一种核电厂的水淹分区划分系统和方法与流程

本发明涉及核能安全领域，更具体的说，尤其涉及一种核电厂的水淹分区划分系统和方法。

背景技术：

内部水淹是核电厂常见的内部灾害之一，内部水淹的浸没效应会使核安全相关设备失效，进而无法执行其安全功能，因此，对核电厂内部水淹必须采取适当的预防和缓解措施，以保证核安全不受到损害。

现有核电厂采取了诸如地漏、排水渠和门槛等措施来限制内部水淹引起的危害，这些措施在核电厂厂房内发生内部水淹并累积到一定高度，并可能影响核电厂安全相关设备的正常运行，妨碍其执行安全停堆功能的情况下，在一定程度上可以缓解内部水淹造成的后果。但这些措施没有考虑区域内发生水淹的具体情形，也没有系统性的结合冗余系统的布置以及厂房结构上的考虑来进行水淹的防护，可能会造成防护措施充分性不足，从而使得内部水淹在区域之间蔓延，造成共模失效的风险。

因此，如何对现有内部水淹防护技术方案进行优化，利用系统性水淹识别和评价的方法，对核电厂房进行全面的水淹分区，有效隔离执行同一安全功能的不同安全系列的设备和部件，避免同一次水淹造成执行某个安全功能的不同系列设备产生共模失效，成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中没有考虑核电厂区域内发生内部水淹的具体情形，也没有系统性的结合冗余系统的布置以及厂房结构上的考虑来进行内部水淹的防护，提供一种核电厂的水淹分区划分系统和方法，对现有核电厂内部水淹防护技术方案进行优化，利用系统性水淹识别和评价的方法，对核电厂房进行全面的水淹分区，有效隔离执行同一安全功能的不同安全系列的设备和部件，避免同一次水淹造成执行某个安全功能的不同系列设备产生共模失效。

本发明提供了一种核电厂的水淹分区划分系统，包括：水淹分区初步划分模块，用于根据核电厂区域内水淹源和重要设备分布情况，对该区域初步进行水淹分区的划分；水淹水位计算模块，与所述水淹分区初步划分模块连接，用于计算每一水淹分区内的水淹水位；水淹分区确定及优化模块，与所述水淹水位计算模块连接，用于根据水淹水位对相对应分区内的重要设备的影响，确定现有分区或优化调整水淹分区。

优选地，所述水淹分区初步划分模块包括：功能区划分模块，用于按核岛厂房的土建结构、房间布局、系统布置情况，将厂房按层高按系统执行的功能不同划分为互相独立的功能分区；水淹源识别模块，与所述功能区划分模块相连，用于识别房间或区内存在可能会造成水淹效应的水淹源；重要系统和设备识别模块，与所述水淹源识别模块相连，用于确定区域内重要的系统和设备；水淹分区划分模块，与所述重要系统和设备识别模块相连，用于初步划分内部水淹分区。

优选地，所述水淹水位计算模块通过如下方法计算水淹水位：

h＝Q/A

其中：h为水淹水位；

Q为水淹总流量；

A为净地面面积。

优选地，当水淹源为罐体时，水淹总流量Q为罐体总容积；当水淹源为其它类型时，水淹总流量Q的计算方法为：

Q＝qST

其中：q为破口处管道流速；

s为破口面积；

T为管道泄露时间。

优选地，所述水淹分区确定及优化模块还包括：影响评价模块，连接所述水淹水位计算模块，用于评价水淹水位对相应分区内的重要设备的影响；再次评价模块，连接所述影响评价模块连接，用于当所述影响评价模块判断最高水淹水位影响重要设备时，考虑具有地坑泵、排水设施的情况下再次计算理想水淹水位，评价理想水淹水位对相应分区内的重要设备的影响；确定分区模块，与所述影响评价模块、所述再次评价模块以及所述水淹源识别模块均相连，用于当所述影响评价模块判断最高水淹水位不影响重要设备或者所述再次评价模块判断理想水淹水位不影响重要设备时，确定该分区的水淹分区划分；优化分区模块，与所述再次评价模块以及所述水淹水位计算模块均相连，用于当所述再次评价模块判断理想水淹水位影响重要设备时，优化调整水淹分区或补充相应的防护措施。

优选地，所述水淹源包括输水管道破裂、泵机械密封失效、储水箱破裂、消防系统触发以及来自上面楼层和邻近区域的流体。

优选地，所述重要的系统和设备包括内部水淹致其失效会影响电厂的安全停堆或水淹事件缓解的系统和设备，所述安全停堆要求的系统是根据系统是否具有下列用于维持安全停堆的功能而确定的：引入足够负反应性来将反应堆维持在次临界状态；将反应堆压力容器内的水位维持在可接受的水平，保证可带出包壳温度升高产生的热量以防止燃料包壳失效；防止反应堆压力容器压力超出安全限制；排出余热以达到和维持停堆状态，阻止燃料损坏并且将安全壳压力限制在设计值之下；对执行和控制所述安全停堆功能提供足够的过程监测；为用于所述安全停堆的设备的运行提供支持功能。

优选地，所述理想水淹水位的计算方法为：

h₁＝(Q-B)/A

其中：h₁为理想水淹水位；

Q为水淹总流量；

B为地坑泵、排水设施的排水流量；

A为净地面面积。

本发明还提供了一种核电厂的水淹分区划分方法，包括如下步骤:

S1、根据核电厂区域内水淹源和重要设备分布情况，对该区域初步进行水淹分区的划分；

S2、计算每一水淹分区内的水淹水位；

S3、根据水淹水位对相对应分区内的重要设备的影响，确定现有分区或优化调整水淹分区。

优选地，所述步骤S1还包括：

S11、按核岛厂房的土建结构、房间布局、系统布置情况，将厂房按层高按系统执行的功能不同划分为互相独立的功能分区；

S12、识别房间或区内存在可能会造成水淹效应的水淹源；

S13、确定区域内重要的系统和设备；

S14、初步划分内部水淹分区。

优选地，所述步骤S2中通过如下方法计算水淹水位：

h＝Q/A

其中：h为水淹水位；

Q为水淹总流量；

A为净地面面积。

优选地，当水淹源为罐体时，水淹总流量Q为罐体总容积；当水淹源为其它类型时，水淹总流量Q的计算方法为：

Q＝qST

其中：q为破口处管道流速；

s为破口面积；

T为管道泄露时间。

优选地，所述步骤S3还包括：

S31、评价水淹水位对相应分区内的重要设备的影响，如果最高水淹位不影响重要设备，进行步骤S33，如果最高水淹位影响重要设备，进行步骤S32；

S32、在考虑具有地坑泵、排水设施的情况下再次计算理想水淹水位，评价理想水淹水位对相应分区内的重要设备的影响，如果理想水淹水位不影响重要设备，进行步骤S33，如果理想水淹水位影响重要设备，进行步骤S34；

S33、确定该分区的水淹分区划分，重复所述步骤S11开始进行下一个区域的水淹分区划分；

S34、优化调整水淹分区或补充相应的防护措施，然后重复从步骤S2开始进行后续步骤，直至所述步骤S31中评价最高水淹位不影响重要设备或者所述步骤S32中评价理想水淹水位不影响重要设备时，再进行步骤S33。

优选地，所述步骤S11中所述水淹源包括输水管道破裂、泵机械密封失效、储水箱破裂、消防系统触发以及来自上面楼层和邻近区域的流体。

优选地，所述步骤S12中重要的系统和设备包括内部水淹致其失效会影响电厂的安全停堆或水淹事件缓解的系统和设备，所述安全停堆要求的系统是根据系统是否具有下列用于维持安全停堆的功能而确定的：引入足够负反应性来将反应堆维持在次临界状态；将反应堆压力容器内的水位维持在可接受的水平，保证可带出包壳温度升高产生的热量以防止燃料包壳失效；防止反应堆压力容器压力超出安全限制；排出余热以达到和维持停堆状态，阻止燃料损坏并且将安全壳压力限制在设计值之下；对执行和控制所述安全停堆功能提供足够的过程监测；为用于所述安全停堆的设备的运行提供支持功能。

优选地，所述步骤S32中理想水淹水位的计算方法为：

h₁＝(Q-B)/A

其中：h₁为理想水淹水位；

Q为水淹总流量；

B为地坑泵、排水设施的排水流量；

A为净地面面积。

本发明方案提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：结合水淹源、现有结构和连通情况进行了全面的水淹分区；通过识别的重要设备，评价之后根据结果是否接受可采取补充防护措施，从而有效隔离执行同一安全功能的不同安全系列的设备和部件；通过划分的水淹分区及其优化，避免同一次水淹造成执行某个安全功能的不同系列设备产生共模失效。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明第一实施例提供的核电厂水淹分区划分系统结构图；

图2是本发明第二实施例提供的核电厂水淹分区划分方法流程图；

图3是本发明第三实施例提供的核电厂水淹分区划分方法流程图；

图4是本发明第四实施例提供的核电厂防火分区的水淹分区的划分示意图。

具体实施方式

本发明实施例通过提供一种核电厂的水淹分区划分系统和方法，解决了现有技术中存在的没有考虑核电厂区域内发生内部水淹的具体情形，也没有系统性的结合冗余系统的布置以及厂房结构上的考虑来进行内部水淹的防护的问题，对现有核电厂内部水淹防护技术方案进行优化，利用系统性水淹识别和评价的方法，对核电厂房进行全面的水淹分区，有效隔离执行同一安全功能的不同安全系列的设备和部件，避免同一次水淹造成执行某个安全功能的不同系列设备产生共模失效。

为了更好的理解本发明技术方案，下面将结合说明书附图以及具体实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

实施例一

请参见图1所示，本发明第一实施例提供了一种核电厂的水淹分区划分系统，包括：水淹分区初步划分模块1，用于根据核电厂区域内水淹源和重要设备分布情况，对该区域初步进行水淹分区的划分；水淹水位计算模块2，与所述水淹分区初步划分模块1连接，用于计算每一水淹分区内的水淹水位；水淹分区确定及优化模块3，与所述水淹水位计算模块2连接，用于根据水淹水位对相对应分区内的重要设备的影响，确定现有分区或优化调整水淹分区。

具体地，所述水淹分区初步划分模块1还包括：功能区划分模块11，用于按核岛厂房的土建结构、房间布局、系统布置情况，将厂房按层高按系统执行的功能不同划分为互相独立的功能分区；水淹源识别模块12，用于识别房间或区内存在可能会造成水淹效应的水淹源；重要系统和设备识别模块13，与所述水淹源识别模块12相连，用于确定区域内重要的系统和设备；水淹分区划分模块14，与所述重要系统和设备识别模块13相连，用于初步划分内部水淹分区。

在本实施例中，所述水淹源识别模块12识别的水淹源包括输水管道破裂、泵机械密封失效、储水箱破裂、消防系统触发以及来自上面楼层和邻近区域的流体。针对以上水淹源按照以下准则进行分析：

12a)对于高能管道，假设发生环向破裂；对于中能管道，假设存在贯穿裂纹。破口区域假设等于1/2管道内径×1/2管壁厚度。

12b)对于主给水和主蒸汽管线，假设存在一条0.1m2的破口。安全壳厂房环形空间内的主蒸汽或给水管线因为有套管的存在，不需假设会存在破口。

12c)管道破口假设只在正常运行期间发生，对于仅在电厂非100％功率运行期间承压的那部分高能管系，应按最严重情况来假设破口。

12d)假设公称直径小于或等于25mm的管道不会破裂。

12e)某个储水箱破裂时，假设整个箱体的水装量全部排出。

12f)隔间水淹源不应限于隔间内的系统，也应包括隔间外部的水淹源。外部水淹源包括地面疏水和设备疏水的回流，其他区域(例如门下)的疏水，或者经受损构筑物的水流(如楼板的倒塌)。

12g)循环水系统的波纹管和膨胀节须假定单个波纹管或膨胀节完全失效。

12h)由消防系统动作而导致的水淹须假定所考虑区域内所有消防系统全部运行。动作可能由真实火灾事件，误操作造成，或热源(如蒸汽管线破口)产生的结果。然而，使用闭式喷头的干式灭火系统的误动作可被忽略。

12i)对于地震事件，须假设任何单一的未经抗震分析的(非抗震Ⅰ类且未经压力边界完整性抗震分析)系统失效。对于高能系统须假设管道环向断裂，对于中能系统须假设贯穿裂纹。每个隔间须选择后果最严重的破口位置。

12j)有冗余真空爆破装置和超压保护，或有与大气相通的开口的抗震Ⅰ类罐(箱)假定为不会失效。没有这些装置的抗震Ⅰ类罐(箱)和非抗震Ⅰ类罐(箱)须假设整个箱体的水装量全部排出。

12k)在水淹评价中须考虑由系统失配引起水淹的可能性。系统失配可能由程序或操纵员的错误引起，或由不恰当的系统隔离或在维修前排水引起，或由设备的误运行引起。

12l)隔间内水淹体积应考虑二次水淹源。比如：电站供热管线的破口引起消防喷淋系统的误动作；管道甩击或从假想破口喷射可能引起其它流体系统的失效。

12m)由于除盐水和热水系统的总水量有限，假设这两个系统不是汽轮机厂房内重要水淹源。

具体地，所述重要系统和设备识别模块13识别的重要的系统和设备包括内部水淹致其失效会影响电厂的安全停堆或水淹事件缓解的系统和设备，所述安全停堆要求的系统是根据系统是否具有下列用于维持安全停堆的功能而确定的：

13a)引入足够负反应性来将反应堆维持在次临界状态；

13b)将反应堆压力容器内的水位维持在可接受的水平，保证可带出包壳温度升高产生的热量以防止燃料包壳失效；

13c)防止反应堆压力容器压力超出安全限制；

13d)排出余热以达到和维持停堆状态，阻止燃料损坏并且将安全壳压力限制在设计值之下；

13e)对执行和控制安全停堆功能提供足够的过程监测；

13f)为用于安全停堆的设备的运行提供支持功能。

具体地，由于核电厂在水淹防护方面主要采用疏排的方式将内部水淹产生的水通过门下间隙或地漏等途径排放出安全重要区域(安全壳内严重事故后发生的LOCA事故除外)，因此水淹分区划分模块14在初步划分内部水淹分区主要遵循如下原则：

14a)基于现有厂房结构划分分区边界，将核岛厂房按区域内系统执行的功能识别为互相独立的功能分区，所述功能分区包括电气仪表区域、机械设备区域、通风设备区、三废系统区、主控区域和人员通道区。

14b)在同一功能分区内，将安全冗余列划分为互相隔离的区，同一冗余列内将在边界上有连通措施(如孔洞)的区域结合水淹源的蔓延路径合并成一个分区，若无，则为单独的分区；

14c)尽量将互相连通的非安全相关区域划入安全相关区域；

14d)厂房的外墙、地基和屋顶为水淹分区边界，其中安全相关厂房之间或与非安全相关厂房交界处的墙设置为水密墙；

14e)设置水密措施确保地下水不会对安全相关厂房产生影响，同时放射性区域产生的内部水淹不会渗入地下水；

14f)将放射性区域与非放射性区域之间的墙设置为水密墙；

14g)安全重要区域如主控室区域、乏燃料装卸料区域需要与其它区域用水密墙(或地板)隔开；

14h)内部水淹时会有大量水产生的区域(如暖通系统的水冷机组、主给水管线、主蒸汽管线)需要与安全相关区域用水密墙隔开；

14i)内部水淹产生的水在厂房内部最终通过电梯间和楼梯间流至最低层。

具体地，所述水淹水位计算模块2通过如下方法计算水淹水位：

h＝Q/A

其中：h为水淹水位；

Q为水淹总流量；

A为净地面面积。

在本实施例中，计算每个区域的水位的时候，应该在不考虑排水和其它保护设施的情况下保守地计算最高预期水位，其中净地面面积是指区域内除去设备基座、结构墙体所占据的地面面积，对于大罐体房间或设备密集布置的房间，净地面面积为总地面面积的50％；对于走廊和楼梯间，净地面面积为总地面面积的90％；对于其他房间，净地面面积为总地面面积的70％。

具体地，当水淹源为罐体时，水淹总流量Q为罐体总容积；当水淹源为其它类型时，水淹总流量Q的计算方法为：

Q＝qST

其中：q为破口处管道流速；

s为破口面积；

T为管道泄露时间。

具体在计算水淹水位时遵从以下原则：

2a)对于高能管道，假设在正常系统压力下高能管道破口为临界两相流；在正常系统压力下，中能管道破口为非临界流体。

2b)假设水淹源有最大水流速率和容积。例如，假设可能导致水淹的管道破裂方式为双端剪切断裂；假设膨胀节和弯角接头严重失效，假设汽轮机厂房内的循环水系统中有4个膨胀节；水箱、阀门和泵发生了灾难性破裂。

2c)识别水淹之后，需要对周围区域进行审查以确定水淹向其它区域漫延的可能性。在考虑漫延的时候，需要识别并检查天窗、楼梯间、门缝等。如果发现漫延到其它区域的水可能引起水淹事件，那么要通过计算最大预期水位审查该区域。

2d)相对于通过门缝流到楼梯间外，楼梯间内或流入楼梯间的水优先继续沿楼梯间往下流。

2e)假设门还是完整的并在正常位置，比如，常关的门依然是关的，除非被电厂人员打开。但防火门不是水密封的。

2f)假设墙能抵抗最高预期水位，因此，在整个水淹事件中，假设墙是完整的。

2g)不考虑地坑泵的运行能缓解水淹后果。

2h)对于地面疏水，假设有止回阀，逆流保护以及虹吸闸等措施来阻止倒流以及任何可能的水淹。

2i)假设消防系统管道与消火栓之间的破裂引起的水流速率低于两个消火栓破裂引起的水流速率。

如图1所示，所述水淹分区确定及优化模块3还包括：影响评价模块31，连接所述水淹水位计算模块2，用于根据水淹水位计算模块2计算的水淹水位评价水淹水位对相应分区内的重要设备的影响；再次评价模块32，连接所述影响评价模块31连接，用于当所述影响评价模块31判断最高水淹水位影响重要设备时，考虑具有地坑泵、排水设施的情况下再次计算理想水淹水位，评价理想水淹水位对相应分区内的重要设备的影响；确定分区模块33，与所述影响评价模块31、所述再次评价模块32以及所述水淹源识别模块12均相连，用于当所述影响评价模块31判断最高水淹水位不影响重要设备或者所述再次评价模块32判断理想水淹水位不影响重要设备时，确定该分区的水淹分区划分；优化分区模块34，与所述再次评价模块32以及所述水淹水位计算模块2均相连，用于当所述再次评价模块32判断理想水淹水位影响重要设备时，优化调整水淹分区或补充相应的防护措施。具体地，影响评价模块31在评价水淹水位对相应分区内的重要设备的影响或者再次评价模块32在评价理想水淹水位对相应分区内重要设备的影响时，主要考虑以下原则：

3a)如果安全相关构筑物、系统和部件没有安全停堆功能或当它们失效时安全停堆功能已经完成，那么它们的失效是可接受的。

3b)如果区域中的设备放置的位置高于可能的水位，并且该区域内的部件不会被水喷射或滴漏损坏或经鉴定能经受最大淹水水位，那么水淹不会影响这个区域。

3c)如果最高预期水位不会威胁区域内重要设备，则水淹不会影响该区域。

3d)设备的失效可能不单单是由于被淹没，也可能是由于受潮(比如，设备上方管道的水的喷射、飞溅或滴漏)。根据每个区域的最高水位确定是否有位于最高水位之上却可能由于喷射或飞溅的水而失效的设备。对于这个分析，保守地假设为：除了被覆盖和/或密封而防水的绝缘电缆、泵或阀门电机外，假设喷射或飞溅到设备上的水进入设备会导致设备失效。设备鉴定文件可以提供设备防水性能方面的信息。如果设备据水淹源3m(任何方位)，且中间无任何屏障，那么保守假设来自破口或裂缝的流体会浸湿附近的设备。高能管道释放出的蒸汽会浸湿附近的设备。

3e)对于受喷射或水淹的电气设备，如电机控制中心、电气柜和终端箱，预期影响是短路而不能工作。分析中考虑这类电气设备的失效模式为接地短路。但是，不考虑水淹对动力或仪表电缆本身的影响。

3f)水淹引起的气动阀失效导致阀门处于失电状态。

3g)电动阀需要电流来改变阀门状态。没有电源，阀门将保持当前的状态。因此电动阀遭受水淹和/或喷射将会引起阀门故障而保持在原状态。对每个阀门都进行了独立分析以确定它们是如何影响电厂运行的。

3h)对于非能动部件，比如止回阀、管道和水箱，不考虑水淹对它们的影响。

3i)水淹对试验和维修不可用度没有影响。水淹之后可能需要额外的试验和维修。水淹前和水淹过程中，由于试验和维修引起的设备不可用度不会受水淹影响。

3j)假设已经设计了电路故障保护，通过保护继电器、电路断路器和保险丝为电厂电路提供保护。设计了电气分配系统，为交流和直流系统上的安全保护电路(安全相关的和非安全相关的)提供适当的保护装置。保护装置的设计为电气分配设备提供了充分的保护以防止出现电气故障和电路超载情况。因此，由水淹引起的部件失效不会导致向受影响的部件供电的母线失效。

具体地，当所述影响评价模块31判断最高水淹水位影响重要设备时，考虑具有地坑泵、排水设施的情况下再次计算理想水淹水位，所述理想水淹水位的计算方法为：

h₁＝(Q-B)/A

其中：h₁为理想水淹水位；

Q为水淹总流量；

B为地坑泵、排水设施的排水流量；

A为净地面面积。

其中水淹总流量Q、净地面面积A与所述水淹水位计算模块2计算水淹水位时相同。

通过所分析区域的水淹位根据功能分析的评价准则确定水淹和喷淋行为会对重要设备和系统执行并维持安全停堆功能产生影响时，就须考虑调整水淹分区或补充相应的防护措施，在等效防护水平下，应优先采用非能动方法。补充的防护措施应与其它设计准则和限制相协调，如防火、保安、维修等，如不能协调，则需考虑改变系统设计。优化分区模块34在最高水淹位影响重要设备时，优化调整水淹分区或补充相应的防护措施一般包括：

34a)合理布置管道，除房间内设备运行所需，房间内不应安装其它管道。

34b)应优先实现流体系统、储存水箱与需防护设备之间的实体隔离。

34c)电气设备所在的位置应尽量高于包容流体系统区域。

34d)尽可能选用抗水淹设备。

34e)罐体四周设置水密性衬里。

34f)在某些需要防护的设备房间应提供泄漏探测和隔离装置，泄漏探测(如温度和湿度、放射性以及水位指示)能向操作人员提供“管道或设备已出现故障”的指示。

34g)厂房的地坑中须设置液位探测仪表以便对高水位进行探测。这些液位探测器应在主控室中产生报警，以提醒操纵员存在潜在的水淹。

34h)设置门槛/挡水堰，其目的一方面是防止外面的水进入房间，另一方面则可起到提高液位传感器泄漏探测有效性的作用。

34i)如果需防护的设备位置低于最大水淹水位且经鉴定不能在水淹情况下运行，则可以采取提高设备安装高度的水淹防护措施。应使位于水淹水位以下的围栏或屏障墙上的贯穿件数目减至最少。

实施例二

请参见图2，本发明实施例二提供了一种核电厂的水淹分区划分方法，其特征在于，包括如下步骤:

S1、根据核电厂区域内水淹源和重要设备分布情况，对该区域初步进行水淹分区的划分；

S2、计算每一水淹分区内的水淹水位；

S3、根据水淹水位对相对应分区内的重要设备的影响，确定现有分区或优化调整水淹分区。

实施例三

在本发明提供的第三实施例中，如图3所示，所述步骤S1还包括：

S11、按核岛厂房的土建结构、房间布局、系统布置情况，将厂房按层高按系统执行的功能不同划分为互相独立的功能分区；

S12、识别房间或区内存在可能会造成水淹效应的水淹源；

S13、确定区域内重要的系统和设备；

S14、初步划分内部水淹分区。

在本实施例中，所述步骤S12中的水淹源包括输水管道破裂、泵机械密封失效、储水箱破裂、消防系统触发以及来自上面楼层和邻近区域的流体。针对以上水淹源按照以下准则进行分析：

S12a)对于高能管道，假设发生环向破裂；对于中能管道，假设存在贯穿裂纹。破口区域假设等于1/2管道内径×1/2管壁厚度。

S12b)对于主给水和主蒸汽管线，假设存在一条0.1m2的破口。安全壳厂房环形空间内的主蒸汽或给水管线因为有套管的存在，不需假设会存在破口。

S12c)管道破口假设只在正常运行期间发生，对于仅在电厂非100％功率运行期间承压的那部分高能管系，应按最严重情况来假设破口。

S12d)假设公称直径小于或等于25mm的管道不会破裂。

S12e)某个储水箱破裂时，假设整个箱体的水装量全部排出。

S12f)隔间水淹源不应限于隔间内的系统，也应包括隔间外部的水淹源。外部水淹源包括地面疏水和设备疏水的回流，其他区域(例如门下)的疏水，或者经受损构筑物的水流(如楼板的倒塌)。

S12g)循环水系统的波纹管和膨胀节须假定单个波纹管或膨胀节完全失效。

S12h)由消防系统动作而导致的水淹须假定所考虑区域内所有消防系统全部运行。动作可能由真实火灾事件，误操作造成，或热源(如蒸汽管线破口)产生的结果。然而，使用闭式喷头的干式灭火系统的误动作可被忽略。

S12i)对于地震事件，须假设任何单一的未经抗震分析的(非抗震Ⅰ类且未经压力边界完整性抗震分析)系统失效。对于高能系统须假设管道环向断裂，对于中能系统须假设贯穿裂纹。每个隔间须选择后果最严重的破口位置。

S12j)有冗余真空爆破装置和超压保护，或有与大气相通的开口的抗震Ⅰ类罐(箱)假定为不会失效。没有这些装置的抗震Ⅰ类罐(箱)和非抗震Ⅰ类罐(箱)须假设整个箱体的水装量全部排出。。

S12k)在水淹评价中须考虑由系统失配引起水淹的可能性。系统失配可能由程序或操纵员的错误引起，或由不恰当的系统隔离或在维修前排水引起，或由设备的误运行引起。

S12l)隔间内水淹体积应考虑二次水淹源。比如：电站供热管线的破口引起消防喷淋系统的误动作；管道甩击或从假想破口喷射可能引起其它流体系统的失效。

S12m)由于除盐水和热水系统的总水量有限，假设这两个系统不是汽轮机厂房内重要水淹源。

具体地，所述步骤S13中重要的系统和设备包括内部水淹致其失效会影响电厂的安全停堆或水淹事件缓解的系统和设备，所述安全停堆要求的系统是根据系统是否具有下列用于维持安全停堆的功能而确定的：

S13a)引入足够负反应性来将反应堆维持在次临界状态；

S13b)将反应堆压力容器内的水位维持在可接受的水平，保证可带出包壳温度升高产生的热量以防止燃料包壳失效；

S13c)防止反应堆压力容器压力超出安全限制；

S13d)排出余热以达到和维持停堆状态，阻止燃料损坏并且将安全壳压力限制在设计值之下；

S13e)对执行和控制安全停堆功能提供足够的过程监测；

S13f)为用于安全停堆的设备的运行提供支持功能。

具体地，由于核电厂在水淹防护方面主要采用疏排的方式将内部水淹产生的水通过门下间隙或地漏等途径排放出安全重要区域(安全壳内严重事故后发生的核电厂大破口失水事故除外)，因此步骤S14主要遵循如下原则：

S14a)基于现有厂房结构划分分区边界，将核岛厂房按区域内系统执行的功能识别为互相独立的功能分区，所述功能分区包括电气仪表区域、机械设备区域、通风设备区、三废系统区、主控区域和人员通道区。

S14b)在同一功能分区内，将安全冗余列划分为互相隔离的区，同一冗余列内将在边界上有连通措施(如孔洞)的区域结合水淹源的蔓延路径合并成一个分区，若无，则为单独的分区；

S14c)尽量将互相连通的非安全相关区域划入安全相关区域；

S14d)厂房的外墙、地基和屋顶为水淹分区边界，其中安全相关厂房之间或与非安全相关厂房交界处的墙设置为水密墙；

S14e)设置水密措施确保地下水不会对安全相关厂房产生影响，同时放射性区域产生的内部水淹不会渗入地下水；

S14f)将放射性区域与非放射性区域之间的墙设置为水密墙；

S14g)安全重要区域如主控室区域、乏燃料装卸料区域需要与其它区域用水密墙(或地板)隔开；

S14h)内部水淹时会有大量水产生的区域(如暖通系统的水冷机组、主给水管线、主蒸汽管线)需要与安全相关区域用水密墙隔开；

S14i)内部水淹产生的水在厂房内部最终通过电梯间和楼梯间流至最低层。

具体地，所述水淹水位计算模块2通过如下方法计算水淹水位：

h＝Q/A

其中：h为水淹水位；

Q为水淹总流量；

A为净地面面积。

在本实施例中，计算每个区域的水位的时候，应该在不考虑排水和其它保护设施的情况下保守地计算最高预期水位，其中净地面面积是指区域内除去设备基座、结构墙体所占据的地面面积，对于大罐体房间或设备密集布置的房间，净地面面积为总地面面积的50％；对于走廊和楼梯间，净地面面积为总地面面积的90％；对于其他房间，净地面面积为总地面面积的70％。

具体地，当水淹源为罐体时，水淹总流量Q为罐体总容积；当水淹源为其它类型时，水淹总流量Q的计算方法为：

Q＝qST

其中：q为破口处管道流速；

s为破口面积；

T为管道泄露时间。

具体在计算水淹水位时遵从以下原则：在本实施例中，计算每个区域的水位的时候，应该在不考虑排水和其它保护设施的情况下保守地计算最高预期水位，并综合考虑流入的总流量和该区域的净地面面积(即总面积减去泵座和防洪墙所占的面积)等因素，隔间的净自由空间按隔间体积的70％计算，如果其内有大型设备如储罐等可考虑按50％计算，应通过计算所考虑隔间的净自由空间确定预期最大淹水水位。若考虑排放，可确定该区域净流量下的水淹水位。

具体在计算时遵从以下原则：

S2a)对于高能管道，假设在正常系统压力下高能管道破口为临界两相流；在正常系统压力下，中能管道破口为非临界流体。

S2b)假设水淹源有最大水流速率和容积。例如，假设可能导致水淹的管道破裂方式为双端剪切断裂；假设膨胀节和弯角接头严重失效，假设汽轮机厂房内的循环水系统中有4个膨胀节；水箱、阀门和泵发生了灾难性破裂。

S2c)识别水淹之后，需要对周围区域进行审查以确定水淹向其它区域漫延的可能性。在考虑漫延的时候，需要识别并检查天窗、楼梯间、门缝等。如果发现漫延到其它区域的水可能引起水淹事件，那么要通过计算最大预期水位审查该区域。

S2d)相对于通过门缝流到楼梯间外，楼梯间内或流入楼梯间的水优先继续沿楼梯间往下流。

S2e)假设门还是完整的并在正常位置，比如，常关的门依然是关的，除非被电厂人员打开。但防火门不是水密封的。

S2f)假设墙能抵抗最高预期水位，因此，在整个水淹事件中，假设墙是完整的。

S2g)不考虑地坑泵的运行能缓解水淹后果。

S2h)对于地面疏水，假设有止回阀，逆流保护以及虹吸闸等措施来阻止倒流以及任何可能的水淹。

S2i)假设消防系统管道与消火栓之间的破裂引起的水流速率低于两个消火栓破裂引起的水流速率。

如图3所示，所述步骤S3还包括：

S31、评价水淹水位对相应分区内的重要设备的影响，如果最高水淹位不影响重要设备，进行步骤S33，如果最高水淹位影响重要设备，进行步骤S32；

S32、在考虑具有地坑泵、排水设施的情况下再次计算理想水淹水位，评价理想水淹水位对相应分区内的重要设备的影响，如果理想水淹水位不影响重要设备，进行步骤S33，如果理想水淹水位影响重要设备，进行步骤S34；

S33、确定该分区的水淹分区划分，重复所述步骤S12开始进行下一个区域的水淹分区划分；

S34、优化调整水淹分区或补充相应的防护措施，然后重复从步骤S2开始进行后续步骤，直至所述步骤S31中评价最高水淹位不影响重要设备或者所述步骤S32中评价理想水淹水位不影响重要设备时，再进行步骤S33。

具体地，步骤S31在评价水淹水位对相应分区内的重要设备的影响或者步骤S32在评价理想水淹水位对相应分区内重要设备的影响时，主要考虑以下原则：

S3a)如果安全相关构筑物、系统和部件没有安全停堆功能或当它们失效时安全停堆功能已经完成，那么它们的失效是可接受的。

S3b)如果区域中的设备放置的位置高于可能的水位，并且该区域内的部件不会被水喷射或滴漏损坏或经鉴定能经受最大淹水水位，那么水淹不会影响这个区域。

S3c)如果最高预期水位不会威胁区域内重要设备，则水淹不会影响该区域。

S3d)设备的失效可能不单单是由于被淹没，也可能是由于受潮(比如，设备上方管道的水的喷射、飞溅或滴漏)。根据每个区域的最高水位确定是否有位于最高水位之上却可能由于喷射或飞溅的水而失效的设备。对于这个分析，保守地假设为：除了被覆盖和/或密封而防水的绝缘电缆、泵或阀门电机外，假设喷射或飞溅到设备上的水进入设备会导致设备失效。设备鉴定文件可以提供设备防水性能方面的信息。如果设备据水淹源3m(任何方位)，且中间无任何屏障，那么保守假设来自破口或裂缝的流体会浸湿附近的设备。高能管道释放出的蒸汽会浸湿附近的设备。

S3e)对于受喷射或水淹的电气设备，如电机控制中心、电气柜和终端箱，预期影响是短路而不能工作。分析中考虑这类电气设备的失效模式为接地短路。但是，不考虑水淹对动力或仪表电缆本身的影响。

S3f)水淹引起的气动阀失效导致阀门处于失电状态。

S3g)电动阀需要电流来改变阀门状态。没有电源，阀门将保持当前的状态。因此电动阀遭受水淹和/或喷射将会引起阀门故障而保持在原状态。对每个阀门都进行了独立分析以确定它们是如何影响电厂运行的。

S3h)对于非能动部件，比如止回阀、管道和水箱，不考虑水淹对它们的影响。

S3i)水淹对试验和维修不可用度没有影响。水淹之后可能需要额外的试验和维修。水淹前和水淹过程中，由于试验和维修引起的设备不可用度不会受水淹影响。

S3j)假设已经设计了电路故障保护，通过保护继电器、电路断路器和保险丝为电厂电路提供保护。设计了电气分配系统，为交流和直流系统上的安全保护电路(安全相关的和非安全相关的)提供适当的保护装置。保护装置的设计为电气分配设备提供了充分的保护以防止出现电气故障和电路超载情况。因此，由水淹引起的部件失效不会导致向受影响的部件供电的母线失效。

具体地，当所述步骤S31判断最高水淹水位影响重要设备时，考虑具有地坑泵、排水设施的情况下再次计算理想水淹水位，所述步骤S32中理想水淹水位的计算方法为：

h₁＝(Q-B)/A

其中：h₁为理想水淹水位；

Q为水淹总流量；

B为地坑泵、排水设施的排水流量；

A为净地面面积。

其中水淹总流量Q、净地面面积A与所述水淹水位计算模块2计算水淹水位时相同。

通过所分析区域的水淹位根据功能分析的评价准则确定水淹和喷淋行为会对重要设备和系统执行并维持安全停堆功能产生影响时，就须考虑调整水淹分区或补充相应的防护措施，在等效防护水平下，应优先采用非能动方法。补充的防护措施应与其它设计准则和限制相协调，如防火、保安、维修等，如不能协调，则需考虑改变系统设计。当最高水淹位影响重要设备时，步骤S34中优化调整水淹分区或补充相应的防护措施一般包括：

S34a)合理布置管道，除房间内设备运行所需，房间内不应安装其它管道。

S34b)应优先实现流体系统、储存水箱与需防护设备之间的实体隔离。

S34c)电气设备所在的位置应尽量高于包容流体系统区域。

S34d)尽可能选用抗水淹设备。

S34e)罐体四周设置水密性衬里。

S34f)在某些需要防护的设备房间应提供泄漏探测和隔离装置，泄漏探测(如温度和湿度、放射性以及水位指示)能向操作人员提供“管道或设备已出现故障”的指示。

S34g)厂房的地坑中须设置液位探测仪表以便对高水位进行探测。这些液位探测器应在主控室中产生报警，以提醒操纵员存在潜在的水淹。

S34h)设置门槛/挡水堰，其目的一方面是防止外面的水进入房间，另一方面则可起到提高液位传感器泄漏探测有效性的作用。

S34i)如果需防护的设备位置低于最大水淹水位且经鉴定不能在水淹情况下运行，则可以采取提高设备安装高度的水淹防护措施。应使位于水淹水位以下的围栏或屏障墙上的贯穿件数目减至最少。

实施例四

本实施例将实施例三提供的水淹分区划分方法应用于某核电厂房的防火分区。

图4所示为将本发明的水淹分区的划分方法应用于某核电厂房的某区域的示意图。该区域内包含主控室、主蒸汽隔离阀间以及电气贯穿件间等重要区域。结合图2、图3和图4所示，本实施例提供了一种核电厂房防火分区的水淹分区划分方法，包括：

S1、根据防火分区内水淹源和重要设备分布情况，对该区域初步进行水淹分区的划分；

S2、计算水淹分区内的水淹水位；

S3、根据水淹水位对防火分区内的重要设备的影响，确定现有分区或优化调整水淹分区。

具体地，所述步骤S1还包括：

S11、按核岛厂房的土建结构、房间布局、系统布置情况，将厂房按层高按系统执行的功能不同划分为互相独立的功能分区；

S12、识别房间或区内存在可能会造成水淹效应的水淹源；

结合实施例三中的水淹源识别原则，在本实施例中，该核电厂房防火分区的潜在水淹源为靠近楼梯间内的一个墙式消火栓，该消火栓在灭火行动中可执行对主控室及电气贯穿件区域的消防行动。主控室的内有生活用水，这些管道都是小于等于DN25的，因此不考虑这些管道失效形成水淹源。主蒸汽隔离阀间保守考虑会出现0.1m2大小的管道破裂或泄漏形成水淹源。暖通设备间内的相关水系统的管道考虑成为水淹源。

S13、确定区域内重要的系统和设备；

结合实施例三中的重要系统和设备识别原则，该区内重要系统和设备分别分布在1E级电气贯穿件区、主控室和主蒸汽隔离阀间区和暖通设备间区。

S14、初步划分内部水淹分区。

首先对该区域从功能上进行划分，经分析该区域划分为主控室区域、1E级和非1E级电气贯穿件区、机械设备区包含主蒸汽隔离阀区和暖通设备间，每个功能区内各自包含不同的安全停堆设备，功能区之间定为水淹分区边界。主控室区域为安全重要区域，划分为单独的水淹分区，其边界(包括地板、天花板、四周的墙)设为水密墙。

将互相连通的非安全的非1E级区域和1E级区域划在一起，该区域的水淹源为消火栓，考虑到消火栓进行消防时的覆盖范围，因此将两个反应堆停堆断路器室也划入1E级区域，整个区域与辐射控制区交界的墙、与其他非安全相关厂房交界的厂房外墙以及剩余与安全相关或非安全相关区域交界处的墙或楼板定为水密墙。

两个主蒸汽隔离阀间从布置上被中间的暖通设备间所隔离，从结构上也无连通措施，因此这三个区域划分为单独的水淹分区，边界要求通过水淹位计算确定。

结合实施例三中所述步骤S2的水淹水位计算方法，在本实施例中，主控室的水淹来自消火栓的消防水龙带。当一根水龙带从东边走廊入口带进主控室时，由于打开的门向外排水，房间内不会明显积水。东边走廊入口门设有门槛，与楼板同一标高。这个区域的水将穿过多孔的加高楼板回流到东边的入口门。主控室内有一个常关的地漏，可以手动打开用以将水排至辅助厂房第1层的非放射性控制区地坑，因此该区域内或临近区域在发生水淹事件时不会导致本区域内产生积水。

非1E级和1E级电气贯穿区由于消火栓进行消防行动时，产生的水通过地漏、楼梯间和电梯井向第1层流动，可以防止水的积聚。

暖通设备间内的相关中能水系统管道发生破口后，考虑从地漏和门流出的流量，结合该区域的净自由空间，经计算该区域内的最大水淹水位为101.6mm。

当主蒸汽隔离阀间内出现管道破裂或泄漏时，结合该区域的净自由空间，主蒸汽隔离阀间的最大水淹水位约为914.4mm。

具体地，所述步骤S3还包括：

S31、评价水淹水位对相应分区内的重要设备的影响，如果最高水淹位不影响重要设备，进行步骤S33，如果最高水淹位影响重要设备，进行步骤S32；

S32、在考虑具有地坑泵、排水设施的情况下再次计算理想水淹水位，评价理想水淹水位对相应分区内的重要设备的影响，如果理想水淹水位不影响重要设备，进行步骤S33，如果理想水淹水位影响重要设备，进行步骤S34；

S33、确定该分区的水淹分区划分，重复所述步骤S12开始进行下一个区域的水淹分区划分；

S34、优化调整水淹分区或补充相应的防护措施，然后重复从步骤S2开始进行后续步骤，直至所述步骤S31中评价最高水淹位不影响重要设备或者所述步骤S32中评价理想水淹水位不影响重要设备时，再进行步骤S33。

在本实施例中，步骤S31中由于主控室区域和非1E级和1E级电气贯穿区不会产生明显积水，故这两个区域发生的水淹事件不会对安全停堆功能产生影响。暖通设备间内执行安全停堆功能的安全壳隔离阀经核查位于这个区的最大水淹水淹之上。主蒸汽隔离阀间内执行安全停堆功能的隔离阀经核查位于这个区的最大水淹水淹之上，因此本实施例中防火分区的水淹分区划分经分析满足安全要求，故不需要进行优化，下一步进行步骤S33，确定定该分区的水淹分区划分。

综上所述，本申请方案相对于现有技术至少具有以下有益技术效果：

1)结合水淹源、现有结构和连通情况进行了全面的水淹分区；

2)通过识别的重要设备，评价之后根据结果是否接受可采取补充防护措施，从而有效隔离执行同一安全功能的不同安全系列的设备和部件；

3)通过划分的水淹分区及其优化，避免同一次水淹造成执行某个安全功能的不同系列设备产生共模失效。

根据上面的描述，上述核电厂水淹分区划分系统用于实施上述核电厂水淹分区划分方法，所以，该系统的实施方式与上述方法的一个或多个实施方式相同，在此就不再一一赘述了。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。