CN102644393A

CN102644393A - 用于核电站全厂中心实验室的设计方法

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Publication number: CN102644393A
Application number: CN2012101269162A
Authority: CN
Inventors: 李庆华; 刘江; 王晓江; 李军; 李博; 姚鸿帅
Original assignee: China Nuclear Power Engineering Co Ltd
Current assignee: China Nuclear Power Engineering Co Ltd
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2012-04-26
Publication date: 2012-08-22

Abstract

本发明属于核电站子项设计技术，具体涉及用于核电站全厂中心实验室的设计方法。本发明通过制定适用于核电站全厂中心实验室的设计标准规范体系和设计准则，提出适用于核电站全厂中心实验室的具体设计方法，包括实验室功能单元分区、实验分析仪器规格和数量确定、实验室厂房规模分析以及厂房辅助设施设计的技术方法。据此完成的子项厂房功能、布局和厂房规模设计，能够保证工艺实验室、辅助配套设施及办公设施的布局合理性，满足核电站所有化学分析项目操作流程的有序进行，确保全厂化学和放射化学参数分析结果的及时性和准确性，满足核电站各系统的安全生产和稳定运行要求。

Description

用于核电站全厂中心实验室的设计方法

技术领域

本发明属于核电站子项设计技术，具体涉及用于核电站全厂中心实验室的设计方法。

背景技术

全厂中心实验室(AL子项)是压水堆核电站全厂辅助设施(BOP)中重要的技术性厂房，其在保障核电站的安全经济运行方面起到至关重要的作用。

全厂中心实验室用于对来自核取样系统(REN)、二回路水汽取样监测系统(SIT)的集中人工取样点以及全厂就地取样点的液体、气体和油样品进行定期的化学和放射化学组成监测，实验室主要用于实现核电站以下三项功能：

1)检测核电站一、二回路和其辅助系统在调试、运行及维修过程中的液体和气体样品，对其化学组成及放射性水平进行监测，以确定各回路系统可能存在的腐蚀和泄漏以及所需的添加剂含量，并及时采取有效措施来保证系统设备的正常、经济稳定运行。

2)检测核电站各种油类的品质和运行中油质的变化，确保各类用油系统设备的安全运行。

3)检测核电站放射性废液和废气排放系统的样品，以确定被排放液体和气体的放射性水平符合国家有关法规标准和经国家核安全当局批准的年排放限制要求，保证向电站周围环境的受控排放。

全厂中心实验室的试验结果为运行人员判断电站各种运行工况下一、二回路及其辅助系统的水质指标、设备运行状况和采取相应纠正措施提供必要的依据。其在核电站各回路系统流质管理中的角色和作用就像人类的眼睛，是维护核电站日常运行和监测事故发展状况的重要手段。

根据调查研究，我国及国外主要核电发展国家在核电站化学与放化实验室设计方面尚未形成相应的设计标准规范体系和设计准则。同时设计中还存在以下难点：

·核电站样品来源的复杂性，涉及电站所有的流体系统，分为带放射性和不带放射性的，在形态上又分为液态、气态样品和油品；

·核电站对化学和放射化学检测参数从分析项目、频率和准确度要求较高；

·子项不同于规范性和参照性较强的核辅助系统的设计，其在厂房规模和布置等方面具有更强的灵活性。

发明内容

本发明的目的是通过制定适用于核电站全厂中心实验室的设计标准规范体系和设计准则，提供适用于核电站全厂中心实验室的设计方法，以顺利完成AL子项厂房功能、布置和厂房规模的工艺设计，保证工艺实验室、辅助配套设施及办公设施的布局合理性，满足核电站所有化学分析项目操作流程的有序进行，确保全厂化学和放射化学参数分析结果的及时准确性，以应用于核电站各系统的安全生产和良好运行。

本发明的技术方案如下：

一种用于核电站全厂中心实验室的设计方法，包括如下步骤：

(1)确定核电站全厂中心实验室的设计标准规范；

(2)收集核电站样品来源，对样品进行分类，确定实验室功能要求，通过设置不同的功能单元分区实现实验室的功能；

(3)按功能单元对样品分析内容进行统计，确定各功能单元所需的分析仪器规格与数量；

(4)根据分析仪器的规格数量以及各类样品的实验操作流程，确定各功能单元房间功能、数量和实验室家具规格数量以及实验室面积；

(5)确定给排水、电气、气体、暖通、辐射监测、通信各类辅助设施的规模；

(6)确定全厂中心实验室所需实验室工作人员数量和办公室及附属设施的面积；

(7)确定整个实验室的厂房规模和厂房布置。

进一步，如上所述的用于核电站全厂中心实验室的设计方法，步骤(1)中所述的核电站全厂中心实验室的设计标准规范包括：

a)GB18871-2002电离辐射防护与辐射源安全基本标准

b)HAF102(2004)核电厂设计安全规定

c)HAD102/05(1989)与核电厂设计有关的外部人为事件

d)HAD401/01核电厂放射性排出流和废物管理

e)EJ 380-89开放型放射性物质试验室辐射防护设计规范

f)EJ/T 316-2001压水堆核电厂厂区内辐射分区设计准则

进一步，如上所述的用于核电站全厂中心实验室的设计方法，步骤(2)中所述的不同的功能单元分区包括如下5个功能单元：

1)一回路及辅助系统水化学实验室

2)二回路及辅助系统水化学实验室

3)油分析实验室

4)放射性流出物实验室

5)辅助设备间

本发明的有益效果如下：

1.AL厂房实验室、配套辅助设施及办公设施布局合理，满足电站各项实验操作流程；水、电、气、暖通、通信设计容量满足各类分析仪器的使用要求；

2.在实验室分区、房间剂量防护、人员活动和物料流动、放射性物质的密封和通风、设备及上下水设计、放射性废物处理、辐射屏蔽与监测设计方面满足AL厂房对辐射防护的总体性要求；

3.本发明提出的压水堆核电站全厂中心实验室的标准规范和设计准则以及具体实施方案对今后其他堆型压水堆核电站的实验室设计开展具有很好的指导意义。

附图说明

图1为用于核电站全厂中心实验室的设计方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

开展全厂中心实验室工艺设计，首先需要确定核电站全厂中心实验室的设计应遵循的标准规范，通过对核设施用和民用实验室资料的收集与研究，确定AL实验室按以下标准体系开展工艺设计：

a)GB18871-2002电离辐射防护与辐射源安全基本标准

b)HAF102(2004)核电厂设计安全规定

c)HAD102/05(1989)与核电厂设计有关的外部人为事件

d)HAD401/01核电厂放射性排出流和废物管理

e)EJ 380-89开放型放射性物质试验室辐射防护设计规范

f)EJ/T 316-2001压水堆核电厂厂区内辐射分区设计准

基于多个核电站全厂中心实验室的设计经验和积累，归纳总结全厂中心实验室的设计准则包括以下内容：

(1)研究分析核电站《化学与放射化学技术规范》和《核电厂放射性液态和气态流出物排放管理》以及化学、放射化学样品和油品定期实验安排表等运行技术文件，按样品来源将其分类，确定实验室功能要求，通过设置不同的功能单元分区实现实验室的功能；

(2)按功能单元对每类样品的分析项目、分析频率进行汇总统计；根据分析项目、参数限值范围确定各功能单元所需的分析仪器规格，仪器数量则由分析项目的日最高分析频率和单个样品分析所需时间来确定；

(3)根据分析仪器的规格数量以及实验操作流程确定各功能单元的实验室房间功能、数量和实验室家具规格数量以及实验室面积；

(4)根据辐射防护专业对各实验室放射性样品量、剂量水平和分析频率等设计输入源项的计算结果，将AL厂房划分为监督区和控制区；

(5)在此基础上进一步确定给排水、电气、气体、暖通、辐射监测、通信等辅助设施的规模；

(6)结合用户意见，确定AL厂房所需实验室工作人员数量和办公室及附属设施的面积。

下面对重点内容进行详细介绍。

1.实验室功能单元分区

根据核电站的样品来源和分析要求，为实现全厂中心实验室的上述三项主要功能，实验室由以下5个功能单元组成：

1)一回路及辅助系统水化学实验室

用于检测一回路和辅助系统在调试、运行及维修过程中的液体和气体样品，对其化学组成及放射性水平进行监测；

2)二回路及辅助系统水化学实验室

用于检测二回路和辅助系统在调试、运行及维修过程中的液体和气体样品，对其化学组成及放射性水平进行监测；

3)油分析实验室

用于检测核电站各种新油的品质和运行中油质的变化；

4)放射性流出物实验室

用于检测核电站排放到环境中的液体和气体的放射性水平是否达标；

5)辅助设备间

包括低放废液贮存输送间、空调设备间、配电间、通信设备间和控制室等。

2.实验仪器规格和数量确定

依据核电站各运行工况下所有样品的分析项目、参数限值范围及分析频率内容，对实验室仪器配置按功能单元做以下分析说明：

·水化学实验室

一、二回路及辅助系统样品涉及核电站约30多个主要系统流体的水质指标检测任务，根据EJ 380-89中3.4、3.5条规定，进行一、二回路及辅助系统样品检测应分别设置热实验室和冷实验室以及各自的实验仪器。依据分析项目的要求，除用于放化参数测量的4种仪器(Na I总γ谱仪、高纯锗γ谱仪、液闪计数仪和低本底αβ计数仪)外，冷、热实验室需分别配置约10种主要分析仪器(包括pH计、电导率仪、离子色谱仪、自动滴定仪、便携式溶氧表、火焰+石墨炉原子吸收光谱仪、正压过滤器、紫外-可见分光光度仪、总有机碳分析仪、浊度计等)和相关的称重、加热、干燥等附属仪器设备。仪器数量则由各类分析项目的日最高分析频率和单个样品的分析时间来确定。

·油分析实验室

核电站用润滑油、绝缘油、抗燃油和燃油技术指标的分析频率较低，油品分析实验室设计为配置主要的油品性能测试仪器，涉及油分析仪器约7种(包括粘度仪、开口闪点测试仪、闭口闪点测试仪、酸值自动分析仪、微水仪、颗粒度仪、气相色谱仪等)。

·放射性流出物实验室

液态和气态放射性流出物样品主要来自核岛废液排放系统TER、常规岛废液排放系统SEL、废气处理系统TEG、安全壳大气检测系统ETY、核辅助厂房通风系统DVN。为实现分析工作需要4种主要放化测量仪器(Na I总γ谱仪、高纯锗γ谱仪、液闪计数仪和低本底αβ计数仪)和相关称重、蒸馏和干燥等附属仪器设备。

3.实验室厂房规模分析

根据以上对各功能区分析仪器配置的分析结果，针对全厂中心实验室的规模设置按以下8项内容进行设计：

1)依据分析仪器及附属实验设备的规格数量，确定必备的实验室家具规格数量，包括中央实验台、边实验台、专用仪器台、天平台、通风柜、通风试剂柜等；

2)对大型分析测量仪器设置专用实验室房间，如离子色谱仪、原子吸收光谱仪、质谱仪、放化测量仪等；

3)了解各类样品的实验操作流程，即制样→仪器检测→对测量结果处理后通知相关运行部门。其中制样过程包括样品的蒸发浓缩、酸碱试剂或指示剂添加、过滤、蒸馏等实验操作步骤；

4)确定各功能单元的实验室房间功能、面积和数量；

5)同一功能单元集中布置，同时兼顾监督区和控制区实验室的划分要求，按辐射防护规定在控制区实验室区域门禁处设置卫生出入口，便于实验人员日常操作活动的管理；

6)为实验室的未来发展留有一定的空间；

7)根据各功能单元的房间布置要求，确定辅助设备间的房间面积、数量；

8)综合以上房间需求，确定全厂中心实验室的厂房布局和规模。

4.厂房辅助设施的设计

全厂中心实验室的辅助设施包括暖通、给排水、消防、实验室供电和照明、实验室气体、通信、辐射监测等，其设计根据EJ 380-89和建筑设计国家标准以及相关行业标准规范开展。

1)暖通设施

本厂房空气调节系统满足以下要求：

按照分析仪器工作对环境的要求，工艺房间温度：19-24℃，相对湿度＜70％；控制区通风系统按规范设置为微负压5mm水柱，排风系统需经过滤净化装置后再排放，防止放射性气溶胶等向环境扩散。

2)给排水和消防设施

厂房给水系统来自厂区生活饮用水系统SEP和核岛除盐水分配系统SED。排水系统包括电站生活污水系统SEO和低放废水回收系统SRE，除生活污水和监督区化学杂质含量低的实验室废水排到SEO外，其余废液排往SRE集中回收后再进一步处理排放。

厂房消防系统按相关规范设置消防水分配系统JPD和灭火器系统。

3)实验室供电和照明

实验室操作台、专用仪器台等家具根据分析仪器要求设置普通交流电源和不间断电源。实验仪器接地线与动力接地线分别设置。

实验室设置安全照明电源；气体贮存间的照明考虑防爆。

4)实验室气体

AL实验室用的氩气、氮气、氢气、氩-甲烷、乙炔由气瓶贮存间经气体管道进入各实验室房间。仪表和公用压缩空气经GB沟进入AL厂房，经地下室干管接入各使用点。

5)实验室辐射监测

控制区实验室区域进出口设置栅栏门和全身β，γ污染监测仪，地下一层低放废液贮存间进出口通道处设置手脚污染测量仪。

6)实验室通信

实验室的主要操作台、专用仪器台、微机桌上及办公室设置有全厂网络接线、电话和火灾报警及广播系统。便于化学人员及时将数据传输至主控室，同时及时获得机组运行信息。

5.全厂中心实验室概述

通过参照上述具体实施方案来完成实验室的厂房布局和规模设计，具备一、二回路水化学和放射性流出物参数及油品分析共三项功能的全厂中心实验室。厂房主体结构通常包括三层(地面二层、地下一层)，其中地下一层为辅助设备间，地面一层为水化学实验室和流出物实验室，地面二层为油分析实验室和办公区域。整个厂房的控制区包括地面一层的一回路水化学实验室、放射性流出物热准备间和地下一层的低放废液贮存输送间，其他部分均处于监督区。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种用于核电站全厂中心实验室的设计方法，包括如下步骤：

(1)确定核电站全厂中心实验室的设计标准规范；

(7)确定整个实验室的厂房规模和厂房布置。

2.如权利要求1所述的用于核电站全厂中心实验室的设计方法，其特征在于：步骤(1)中所述的核电站全厂中心实验室的设计标准规范包括：

a)GB18871-2002电离辐射防护与辐射源安全基本标准

b)HAF102(2004)核电厂设计安全规定

c)HAD102/05(1989)与核电厂设计有关的外部人为事件

d)HAD401/01核电厂放射性排出流和废物管理

e)EJ 380-89开放型放射性物质试验室辐射防护设计规范

f)EJ/T 316-2001压水堆核电厂厂区内辐射分区设计准。

3.如权利要求1所述的用于核电站全厂中心实验室的设计方法，其特征在于：步骤(2)中，研究分析核电站《化学与放射化学技术规范》和《核电厂放射性液态和气态流出物排放管理》以及化学、放射化学样品和油品定期实验安排表各类运行技术文件，按样品来源将其分类，确定实验室功能要求，通过设置不同的功能单元分区实现实验室的功能。

4.如权利要求3所述的用于核电站全厂中心实验室的设计方法，其特征在于：步骤(2)中所述的不同的功能单元分区包括如下5个功能单元：

1)一回路及辅助系统水化学实验室

2)二回路及辅助系统水化学实验室

3)油分析实验室

4)放射性流出物实验室

5)辅助设备间。

5.如权利要求1所述的用于核电站全厂中心实验室的设计方法，其特征在于：步骤(3)中，所述的分析仪器规格与数量的确定方法如下：

依据核电站各运行工况下所有样品的分析项目、参数限值范围及分析频率内容，确定实验室仪器规格，仪器数量则由各类分析项目的日最高分析频率和单个样品的分析时间来确定。

6.如权利要求1所述的用于核电站全厂中心实验室的设计方法，其特征在于：步骤(4)中，对大型分析测量仪器设置专用实验室房间，所述的大型分析测量仪器包括离子色谱仪、原子吸收光谱仪、质谱仪、放化测量仪。

7.如权利要求1或6所述的用于核电站全厂中心实验室的设计方法，其特征在于：步骤(4)中，所述的各类样品的实验操作流程包括制样、仪器检测、对测量结果处理后通知相关运行部门；其中制样过程包括样品的蒸发浓缩、酸碱试剂或指示剂添加、过滤、蒸馏操作步骤。

8.如权利要求7所述的用于核电站全厂中心实验室的设计方法，其特征在于：步骤(4)中，同一功能单元集中布置，同时兼顾监督区和控制区实验室的划分要求，按辐射防护规定在控制区实验室区域门禁处设置卫生出入口，便于实验人员日常操作活动的管理。

9.如权利要求1所述的用于核电站全厂中心实验室的设计方法，其特征在于：步骤(5)中，所述的各类辅助设施的设计根据EJ 380-89和建筑设计国家标准以及相关行业标准规范开展。