核电厂事故后应急控制中心新风量敏感性分析

第38卷第3期核科学与工程Vol.38 No.3 2018年6月Nuclear Science and Engineering Jun.2018核电厂事故后应急控制中心新风量敏感性分析王梦溪，刘新建，蔺洪涛（中国核电工程有限公司，北京100084）摘要：作为福岛事故的重要经验反馈之一，应急控制中心在事故条件下发挥的作用应受到足够重视。

目前在应急控制中心可居留性评价中通常采用固定的非过滤泄漏量，未考虑非过滤泄漏与事故新风量的关系。

事故条件下新风量的增加有利于维持应急控制中心可居留区域边界的正压，防止外界污染空气未经过滤直接渗入可居留区域内，即降低非过滤渗漏量，但也必然引入更多的污染空气，因而有必要针对应急控制中心的新风量开展敏感性分析，讨论室内空气中放射性浓度随新风量的变化情况。

本文深入研究了事故工况下新风量与非过滤渗入风量的关系，结合污染物在应急控制中心可居留区域的迁移模型，针对NUREG—1465参考源项，对影响应急控制室放射性浓度的关键参数——新风量进行了敏感性分析，分别讨论了不同新风量条件下气溶胶和惰性气体引起的应急控制室内放射性浓度的变化情况，并确定了对剂量起主导作用的放射性核素组。

相关分析结果可为应急控制中心的设计优化提供一定参考。

关键词：应急控制中心；可居留性；敏感性分析中图分类号：TL48文章标志码：A文章编号：0258−0918（2018）03−0453−08Fresh air flow sensitivity analysis of NPP’s emergencymanagement center in the accident conditionWANG Meng-xi，LIU Xin-jian，LIN Hong-tao(China Nuclear Power Engineering Co.，Ltd.，Beijing 100084，China)Abstract：Based on lessons learned from Fukushima Daiichi NPP accident，new requirements for NPP emergency management center should be put forward. Increasing the amount of fresh air is conductive to maintain the sealing performance of emergency management center，and to prevent the polluted air entering room without filtration，but it also introduced more polluted air. While at the same time，fixed value for air infiltration leakage rate is used in the______________________收稿日期：2017−12−21基金项目：中核集团核电核动力工程设计软件（第三阶段）研发科研项目（FKY1616ZFS001）作者简介：王梦溪（1990—），女，山西晋城人，工程师，现主要从事核与辐射应急相关工作453assessment of emergency management center habitability，it is necessary to make sensitivity analysis for fresh air flow during accident condition. Considering the radionuclide migration model established for evaluating activity level inside the emergency management center，correlation between fresh air flow and air infiltration leakage has been discussed in this paper. Meanwhile，based on NUREG—1465 reference source terms，sensitivity analysis of fresh air flow is performed for both aerosols and noble gas in the emergency management center，and the nuclide group with leading role of doses is identified. The preliminary results could provide necessary technical support to optimization of emergency management center design. Key words：Emergency management center；Habitability；Sensitivity analysis日本福岛核事故受到世界的广泛关注。

地震发生后约15分钟，在福岛第一核电站成立了以电站负责人为首的应急响应中心。

该中心设在隔震建筑内，其中配备了独立电源和带过滤装置的通风系统[1]。

在整个事故期间，应急响应中心发挥了积极的作用，现场应急救援和缓解行动主要是在应急响应中心完成的；福岛事故后IAEA派出专家团对事故现场进行了实况调查，总结了福岛核事故的16条教训，其中提到，“核动力厂的应急响应中心应该具备足够的抗震设防、适当的屏蔽、通风以及配备良好的装备，应该具备与福岛第一核电厂的应急响应中心所表现出的类似的能够抵抗其他外部事件的能力。

”[2]因此，应急控制中心在事故情况下发挥的作用作为福岛事故的一条重要经验反馈应受到足够重视，同时这也是我国在福岛事故后进行核安全检查重点关注的问题之一。

目前在应急控制中心可居留性评价中通常没有考虑非过滤泄漏量与事故新风量之间的关系，而是采用标准推荐的固定泄漏量，如核电厂安全分析报告标准审查大纲（Standard Review Plan，SRP）推荐的17 m3/h[3]。

本文基于经典的流体力学模型和相关数值模拟分析结果，深入研究了非过滤渗入风量同缝隙两侧压差之间的关系，结合人员出入门操作的具体影响，对应急控制中心可居留区域的非过滤渗入风量进行了更细致的评估。

在此基础上针对NUREG—1465参考源项，结合污染物在应急控制中心可居留区域的迁移模型，考虑了非过滤渗漏量与新风量之间的关系，对应急控制中心新风量开展了敏感性分析，分别讨论了气溶胶和惰性气体引起的应急控制室内放射性浓度随新风量的变化情况，并确定了对人员受照剂量起主导作用的放射性核素组。

相关分析结果可为应急控制中心应急通风系统设计及可居留性的设计优化提供一定技术支持。

1事故新风量与非过滤渗入风量的关系为了保证应急控制中心可居留区域边界的密闭性，防止室外受污染的空气未经过滤直接渗入可居留区域内，应急控制中心通风系统的设计需要使其维持一定微正压。

尽管设计上能够通过对可居留区域边界建筑物构件和系统部件的密封、贯穿件的封堵以及应急通风过滤系统的严格布置来实现，然而实际上存在一些难以识别的加压空气流，导致少部分未经过滤的污染空气通过通风管道、电缆、门窗等缝隙进入应急控制中心的可居留区域。

此外，应急控制中心的可居留区域边界上人员出入开关门也将引起少量放射性进入可居留区域内[4]。

因而有必要研究影响应急控制中心室内污染物浓度的关键因素：事故新风量与非过滤渗入风量的相关性。

保持室内一定正压所需的最少新风换气次数可参考表1进行估算[5]。

表1 保持室内正压所需的最少新风换气次数[5] Table 1 Minimum fresh air ventilation frequency for different indoor positive pressure室内正压值/Pa 换气次数/h5 0.610 1.015 1.5454455续表室内正压值/Pa换气次数/h25 2.5 30 2.7 35 3.0 40 3.2 45 3.4 503.6由于新风量和换气次数成正比，易得到保持室内不同正压所需的新风量。

当相邻空间之间有门窗或任何缝隙存在时，空气将会通过关闭的门窗缝隙从高压的一侧流向低压一侧。

若应急控制中心室外气压瞬时超过室内气压，就会有非过滤途径的放射性渗入。

影响缝隙非过滤渗漏量的因素很多，如缝隙内空气的流动状态、缝隙的几何形状、尺寸、两侧的静压差等。

认为建筑内的缝隙大多是没有充分发展的层流，采用幂指数方程[6]更符合建筑围护结构的实际缝隙情况，且适用范围更广泛，见下式：b L a P =Δ （1）式中，L ——每米缝隙的基准渗透风量，m 3/（s ·m ）； a 、b ——缝隙的特性系数。

基于经典的流体力学模型和相关数值模拟分析结果，表2给出了通风管道、电缆、门窗等其他设施引起的非过滤渗入量与缝隙两侧压差的关系。

表2 宽1.0 mm 直缝隙压差和非过滤渗入量的关系Table 2 Relationship between air infiltration leakage through cracks （width 1.0 mm ）and pressure difference压差/Pa 单位长度渗入量/（m 3/h ）5 1.751 10 3.222 15 4.604 20 5.930 25 7.217 308.473续表压差/Pa 单位长度渗入量/（m 3/h ）35 9.704 40 10.914 45 12.106 5013.282在应急控制中心迎风面，由于空气流动受阻，理想状态下，风的全部动能变为静压，使迎风面上的压力大于大气压，从而形成正压ΔP 。

风速v 引起的室外压强ΔP 满足下列关系式：2/2ρΔ=P v（2）依据式（2），给出不同风速引起的室外压强ΔP ，当室外压强ΔP 超过室内维持的微正压时，就会有非过滤途径的放射性渗入。

由某厂址2013年的全年逐时气象数据，采用滑动平均的方法可找出一年内平均风速最大的720 h （持续应急响应期间取30 d ），统计该720 h 内不同风速段对应的小时数如图1所示。

保守选用该时段的风速情况进行后续非过滤渗入量的计算。

图1 持续应急响应期间（30 d ）的风速统计 Fig.1 Wind speed statistics of emergencyresponse period以维持室内30 Pa 微正压为例，给出持续应急响应期间对应的平均非过滤渗入量，即该720 h 内不同风速段引起的非过滤渗入量对时间的加权平均值，如表3所示，维持室内30 Pa 微正压对应的平均非过滤渗入量为6.34 m 3/h 。