论坛丨浮动堆实物保护系统研究设计初探

来源：中国电力报 时间：2024-02-02 09:56

汪永忠

　　随着我国海洋战略的深入实施，利用海上浮动平台建造的可移动式小型核电装置（以下简称“浮动堆”），能满足区域供电、区域供热、海上石油开采、化工、极地或偏远地区、孤岛、军事设施等特殊需要，是我国未来海洋战略及海上安全的重要保障措施之一。

　　针对浮动堆建立一套安全有效的实物保护系统是浮动堆安全运行的重要组成部分之一。

浮动堆技术特点

　　浮动堆是指利用浮动平台建造的移动式核电站，针对浮动堆的建设与运行管理，目前主要有以下几方面的总体要求：

　　一是满足现行核安全法规基本要求，遵照核安全法规、导则和标准，并以国际原子能机构和国外核电先进国家的规范标准作为补充和参考。二是满足核安全局发布的《浮动核电站外部事件设计基准》《小型压水堆核动力厂安全审评原则（试行）》相关要求。三是在倾覆水淹时，反应堆安全停堆。四是适应我国近海靠岸，具备多环境条件下工作的要求。

　　根据浮动堆的总体要求，为保障核动力装置的非能动安全系统要求，浮动堆平台应具有足够的强度能够满足各种可能的载荷要求，能够满足各种工况下平台的运动、加速度在不超过核反应装置极限值的情况下实现预定功能。针对上述基本要求，目前国内在研的多个商用浮动堆均采用双壳、双底的单船体型船型方案作为核反应装置的浮动平台。

浮动堆重要保护目标

　　相对于陆上堆，为提高浮动堆的安全性，浮动堆内不设置燃料厂房。同时浮动堆采用能动与非能动相结合的安全设计，具有对严重事故进行预防和缓解的措施。鉴于浮动堆的堆型结构和工艺方案，实物保护根据核安全导则相关标准把反应堆厂房、主控室、远程停堆控制室、安全级柴油机组和蓄电池组列为重要保护目标。后续还需要根据安全概率的分析结论，开展进一步的研究分析工作，以确认浮动堆内的重要保护目标。浮动堆实体屏障设计主要包含以下几个方面。

　　控制区实体屏障：由于浮动堆一般用于区域供电、区域供热、海上石油开采、化工、极地或偏远地区、孤岛，因此其运行时一般是采用靠泊在栈桥或码头，处于一个相对静止稳定的环境下。根据该特点，实物保护可在浮动堆外围的海面上设置连续浮漂，把连续浮漂作为控制区边界，以阻止无关船只的非法闯入。同时在码头上设置控制区出入口，用于对进出控制区的人员和物资进行出入控制和安全检查。

　　保护区实体屏障：浮动堆单体采用双壳、双底、局部双层甲板钢质结构，六面坚固，具有良好完整性。实物保护可以把浮动堆船体钢制外壳作为保护区边界，把每一个浮动堆作为一个独立的保护区进行保护。

　　要害区实体屏障：浮动堆要害区实体屏障以浮动堆内受保护的重要保护目标为保护对象，将重要保护目标所在分舱划分为要害区，按要害区的要求进行保护。

　　其他：由于浮动堆水域环境复杂，为保证浮动堆的安全，实物保护可在浮动堆控制区实体屏障外侧设警戒区，对过往的船只进行实时监控。通过设置定向告警装置，警告进入警戒区的船只远离控制区边界。

浮动堆实物保护系统设计研究

　　通过对浮动堆实物保护运行管理的需求进行分析，浮动堆实物保护系统的系统构架与现有陆上堆实物保护系统的构架要求基本一致，即其系统构架由出入口控制系统、入侵报警系统、视频监控系统、安保照明系统、安保通信系统、安保供电系统、巡更系统和集成管理系统等组成。同时由于浮动堆是一个系统设备布置高度密集并相对紧凑的场所，因此浮动堆实物保护需要结合各子系统的特点，在满足各自性能及标准要求的条件下，与浮动堆内其他子系统兼容运行。如把安保照明、安保通信、安保供电这几个子系统与堆内的其他系统等进行融合。

　　出入口控制系统。浮动堆需设置独立的出入口控制系统。根据边界防护和重要目标保护的原则，浮动堆在各相关出入口应采用多种识别措施进行人员身份识别，实现对进出人员的安全管理。同时出入口控制系统应满足核设施分区分级的控制要求，采用逐级进出的原则进行出入控制，并具备多个逻辑区域划分和联动控制的基本功能。

　　入侵报警系统。浮动堆入侵探测报警应满足尽早探知外界入侵，为响应力量赢得更多响应时间的基本要求。通过对浮动堆可能遭受的水下、水面、空中威胁要素进行分析和归类，浮动堆的入侵探测可以分成室外和室内两部分。室外入侵探测系统主要是设置各种类型的室外入侵探测报警设备以应对外部敌手可能通过水下、水面、低空所采取的入侵；室内入侵报警系统主要是以浮动平台的舱壁为界，实现对核心区域的全方位探测防护。系统通过在浮动堆内各主要通道和所有受控区域设置入侵探测设备，做到全方位、无死角覆盖。

　　视频监控系统。为配合入侵探测系统的有效运行，视频监控系统需要在室外设置可见光和红外光组成的光电复核设备，并通过集成管理系统的联动控制，实现对受控区域内探测目标的自动复核。同时对堆仓内的各类通道和所有需要重点保护的区域，设置数字摄像机，配套视频结构化技术和大数据分析功能的综合运用，实现浮动堆内无死角覆盖，实现入侵报警的自动复核功能。

　　集成管理系统。集成管理系统是将入侵报警系统、出入口控制系统、视频监控系统、安保对讲系统、安保照明及安保供电系统集成为一体。各系统通过集成管理系统的专用局域网互联互通，形成一套功能完整、界面统一、数据库共享的安全防范系统。集成管理系统通过设置独立的网络交换机和网控设备，并采用环形网络拓扑结构，以保证系统在组网连接故障或浮动堆停堆换料时可保持独立运行。

　　浮动堆实物保护系统的研究设计是一个相对较新的课题。如何构建一套安全有效，并具有浮动堆技术防护特点的实物保护系统，还处于探索阶段，其中水下探测报警与报警复核的研究是需要重点深入的内容。

　　（作者单位：中国核电工程有限公司）

责任编辑：杨娜