放母管所辖房间的排放自动由系统KLE20转向系统KLE30，与此同时系统KLE20的流量减少，流量降低的值就等于该组房间的排风量，KLE30系统风机流量则相应增加了该组房间的排风量。
当两组房间内同时发生放射性报警时，为了净化空气，除了KLE30系统的过滤装置之外，反应堆厂房维修-应急通风系统（KLD20）不处于净化安全壳内空气的状态，可以利用KLD20系统的过滤装置，以保证房间的进排风量平衡并且排到环境中的空气符合国家标准。
除此之外，为防止一些高放水箱泄漏导致的环境污染，KLE20还可以根据房间地坑的水位信号或水槽信号，将排风从1KLE20系统自动切换到1KLE30系统，防止放射性释放到环境中去。
2.2 反应堆厂房（UJA）通风
在正常运行时为了使人员能够进入反应堆厂房或者在事故工况下反应堆厂房的通风，设置了反应堆厂房维修-应急通风系统（KLD20）。
为了在功率运行时人员能够进入反应堆大厅和主泵电机间，设计了KLD20系统定期工作于“功率运行时自循环”工况，以便净化这些房间的空气。系统运行时间（在人员进入安全壳前不多于10h）由放射性仪表的示数和控制区房间空气污染允许水平决定。为了提高KLD20系统在“功率运行时自循环”工况工作的可靠性，还设计了将KLE30系统的一个风机做为备用风机。当KLD20的风机不可用，且KLE30系统不运行时可以投运KLE30风机。
当机组进入大修和事故后工况时KLD20系统有两种工况：自循环工况和送排风工况。在机组进入大修前，KLD20运行在自循环工况，通过KLD20自带的过滤器以24000m3/h的流量净化反应堆厂房（UJA）内的空气，当空气净化水平达到辐射防护人员要求时，操纵员将系统切换到送排风工况。此时，排风由KLD20的过滤器旁路以50000m3/h直接排向大气，外界空气经过KLD20的空调机处理后向安全壳内所有标高房间和蒸汽发生器间的空气管网供气。排气风管的放射性连续监测，当放射性超标或燃料组件坠落时维修人员必须撤离。送风系统停运，排风系统自动转至“自循环”工况，净化空气。
2.3 安全壳环形空间和核安全厂房（UKD）的通风
当出现安全壳压力大于0.129MPa信号时，安全壳环形空间和核安全厂房（UKD）正常送排风的截止阀关闭，安全壳环形空间及安全厂房应急负压系统（KLC11/41）自动启动，保证核安全厂房的负压为20Pa，环形空间的负压为100～400Pa，从环廊空间和安全厂房排出的空气经过过滤器、排风管，通过烟囱排入大气。
为保证安全壳环形空间的各种测量仪表能正常工作，还设置了安全系列仪控探测器应急冷却系统（KLC10～40），当设计事故时，系统运行于循环状态：取自房间的空气，进入空气冷却器被冷却后再被送回到房间。空调机组根据房间温度自动启停，以保证所辖房间的温度。 2.4 发生地震时机组状态正常的工况下（OBE状态）
因变频器不抗震，田湾核电站在设计时对主排风系统（KLE20/KLE30）风机同时配备了抗震等级为1级的电器旁路柜。该工况存在以下三种情况。
（1）地震发生前主排风系统不需要净化，带过滤的主排风系统KLE30未投运。此时若发生地震，主送、排风系统（KLE10/KLE20）100%运行，KLE20变频器自动停运，电机由电气旁路柜供电。
（2）地震发生前，有两路排风系统需要净化，带过滤的主排风系统100%风量运行（带两台过滤机组），KLE20系统50%风量运行。此时若发生地震，主送风系统（KLE10）保持100%运行，地震信号自动停运KLE20和KLE30风机的变频器，转由电器旁路柜供电，KLE20和KLE30系统100%风量运行。
（3）地震发生前，有一路排风系统需要净化，KLE30系统50%风量带一台过滤机组运行，KLE20系统70%风量运行。此时若发生地震，KLE30系统自动打开核辅助厂房的支路，以保证打开两条支路保证过滤机组的流量，此时主送风系统（KLE10）保持100%运行，自动停运KLE20和KLE30风机的变频器，转由电器旁路柜供电，并同时投入KLD20过滤机组。
当发生地震同时安全壳内的压力若升高，此时主送风系统KLE10在80%风量运行，保证核辅助厂房和核服务厂房的厂房负压，此时，核安全厂房以及环形空间的送排风被自动切除，应急负压系统（KLC11/41）启动，保证核安全厂房和环形空间的负压在设计范围内。
3 各厂房的自有通风系统
反应堆厂房的通风系统为相对独立的反应堆设备隔间循环冷却系统（KLA），该系统分为七个子系统，按照区域分别对隔间进行冷却，在机组运行时，这些系统均要投用以维持各设备的工作环境，但在LOCA事故时（安全壳内压力达到0.129MPa时）系统停运。
3.1 反应堆本体（堆坑）通风系统（KLA10）
KLA10是为反应堆的堆坑提供冷风，用来冷却反应堆的压力容器底部的生物屏蔽层和中子屏蔽层和反应堆环路与压力壳连接部分。该系统的送风以防止反应堆压力容器外壁的高温气流直接传到反应堆的堆坑上，即防止反应堆压力容器的温度过高使得堆坑的温度超过所要求的温度。
该系统由3套100%的通风装置（风机）组成，每套装置分别由不同通道的应急供电系统供电。整个系统位于安全壳内，并可以在主控室控制，空气的状态及其排出的空气温度在主控室内均有显示。
KLA10从KLA20（反应堆空间及蒸汽发生器隔间通风系统）压力连接管处抽取空气，经过风机压送到反应堆堆坑，送风温度不大于40℃，反应堆本体的排出温度不高于60℃。从母管出来分为两路，一路直接进入反应堆压力容器的底部，通过堆坑底部的屏蔽层后再由KLA10的吸入口循环使用；另一路则从反应堆堆坑的侧面送入，使得冷风经过压力容器和堆坑的缝隙渗出，通过KLA20吸入，冷却后再循环使用，从而 达到冷却反应堆堆坑温度过高的目的。
3.2 反应堆空间及蒸汽发生器隔间通风系统（KLA20）
KLA20的功能是保持反应堆空间和蒸汽发生器隔间的空气温度在所要求的限值内。与KLA10一起承担反应堆本体和堆坑的冷却功能。
KLA20的最大送风温度为40℃，冷却水的最高温度为33℃，系统所维持的蒸汽发生器隔间的温度不超过60℃。
KLA20系统由4套通风装置组成，每套通风装置由其各自独立的应急供电系统供电，每套系统由一系列的隔离阀、风机、空气冷却器以及逆止阀组成。蒸发器隔间被分为两组，对于其中的每一组，一套通风装置投入运行；另一套通风装置备用。系统的启停在主控制室控制，自动切换运行与备用的风机。风机的工作状态、风机出风口的压力、温度以及蒸汽发生器隔间的压力、温度在主控制室都有指示信号。
3.3 控制棒的驱动机构循环冷却系统（KLA30）
KLA30用于冷却控制棒的驱动机构。 循环冷却系统（KLA30）是由4台风机（每台确保50%流量）组成——2台工作，2台备用。系统包括离心风机，空气冷却器，截止阀和逆止阀。所有风机的出口连接到一个通风总管，通风总管中的温度为小于50℃的空气被送去冷却控制棒驱动机构，然后从末端空气导管返回到冷却设备，往复循环。
3.4 安全壳内空气循环系统（KLA40）
KLA40的功能是：在进行安全壳密封性和强度试验时，用于平衡安全壳内空气的温度。系统由两台风机和相关的管道系统组成。
3.5 反应堆冷却剂泵电动机隔间冷却系统（KLA50）
反应堆冷却剂泵电动机隔间冷却系统（KLA50）的功能是用来维持4台反应堆冷却剂泵电动机隔间的温度在所要求的温度限值内，即不超过40℃。
该系统中的通风装置是由风机和冷却盘管组成的，冷却盘管的冷源来自于设备冷却水系统（KAA系统），通过KAA系统的冷却水进入冷却盘管，将风机所吸入的反应堆冷却剂泵（主泵）电动机隔间的高温空气通过盘管进行冷却，冷却后再送回到隔间中，就这样循环进行，从而维持主泵电动机隔间的温度在主泵电机运行条件要求的范围内。
该系统是由8套相同的通风装置组成，每个反应堆冷却剂泵（即：主泵）电机房间内布置有2组，基本对称布置，每个机组均可使整个隔间的空气形成对流，该设备的电机是由正常供电系统供电。
3.6 安全壳空气循环系统（KLA60）
KLA60）功能是用于保持安全壳内的温度不高于40℃。KLA60系统由相应的正常运行可靠供电系统的母线供电。
安全壳空气循环系统（KLA60）将40℃的热空气从安全壳上部被吸入系统风机前的空气冷却器，经空气冷却器后的冷空气再由风机送到安全壳工作区（所送空气的最高温度为37℃）。系统的送风量是根据放置在安全壳内设备的散热量和保持空气温度在给定的范围内的条件确定的。在发生设计基准事故时，系统也能保证给定的空气参数。
系统KLA60由两组通风装置组成，每组有50%的工作能力，在正常运行工况下，运行一组冷却装置，在风机出口温度高于37℃时，自动启动第二组通风机组。
3.7 稳压器间和蒸发器间空气循环系统（KLA70）
KLA70的主要作用是降低稳压器间和蒸发器间的温度，与KLA20联合运行，控制稳压器隔间的温度在60℃的范围内。
KLA70采用的是两台风机和两台冷却器组成的空气冷却系统，两台机组一用一备，设计为任意一台机组运行，就可以承担100%的工作能力。KLA70系统的冷源来自设备冷却水KAA系统。
4 结语
田湾核电站控制区的通风空调系统经过数年的实际运行和一些改造，很好的完成了设计功能，保证了控制区的气载污染物能控制在控制区范围内，保证了排放到大气中的空气远优于国家标准，为核电站安全、高效、绿色的运行提供了必要的辅助功能。
参考文献
[1] 反应堆厂房安全壳负压系统运行规程.
[2] 主通风系统运行规程.
[3] 核电厂通风与空调系统.