Wymagania ochrony przeciwpożarowej w elektrowniach jądrowych jądrowych

Po pożarze w EJ Browns Ferry do projektów elektrowni jądrowych wprowadzono sze-reg dodatkowych wymagań, znacznie ostrzejszych niż w innych, nawet bardzo dużych i kosztownych obiektach. Pierwszym z tych wymagań jest przeprowadzenie systema-tycznej analizy przeciwpożarowej.

Systematyczna analiza zagrożeń pożarowych przed zbudowaniem EJ potrzebna jest dla określenia wymaganej odporności ogniowej granic stref pożarowych, wymagań odnośnie układów gaszenia pożaru i innych cech elektrowni jądrowej niezbędnych dla wypełnienia wymagań ochrony pożarowej. Po zbudowaniu EJ analizy zagrożenia po-żarowego należy wykonywać okresowo – co kilka lat. Takie analizy pozwalają ulepszać i optymalizować bezpieczeństwo pożarowe, co redukuje zagrożenie zniszczenia elek-trowni i możliwą utratę systemów ważnych dla bezpieczeństwa.

Systematyczną analizę zagrożeń pożarowych należy wykonać dla każdej strefy po-żarowej w EJ. Pomaga ona w znalezieniu słabych miejsc w przegrodach ogniowych mają-cych rozdzielać rezerwujące się wzajemnie ciągi bezpieczeństwa i w określeniu wymagań odnośnie przestrzennej separacji tych ciągów. Pierwszym krokiem w analizie powin-na być wizja lokalpowin-na, a powin-następnym ocepowin-na ekspercka. Wyniki apowin-nalizy powin-należy porówpowin-nać

117

Budowa i bezpieczeństwo pożarowe elektrowni jądrowych

z aktualnymi przepisami krajowymi oraz z wytycznymi MAEA [12]. W analizie należy uwzględnić wtórne skutki pożaru i działania środków gaszących pożar.

Zasadniczą sprawą jest zapobieganie powstaniu i rozprzestrzenianiu się pożaru. W analizach stanu elektrowni jądrowych należy zwracać uwagę na fizyczne odsepa-rowanie rezerwujących się ciągów bezpieczeństwa i zabezpieczenie przed rozprzestrze-nianiem się pożaru. W szczególności trzeba zapewnić:

– drzwi przeciwpożarowe w przegrodach ogniowych muszą być kwalifikowane na warunki pożarowe określone w analizie,

– odległości między równoległymi ciągami systemów bezpieczeństwa muszą być do-stateczne – tak, by zapobiegać przenoszeniu się pożaru z jednego ciągu do sąsied-nich,

– przepusty muszą być kwalifikowane na warunki pożarowe,

– warstwy chroniące kable przed pożarem muszą być kwalifikowane na odporność ogniową.

Szczególnej uwagi wymaga pomieszczenie rozdzielni kablowej, zwykle umieszczo-ne pod sterownią główną i pod sterownią rezerwową EJ. Znajdują się tam duże ilości kabli systemów bezpieczeństwa, przechodzące przez sufit rozdzielni kablowej do ste-rowni. Jeśli rozdzielenie tych kabli jest niedostateczne, to powstaje znaczące zagrożenie rozprzestrzenianiem ognia ze sterowni na wszystkie równoległe ciągi bezpieczeństwa.

Innym problemem jest niewystarczające zabezpieczenie przed pożarem w maszy-nowni. Urządzenia smarowane lub wypełnione olejem powinny mieć miski ściekowe, do których spływa olej w razie przecieków. Połączenia kołnierzowe rurociągów olejo-wych muszą mieć uszczelki i obudowy. Zawory zwrotne na duktach wentylacyjnych prowadzących do pomieszczeń ze zbiornikami oleju muszą mieć ochronę przeciwi-skrową. W pomieszczeniu zbiorników oleju grzane elementy pomiarowe powinny być ekranowane, a drzwi przeciwpożarowe odporne na ciśnienie, jakie może powstać przy wybuchu oleju.

Poważnym problemem w dziedzinie pożarów oleju jest smarowanie olejowe głów-nych pomp cyrkulacyjgłów-nych w obiegu pierwotnym chłodzenia reaktora. Na przykład w reaktorach WWER 1000 na każdą parę pomp przypada zbiornik oleju o pojemno-ści 10 m3, znajdujący się poza obudową bezpieczeństwa. Rurki doprowadzające olej do pomp mają średnicę 80 mm. Na rurkach tych nie ma zaworów odcinających, ponieważ przypadkowe zamknięcie takiego zaworu spowodowałoby poważne uszkodzenie pompy. Ale pompy ulegają wibracjom, które powodują naprężenia zmęczeniowe w rurkach ole-jowych. Tak więc istnieje ryzyko pęknięcia rurki olejowej podczas pracy pompy. W ta-kim przypadku nastąpiłby duży wyciek oleju na gorący silnik pompy, co spowodowałoby pożar w pomieszczeniu pomp. Taka sytuacja wystąpiła w EJ Muehleberg w Szwajcarii podczas rozruchu elektrowni, powodując duży pożar wewnątrz obudowy bezpieczeń-stwa. Co więcej, pęknięta rurka staje się przepustem, umożliwiającym obejście obudowy bezpieczeństwa i wypływ produktów rozszczepienia poza elektrownię.

118

Dalszym problemem jest wrażliwość pożarowa głównego systemu rozprowadzania zasilania o napięciu 6 kV.

W typowym bloku PWR o mocy 1000 MWe znajdują się cztery rozdzielnice elek-tryczne, otrzymujące energię elektryczną albo z pomocniczych transformatorów bloko-wych, albo z transformatorów rozruchowych. Rozdzielnice te usytuowane są w budynku dystrybucji mocy, przylegającym do hali turbin. Na tym samym piętrze znajdują się do-datkowe rozdzielnice dla rozprowadzenia mocy pod napięciem 400 V oraz prądu stałe-go. Zgodnie z przepisami obowiązującymi w Rosji i na Ukrainie, rejon tego piętra nie jest uważany za strefę pożarową, Dodatkowym problemem jest fakt, że szyny zasilania awaryjnego 6 kV są wzbudzane poprzez główne rozdzielnice 6 kV. W przypadku pożaru można utracić wszystkie główne tablice rozdzielcze. Podobne zdarzenia miały miejsce w elektrowniach jądrowych w krajach Unii Europejskiej, a także w Bułgarii i na Ukra-inie. W pewnych przypadkach pożary były skutkiem zwarć elektrycznych, których nie udało się usunąć dostatecznie szybko. W innym przypadku doszło do całkowitego sto-pienia rozdzielnic, ciężkich uszkodzeń struktur betonowych i utraty wszystkich źródeł zasilania elektrycznego spoza elektrowni trwającego przez szereg dni. Utrata wszystkich rozdzielnic napięcia 6 kV wymaga uruchomienia awaryjnych generatorów z silnikami diesla i dostarczania energii elektrycznej z szyn zasilania niezawodnego przez dłuższy okres. Doświadczenia jednak wskazują, że niezawodność awaryjnych generatorów z na-pędem diesla szybko maleje po upływie kilku godzin pracy. Dla rozwiązania problemu stosuje się następujące środki:

– pokrycie kabli warstwą ochronną odporną na pożar,

– zainstalowanie drzwi zakwalifikowanych jako ognioodporne,

– w nowych EJ wprowadzono zmodyfikowane główne pompy cyrkulacyjne, w któ-rych smarowanie olejowe zostało zastąpione smarowaniem wodnym.

Jeśli do pokrycia kabli stosuje się powłoki ochronne, ich skuteczność należy spraw-dzić przed zainstalowaniem, a następnie sprawdzać okresowo.

Wymagane jest przeprowadzenie analizy, by stwierdzić, czy pożar w pomieszcze-niu sterowni nie wpłynie na funkcjonowanie sterowni rezerwowej ani nie przeszko-dzi w przeszko-działaniu systemów potrzebnych do przeprowadzenia bezpiecznego wyłączenia reaktora.

Należy przeprowadzić analizę probabilistyczną dla określenia częstości uszkodzeń rdzenia reaktora wskutek pożarów w pomieszczeniu kablowym.

Jeśli to możliwe, cztery główne rozdzielnice 6 kV powinny być podzielone na dwa zespoły z ulepszonymi lub dodatkowo zainstalowanymi przegrodami ogniowymi o od-powiedniej klasie odporności ogniowej. Układ wentylacji w tych dwóch rejonach musi być podobnie podzielony i zabezpieczony, tak by zapobiec rozprzestrzenianiu się pożaru lub ujemnemu wpływowi materiałów palnych.

Alternatywnym podejściem do tego problemu może być połączenie trzech nieza-leżnych kabli zasilających do trzech szyn zbiorczych 6 kV. Kable zasilające mogą

po-119

Budowa i bezpieczeństwo pożarowe elektrowni jądrowych

bierać energię np. z miejscowego systemu 6 kV, który nie zależy od zasilania własnego wewnątrz elektrowni.