核电厂应急指挥中心设备抗震加固实践

白志强，徐春松

(海南核电有限公司，海南 昌江 572733)

福岛核事故后，国家核安全局进一步明确了核电厂应急指挥中心可居留性及功能的技术要求，在2012年发布的《福岛核事故后核电厂改进行动通用技术要求(试行)》中，提出：“应急控制中心按厂址所在地区地震基本烈度提高一度进行抗震设计，并按照设计基准地震动SL2(相当的地面加速度)进行校核”[1]。但考虑地震情况下应急指挥中心功能的正常使用，在场内应急计划批复文件中提出：“统筹加强应急指挥中心内应急相关重要设施设备抗震能力，进行适当加固处理，满足SL-2校核要求”的要求。基于此，海南昌江核电厂开展了应急指挥中心重要系统设备的抗震分析和加固处理。

1 抗震加固范围的确定

海南昌江核电厂应急指挥中心为地上三层建筑，与运行支持中心合建。按照国家相关法规标准要求，应急指挥中心是核电厂在应急情况下进行统一指挥和协调工作的场所，其主要功能是为核电厂应急响应期间的应急响应活动提供指挥场地和应急响应期间的生活保障[2]，应急指挥中心应具备的应急响应基本功能和主要支持功能如表1所示。

海南昌江核电厂应急指挥中心设施功能及主体设施抗震在设计建造阶段已考虑，并通过了核安全监管部门认可。因此本次改造不涉及上述基本功能的改变，仅针对保障相关功能的重要系统设备，具体分析见表2。

表1 应急指挥中心的应急响应功能

表2 应急指挥中心功能保障相关重要系统设备

分析表明，昌江核电厂应急指挥中心内需要进行抗震加固的重要系统设备包括计算机系统服务器及机柜、蓄电池组、配电柜、通风空调机组、碘吸附装置、冷水机组、通风管道、生活水箱等，该结论符合《核动力厂场内应急设施设计准则》[3]中相关要求：“应急控制中心内与可居留性及可用性相关的设备应满足地震条件下的可用性，满足抗震要求的设备至少应包括应急柴油机、UPS主机、通风空调机组、数据服务器、应急水箱和水泵” 。此外，基于安全等因素考虑，应对应急指挥中心内的文件柜、物资储存货架等采取防倾倒加固措施。

2 抗震加固设计

海南昌江核电厂应急指挥中心厂址的建筑抗震设防烈度为6度(0.05g)，结构设计按照该地区抗震设防烈度增加一度即：7度(0.10g)。极限安全地震动SL-2的最大水平加速度为0.15g，最大竖向加速度取最大水平加速度的2/3，为0.10g。所以，本次重要系统设备的弹性设计按最大水平加速度取值0.15g进行分析计算。

考虑应急指挥中心主体设施及内部系统设备已建成投用，需加固设备非抗震型设备，因此昌江核电厂在本次抗震设计中，针对计算机系统服务器及机柜、配电柜、通风空调机组、碘吸附装置、冷水机组、通风管道等可能因地震导致其内部构件损坏而不可用或坠落的设备，均通过安装避震器等减震装置以使设备满足抗震要求。该方法在电气设备减震中得到应用[4]，国内有关单位也开展了关于核电厂应急指挥中心隔震设计的研究，证明可以提高相应的抗震裕量[5]。针对蓄电池组，因其地震基本不影响其可用性，因此仅采取了防倾倒措施。昌江核电厂生活水箱为不锈钢组合式生活水箱，经委托设计单位分析计算，表明水箱本体在地震情况下所承受载荷(自重、水压及地震载荷)作用下不满足RCC-M规范的相关要求，因此计划后续通过增加外部应急补水接口的方式，实现地震情况下EM楼的生活用水保障。

昌江核电厂应急指挥中心重要系统设备减震装置安装位置示例如图1所示:

图1 减震装置安装示例Fig.1 Installation of shock absorption equipment

减震装置示例如图2所示。

图2 减震装置示例Fig.2 An example of shock absorption equipment

依据《建筑抗震设计规范》 (GB 50011—2010)[6]第13章中建筑非结构构件(建筑附属机电设备)的基本抗震措施进行分析计算。水平地震作用标准值按下列公式计算：

F=γηζ1ζ2αmaxG

式中：F——沿最不利方向施加于非结构构件重心处的水平地震作用标准值；

γ——非结构构件功能系数;

η——非结构构件类别系数;

ζ1——状态系数;

ζ2——位置系数，建筑的顶点宜取2.0，底部宜取1.0，沿高度线性分布;

αmax——地震影响系数最大值；

G——非结构构件的重力，应包括运行时有关的人员、容器和管道中的介质及储物柜中物品的重力。

基于水平地震作用标准值，结合设备尺寸及重力参数，验算减震设备承受张力和剪力、掣震装置固定螺栓承受张力和剪力均在允许值范围内，验算锚固螺栓相互影响值小于1，最终计算确定减震装置型号及数量。

不同系统设备安装减震装置的分析计算过程一致，此处仅以昌江核电厂应急指挥中心通风系统部分设备最终减震效率计算结果为例，详见表3。

表3 应急指挥中心通风设备减震效率计算

计算结果表明，通过安装减震装置，可以有效减缓地震动向设备的传导，从而使设备满足抗震要求。

为确保加固分析方法正确，加固方案可行，避免对设施及设备造成不可恢复的损伤，加固方案通过了外部专家审查认可及应急指挥中心原设计单位的认可。同时，加固方案设计时也结合现场实际充分考虑了加固工程可实施性，如施工空间及时间、设备位移等因素。

3 抗震加固实施

3.1 施工方案准备

施工前需编制具体可行的施工方案，方案编制过程中需考虑工期、施工顺序、设备防护等因素。对于空调机组、配电柜等需要有一定位移的系统设备，在施工时对整个系统的正常不间断运行有较大的影响，在施工方案中明确相应的备用措施。对于原设计考虑冗余的设备(如空调机组)可以错时分开施工。考虑到核电厂已有机组处于运行阶段，不能排除抗震加固施工期间可能存在的核应急风险，因此施工方案制定时应考虑尽量不影响应急指挥中心整体功能可用。

3.2 施工条件确认

施工开始前，需对如下条件进行确认：

1)施工人员参加电厂的基本安全授权培训并考核合格，相关专业技术人员资格证书有效；

2)施工人员劳保防护用品齐全；

3)材料运抵现场，开箱检查外观、数量合格，材料质量证明完整有效；

4)材料安装所需工器具已准备齐全且合格证书有效，材料加工临时场地标识清晰，临时用水、用电手续齐全且检验合格；

5)确认现场条件与施工图纸一致，符合施工条件。完成施工设计方案、施工方案编制并通过审核批准，完成质量计划编制并通过审核。

6)在施工过程中，如遇到现场条件与施工方案不一致的情况，应按流程完成设计方案或施工方案调整后，方可重新开始施工。

3.3 安全与质量监督

应急指挥中心重要系统设备抗震加固施工涉及多种机电设备，且施工过程中涉及焊接、切割、高空作业等，施工前除严格履行电厂相关开工审批流程、确认施工条件外，对施工过程中产生的灰尘、焊接火花、积水及噪音等应采取针对性的防护措施。施工单位需安排专职安全员及质量管理人员，严格执行项目施工质量安全计划。核电厂需成立项目组，项目组成员参与进场材料、半成品、构件的检验工作，参与对施工人员技术交底，参加隐蔽工程验收和技术复核等工作，定期开展现场质量巡检及安全监督，严格保证按施工方案中的图纸及施工步骤等完成施工内容。此外，在施工过程中如可能会产生应急指挥中心重要功能系统设备不可用的情况(如网络通信传输中断、正常电源和应急电源都不可用等)，需提前向核安全监管单位备案。

3.4 施工验收

根据质量安全计划，重要部位和工艺施工时由专业工程师全程监督施工质量，对各施工步骤实行分步验收。通风管道及通信系统施工部分区域由于施工完成后会覆盖施工减震器，质量控制时应留有相应影像照片，并附隐蔽工程验收记录表。项目整体竣工后，海南昌江核电厂按照公司内部管理制度，组织相关专业人员对项目进行了内部验收。2017年9月，国家核安全局在海南昌江组织召开了海南昌江核电厂应急指挥中心重要系统设备抗震加固现场评审会，环境保护部华南核与辐射安全监督站、核与辐射安全中心以及国内部分核电厂的专家和代表参加了会议。通过资料审查及现场查勘，专家认同项目内部验收结论。项目竣工验收完成后，核电厂归档项目相关资料，并编制项目专项报告提交国家核安全局，完成最终审查流程。

4 结论

从核电厂应急指挥中心功能保障需求角度分析，为保证地震情况下应急指挥中心数据传输可靠性和通讯有效性、保证人员可居留性等，因此有必要对其内部电气、通风、通讯等系统设备实施抗震加固措施，并使其基本满足抗震功能要求。在抗震加固设计过程中，考虑到应急指挥中心主体设施及其内部系统设备已建成投用，可通过安装减震装置，使其达到预防设计地震动目的，该方法通过计算分析证明是可行的。为确保抗震加固项目的顺利实施，建议：1)抗震加固设计方案编制过程中需重点关注方案可行性，方案需通过原设计单位等部门的认可，需确保现场实际符合施工条件。2)抗震加固施工过程中，需保持应急指挥中心功能可用，需做好施工过程安全质量保障，确保达到预期效果。3)项目施工完成后需注意跟踪确认验收记录、流程的完整，以满足国家核安全监管要求。4)对应急指挥中心重要系统设备进行抗震加固主要是为满足其在地震情况下的可用性，如经分析确认无法通过有效的抗震加固措施来满足该需求，通过采取其他冗余手段来保障系统设备功能的实现也是可行的。