Научная статья на тему 'ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПАССИВНОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ЗАЩИТЫ ОСНОВНЫХ ЗДАНИЙ АЭСС ВОДО-ВОДЯНЫМИ РЕАКТОРАМИ НА ОСНОВЕ РАСЧЁТА ОГНЕСТОЙКОСТИ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ'

ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПАССИВНОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ЗАЩИТЫ ОСНОВНЫХ ЗДАНИЙ АЭСС ВОДО-ВОДЯНЫМИ РЕАКТОРАМИ НА ОСНОВЕ РАСЧЁТА ОГНЕСТОЙКОСТИ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
146
30
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
АТОМНАЯ СТАНЦИЯ / ОПАСНЫЕ ФАКТОРЫ ПОЖАРА / ПАССИВНАЯ ПРОТИВОПОЖАРНАЯ ЗАЩИТА / ОГНЕСТОЙКОСТЬ

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Пузач Сергей Викторович, Лебедченко Ольга Сергеевна, Сизухин Станислав Владимирович

Выполнен анализ возможных наиболее опасных сценариев развития пожара на атомных электростанциях (АЭС) на примере АЭС «Аккую» (Турция), Ленинградской АЭС-2 и Нововоронежской АЭС-2. Рассмотрены особенности расчёта утраты огнестойкости ограждающих конструкций при «реальных» режимах пожаров в помещениях основных зданий АЭС. Показано, что для обеспечения технологии пассивной противопожарной защиты зданий в дополнение к принципу пожарного зонирования необходимо разработать ряд дополнительных противопожарных мероприятий, обоснование которых проводится на основе расчёта утраты огнестойкости.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Пузач Сергей Викторович, Лебедченко Ольга Сергеевна, Сизухин Станислав Владимирович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

SUBSTANTIATING PASSIVE FIRE PROTECTION TECHNOLOGY FOR THE MAIN BUILDINGS OF NUCLEAR POWER PLANTS WITH WATER-COOLED REACTORS BASED ON CALCULATING FIRE RESISTANCE OF ENCLOSING STRUCTURES

Purpose. The article is dedicated to substantiating passive fire protection technology for the main buildings of nuclear power plants (NPP) with water- cooled reactors based on calculating fire resistance loss of enclosing structures. There has been conducted the analysis of the most dangerous possible scenarios of fire spread at NPP by the example of the Akkuyu Nuclear Power Plant (Turkey), Leningrad Nuclear Power Plant-2 and Novovoronezh Nuclear Power Plant-2. Methods. Deterministic methods of calculating fire resistance limits of enclosing structures of NPP main buildings have been used. Findings. We have considered peculiarities of calculating fire resistance loss of protective structures of NPP main buildings compartments.In all compartments a fire that occurs with doors closed continues for 4,7÷70,6 minutes until oxygen burns out to a concentration below the lowest concentration limit of combustion. A fire that occurs with open doors continues for 27.0÷117 minutes up to full burning out of combustible substances and materials.The equivalent duration of a “real” fire brought to a “standard” is 9.4÷60.3 minutes. Dangerous firefactors do not spread outside the fire zones and fire compartments after 180 minutes from the start of the fire inside the fire zone or compartment for the Akkuyu NPP and Leningrad NPP-2, however, for Novovoronezh NPP in order to prevent the simultaneous failure of the 1st and 2nd safety system channels in the passage of the reactor building, it is necessary to install two fire walls with a fire resistance limit of EI 60.Research application field. The research results can be applied in the analysis of the fire impact on safe shutdown and reactor shutdown cooling of NPP power units, which is included in section 9 of the “List of measures to ensure fire safety” of design documents. Conclusions. In order to effectively implement the technology of passive fire protection for the NPP main buildings, in addition to fire zoning principle, it is necessary to develop a number of additional fire safety measures and their verification should be based on fire resistance calculation.

Текст научной работы на тему «ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПАССИВНОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ЗАЩИТЫ ОСНОВНЫХ ЗДАНИЙ АЭСС ВОДО-ВОДЯНЫМИ РЕАКТОРАМИ НА ОСНОВЕ РАСЧЁТА ОГНЕСТОЙКОСТИ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ»

УДК 614.841 DOI 10.25257/FE.2020.1.22-29

ПУЗАЧ Сергей Викторович СИЗУХИН Станислав Владимирович

Доктор технических наук, профессор Академия ГПС МЧС России, Россия, Москва

Академия ГПС МЧС России, Россия, Москва E-mail: [email protected] E-mail: [email protected]

ЛЕБЕДЧЕНКО Ольга Сергеевна

Кандидат юридических наук, доцент Академия ГПС МЧС России, Россия, Москва E-mail: [email protected]

ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПАССИВНОЙ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ ЗАЩИТЫ ОСНОВНЫХ ЗДАНИЙ АЭС С ВОДО-ВОДЯНЫМИ РЕАКТОРАМИ НА ОСНОВЕ РАСЧЁТА ОГНЕСТОЙКОСТИ

ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

Выполнен анализ возможных наиболее опасных сценариев развития пожара на атомных электростанциях (АЭС) на примере АЭС «Аккую» (Турция), Ленинградской АЭС-2 и Нововоронежской АЭС-2. Рассмотрены особенности расчёта утраты огнестойкости ограждающих конструкций при «реальных» режимах пожаров в помещениях основных зданий АЭС. Показано, что для обеспечения технологии пассивной противопожарной защиты зданий в дополнение к принципу пожарного зонирования необходимо разработать ряд дополнительных противопожарных мероприятий, обоснование которых проводится на основе расчёта утраты огнестойкости.

Ключевые слова: атомная станция, опасные факторы пожара, пассивная противопожарная защита, огнестойкость.

Пожарной безопасности атомных станций посвящено большое количество работ [1-6]. Основными инновациями в системах безопасности технологического проекта «АЭС-2006» являются пассивные технологии систем безопасности [7-9]. Для пожарной безопасности АЭС методы пассивной противопожарной защиты приобретают особое значение, поскольку активные системы противопожарной защиты (пожарная сигнализация, дымоудаление, пожаротушение, а также оповещение и управление эвакуацией при пожаре и т. д.) могут или не сработать или выйти из строя в результате аварии.

Методы пассивной защиты предусматривают минимальное влияние человеческого фактора (ошибочные действия персонала) на показатели безопасности. Помимо этого снижается влияние отказов обеспечивающих и управляющих систем безопасности (обесточивание в энергосистеме, отказ источников охлаждающей воды и т. д.) на показатели безопасности.

Одним из основных методов пассивной противопожарной защиты является обеспечение требуемых пределов огнестойкости ограждающих конструкций. Принцип локализации пожара предполагает, что огнестойкость ограждающих конструкций пожарных зон должна обеспечивать локализацию пожара до полного свободного (без учёта воздействия на пожар огнетушащих веществ) выгорания пожарной нагрузки (п. 7.4.1.9 МУ 1.1.4.01.1408-2017 «Анализ влияния пожаров на безопасный останов и расхолаживание реакторной установки энергоблоков атомных станций»),

исключая возможность распространения пожара на другие пожарные зоны через вентиляционные системы, кабельные и трубопроводные проходки, общие дренажные системы, взаимосвязанную электросеть и другие общие коммуникации.

За единичный отказ системы безопасности в соответствии с п. 2.17 СП 13.13130.2009 «Атомные станции. Требования пожарной безопасности» принимаем открытую дверь помещения во время пожара (открытая термодинамическая система).

Огнестойкость может обеспечиваться, в том числе, применением вспучивающихся покрытий и использованием огнестойких коробов для кабельных трасс.

Таким образом, основные направления расчёта огнестойкости на АЭС включают в себя расчёт огнестойкости границ пожарных зон [10 , 11], огнестойкости кабельных коробов и толщины вспучивающихся покрытий.

Целью статьи является анализ особенностей расчёта пределов огнестойкости строительных конструкций основных зданий АЭС с учётом различий в их компоновке (моноблок или «ядерный остров») и объёмно-планировочных и конструктивных решениях, а также специфики находящейся в зданиях горючей нагрузки.

Для этого были проведены расчёты и проанализированы полученные результаты для наиболее опасных сценариев развития пожара на примере АЭС «Аккую» (Турция), Ленинградской АЭС-2 (ЛАЭС-2) и Нововоронежской (НВО) АЭС-2.

22

© Пузач С. В., Лебедченко О. С., Сизухин С. В., 2020

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ ДЛЯ РАСЧЁТА ФАКТИЧЕСКИХ ПРЕДЕЛОВ ОГНЕСТОЙКОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Несмотря на свою сравнительную простоту, детерминистические методы позволяют объективно оценивать уровень пожарной опасности АЭС различного типа и прогнозировать последствия воздействия опасных факторов пожара (ОФП) на системы и оборудование энергоблока.

Задача расчёта нагрева и поведения ограждающих конструкций помещения при пожаре делится на две сопряжённые части - теплотехническую и прочностную.

Для решения теплотехнической части используются интегральная и полевая математические модели прогнозирования термогазодинамики пожара в сопряжённой постановке с расчётом прогрева ограждающих конструкций [12, 13]. Области корректного применения этих моделей приведены в нормативных документах (приказы МЧС России от 10.07.2009 г. № 404 и от 30.06.2009 г. № 382) и позволяют в большинстве вариантов объёмно-планировочных решений основных зданий АЭС использовать более простую интегральную модель. Вышеуказанные модели реализованы в компьютерных программах расчёта [14, 15].

Для решения прочностной части при определении огнестойкости конструкций по потере их несущей способности используется метод критических температур [16]. В этом случае предельное состояние определяется по достижению температурой арматуры в железобетонных конструкциях или температурой металлической конструкции её критического значения.

ВЫБОР НАИБОЛЕЕ ОПАСНЫХ СЦЕНАРИЕВ РАЗВИТИЯ ПОЖАРА

Пассивная противопожарная защита должна, в первую очередь, предотвратить одновременный выход из строя нескольких каналов систем безопасности (СБ).

Наиболее опасные сценарии пожара выбирались из анализа исходных данных по категориро-ванию помещений по пожарной и взрывопожарной опасности с учётом вида и количества горючих материалов и размеров помещений.

Рассматривались два варианта развития пожара:

- двери помещения с очагом пожара закрыты (закрытая термодинамическая система);

- одна дверь помещения открыта (единичный отказ системы безопасности в соответствии с п. 2.17 СП 13.13130.2009 «Атомные станции. Требования пожарной безопасности» (открытая термодинамическая система).

Пожар, происходящий при закрытых дверях помещения, продолжается до снижения

концентрации кислорода до величины, меньшей низшего концентрационного предела горения.

Пожар, происходящий при открытой двери помещения, из-за притока воздуха внутрь из соседнего помещения продолжается до полного выгорания горючих веществ и материалов (п. 7.4.1.9 МУ 1.1.4.01.1408-2017 «Анализ влияния пожаров на безопасный останов и расхолаживание реакторной установки энергоблоков атомных станций»).

Основной пожарной нагрузкой в зданиях АЭС являются: кабели негорючие (НГ); кабели, распространяющие горение (РГ); твёрдые горючие радиоактивные отходы; масло турбинное и трансформаторное; дизельное топливо.

Для определения наиболее опасных сценариев пожара, когда происходит максимальный нагрев ограждающих конструкций, выполнялся расчёт термогазодинамики пожара во всём диапазоне изменения объёмов помещений. Например, на АЭС «Аккую» объём помещений при горении кабелей НГ изменялся от 29,6 м3 до 40 831 м3 (гермозона). Кроме того, необходимо, чтобы при пожаре в гермозоне давление не превышало 2,4 атм.

РЕЗУЛЬТАТЫ ЧИСЛЕННЫХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ ОГНЕСТОЙКОСТИ ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЙ

Аля обеспечения независимости каналов СБ реакторного здания при пожарах необходимо проверить возможность одновременного воздействия ОФП на кабели нескольких каналов СБ, находящихся в разных помещениях.

Пример одного из наиболее опасных сценариев развития пожара на кабельном этаже нормальной эксплуатации в помещении резервного пункта управления (РПУ) реакторного здания Нововоронежской АЭС-2 представлен на рисунке 1.

Развитие пожара при этом сценарии может происходить следующим образом. Начальный очаг пожара возникает внутри помещения РПУ. Происходит выход смеси горячих продуктов горения и воздуха из вышеуказанного помещения через дверь (открытая или потерявшая целостность от воздействия повышенной температуры) в коридор. В коридоре под влиянием высокой температуры происходит потеря огнестойкости дверей, ведущих в помещения установок системы 1-го и 2-го каналов СБ, что приведёт к поступлению горячей газовой смеси в вышеуказанные помещения.

Анализ результатов расчёта показывает, что при горении кабелей РГ среднеобъёмная температура в помещении установок системы 1-го канала СБ и в помещении системы установок 2-го канала СБ может достигнуть температуры воспламенения кабелей 400 °С через 45 мин от начала пожара. Это приведёт к выходу из строя обоих каналов.

Поэтому для предотвращения одновременного выхода из строя 1-го и 2-го каналов СБ в коридоре

3 2 1 2 4

Рисунок 1. Сценарий развития пожара в помещении РПУ реакторного здания Нововоронежской АЭС-2: 1 - начальный очаг пожара; 2 - вторичные очаги пожара; 3 - помещение 1-го канала СБ; 4 - помещение 2-го канала СБ

необходимо установить две противопожарные перегородки с пределом огнестойкости Е1 60 с противопожарными дверьми с Е1 60.

Одним из вероятных сценариев также является горение кабелей НГ внутри кабельного стального короба. Наиболее распространены короба с размерами 9 м2 х 0,45 м, при этом максимальная длина участка разгерметизации короба, выделенного огнепрегради-тельными клапанами, не более 20 м.

Система пассивной огнезащиты для герметизации кабельных коробов СПО-Э-11 состоит из следующих компонентов: силиконовый огнестойкий клей «Силотерм ЭП-71 кНС» толщиной 5 = 0,5 мм; мине-раловатная плита (5 = 50 мм) и огнезащитное вспучивающееся силиконовое покрытие «Силотерм ЭП-6» (5 = 2 мм).

На рисунке 2 приведены зависимости от времени характерных температур. Максимальная

т, мин

Рисунок 2. Зависимости от времени характерных температур в случае горения кабелей НГ внутри кабельного короба:

1 - среднеобъёмная температура внутри кабельного короба;

2 - средняя температура внутренней поверхности стенки кабельного короба

среднеобъёмная температура внутри кабельного короба равна 145,5 °С. Выгорание массы кислорода внутри короба до концентрации, меньшей низшего концентрационного предела горения, произошло через 10,5 мин от начала горения. Таким образом, не происходит разгерметизация короба и пожар не распространяется наружу.

При расположении короба одного канала СБ над коробом второго канала (например, в гермозо-не) предполагаем наиболее опасный вариант пожара: нижний кабельный короб, в котором находятся горящие кабели, полностью разгерметизирован.

Максимальная длина участка разгерметизации короба при максимальном объёме горючей массы внутри него 7 л/м и отсутствии автоматических установок пожаротушения составляет 20 м. Температуру наружной поверхности верхнего стального короба, расположенного над источником горения, принимаем равной температуре пламени кабелей НГ 900 °С и постоянной в течение 120 мин.

Проведённые расчёты прогрева пассивной огнезащиты для герметизации кабельных коробов показали, что максимальная температура внутренней поверхности верхнего кабельного короба в течение 120 мин от начала пожара равна Т = 135,3°С. Эти

г г max '

значения температуры существенно меньше критической величины для стальной стенки Т = 500 °С

^ кр

и температуры воспламенения изоляции кабелей НГ Т = 400°С.

кр

Для расчётного обоснования пределов огнестойкости ограждающих конструкций пожарных зон при горении кабелей НГ был выбран сценарий пожара в кабельном этаже блочного пункта управления реакторного здания Нововоронежской АЭС-2.

Расчёт показал, что при закрытых дверях максимальная температура арматуры равна 91,9°С, а при открытых дверях составит 151,8°С. Критическая температура арматуры 500 °С не достигается в течение всей продолжительности пожара. Поэтому

не происходит потери несущей и теплоизолирующей способностей, а также потери целостности ограждающих конструкций пожарной зоны.

На рисунке 3 представлены зависимости характерных температур от времени с начала пожара при одном из наиболее опасных сценариев пожара, когда происходит воспламенение всей горючей нагрузки помещений в пожарной зоне гермообъёма в помещении участка ГЦНА реакторного здания Ленинградской АЭС-2 при горении кабелей НГ.

Рисунок 3 показывает следующее:

- при закрытых дверях температура постепенно увеличивалась до температуры воспламенения электротехнических материалов 400 °С через 46,1 мин; резкий рост температуры в помещении до максимальной величины 11 16,4°С (кривая 2, рис. 3) из-за воспламенения всей массы пожарной нагрузки продолжался до выгорания массы кислорода в помещении до концентрации 02, меньшей низшего концентрационного предела горения 14% по массе, до 48 мин от начала горения; температура арматуры не превысила 47,6°С;

- при открытых дверях температура постепенно увеличивалась до температуры воспламенения

электротехнических материалов 400°С через 79,6 мин; резкий рост температуры в помещении до максимальной величины 1 061,8 °С продолжался до выгорания массы кислорода в помещении до концентрации 02, меньшей низшего концентрационного предела горения 14 % по массе, до 81,1 мин от начала горения; после этого режим пожара перешёл в регулируемый вентиляцией; процесс газификации горючих материалов продолжался до 107,9 мин; после этого момента вся пожарная нагрузка сгорела; температура арматуры не превысила 231,7°С.

Результаты расчёта показали, что после воспламенения всех электротехнических материалов температура превысит 800 °С, что приведёт к выходу из строя всего оборудования в данном помещении.

Проведённые расчёты позволили обосновать в случае воздействия ОФП предотвращение одновременного выхода из строя кабелей нескольких каналов СБ, а также обеспечить требуемые пределы огнестойкости конструкций в производственных зданиях АЭС.

В качестве выводов авторы отмечают следующее. Определение динамики развития пожаров в зданиях, пожарных отсеках, пожарных зонах, помещениях, а также расчётное обоснование принятых

Рисунок 3. Зависимости характерных температур от времени с начала пожара в помещении участка ГЦНА пожарной зоны гермообъёма реакторного здания при горении кабелей НГ:

--среднеобъёмная температура при «стандартном» пожаре;

--среднеобъёмная температура при «реальном» пожаре (закрытые двери);

--среднеобъёмная температура при «реальном» пожаре (открытые двери);

--температура на внутренней (огневой) поверхности перекрытия при «реальном» пожаре (закрытые двери);

- температура на внутренней (огневой) поверхности перекрытия при «реальном» пожаре (открытые двери);

--температура арматуры при «реальном» пожаре (закрытые двери);

--температура арматуры при «реальном» пожаре (открытые двери);--критическая температура арматуры;

— - температура воспламенения электротехнических материалов

в проектах рассматриваемых АЭС пределов огнестойкости ограждающих строительных конструкций пожароопасных помещений и границ пожарных зон в основных зданиях АЭС показало, что:

- существует значительное отличие температурного режима «реального» пожара в помещениях АЭС от «стандартного» пожара [8];

- расчёт с использованием режима «стандартного» пожара не позволяет обеспечить требуемые пределы огнестойкости REI 150 для ограждающих конструкций пожарных отсеков при глубине залегания арматуры 20 мм на ЛАЭС-2;

- пожар, происходящий при закрытых дверях помещений, продолжается в течение диапазона времени 4,7^70,6 мин до выгорания кислорода до концентрации, меньшей низшего концентрационного предела горения, в зависимости от объёма помещения и вида горючих веществ и материалов;

- пожар, происходящий при открытых дверях помещений, продолжается в течение диапазона времени 27,0^113,7 мин до полного выгорания горючих веществ и материалов в зависимости от их вида и объёма помещения;

- в пожарной зоне гермообъёма реакторного здания выгорание пожарной нагрузки участка разгерметизации кабелей НГ происходит за 117 мин;

- эквивалентная продолжительность «реального» пожара, приведённого к «стандартному», составляет 9,4^60,3 мин, что существенно меньше требуемых пределов огнестойкости REI 120 ограждающих конструкций пожарных зон;

- максимальная температура арматуры для всех рассматриваемых наиболее опасных сценариев развития пожара находится в пределах 24,1^236,3 °С, что существенно меньше критического значения T = 500 °С;

- огнестойкость несущих ограждающих железобетонных конструкций помещений, пожарных зон и пожарных отсеков зданий для всех рассматриваемых наиболее опасных сценариев развития «реального» пожара больше требуемых пределов огнестойкости;

- распространение ОФП за пределы пожарных зон и пожарных отсеков (в том числе и через противопожарные двери и люки) не происходит через 180 мин от начала возгорания внутри пожарной зоны или отсека для АЭС «Аккую» и ЛАЭС-2, однако для Нововоронежской АЭС для предотвращения одновременного выхода из строя 1-го и 2-го каналов системы безопасности в реакторном здании на отметке +4,950 в коридоре необходимо установить две противопожарные перегородки с пределом огнестойкости EI 60 и противопожарными дверьми EI 60;

- система пассивной огнезащиты СПО-Э-11, используемая для герметизации кабельных коробов, обеспечивает предотвращение одновременного выхода из строя нескольких каналов систем безопасности;

- при пожаре в гермозоне давление не превышало 1,45 атм, что меньше предельного по условиям технологического процесса 2,4 атм.

Следовательно, при пассивной противопожарной защите для обеспечения требуемых пределов огнестойкости строительных конструкций и предотвращения одновременного выхода из строя нескольких каналов систем безопасности необходим в дополнение к принципу пожарного зонирования ряд дополнительных противопожарных мероприятий.

Проведённый анализ возможных наиболее опасных сценариев развития пожара на примере АЭС «Аккую» (Турция), ЛАЭС-2 и НВО АЭС-2 показал, что из-за существенного различия в объёмно-планировочных и конструктивных решениях основных зданий необходимо проводить расчёты огнестойкости ограждающих конструкций в условиях «реального» пожара для каждой атомной станции отдельно.

Полученные результаты могут быть использованы при анализе влияния пожаров на безопасный останов и расхолаживание реакторной установки энергоблоков атомных станций в соответствии с разделом 9 «Перечня мероприятий по обеспечению пожарной безопасности» проектной документации.

ЛИТЕРАТУРА

1. Томилин А. В. Проблемы определения пожарного риска для атомных электростанций // Пожарная безопасность. 2014. № 4. С. 95-101.

2. Микеев А. К., Пуцев Д. И., Томилин А. В., Борисов В. Н. Научно-технические разработки ВНИИПО в области обеспечения пожарной безопасности атомных электростанций // Пожарная безопасность. 2012. № 2. С. 89-93.

3. Матвеев А. В., Иванов М. В., Шевченко А. Б. Аналитическая модель системы управления пожарной безопасностью АЭС // Научно-технические ведомости СПбГПУ. Сер. Информатика. Телекоммуникации. Управление. 2010. № 6. С. 91-95.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

4. Томилин А. В. Проблемы определения пожарного риска для атомных электростанций // Пожарная безопасность. 2014. № 4. С. 95-102.

5. Пуцев Д. И. Пожарная безопасность атомных станций: автореф. дис. ... д-ра техн. наук: 05.26.03 / Пуцев Дмитрий Игоревич. М.: ФГБУ ВНИИПО МЧС России, 2011. 47 с.

6. Пузач С. В., Лебедченко О. С., ИщенкоА. Д., Фогилев И. С. Временной механизм воздействия опасных факторов пожара на персонал

АЭС и комплексная защита от них // Пожаровзрывобезопасность. 2017. Т. 26, № 8. С. 15-22. 001: 10.18322/РУБ.2017.26.08.15-24.

7. Андрюшин А. В., Аракелян Э. К., Будаев В. П., Дедов А. В., Дмитриев А. С. Энергобудущее. Перспективные технологии. Хрестоматия / под ред. А. В. Дедова. М.: Издательство МЭИ, 2018. 122 с.

8. Прогноз развития энергетики мира и России до 2040 года. М.: Институт энергетических исследований Российской академии наук, Аналитический центр при Правительстве Российской Федерации, 2014. 108 с.

9. Горбань Ю. И, Синельникова Е. А. Системы пожаротушения для защиты машинных залов ТЭЦ, АЭС и ГЭС: проблемы и решения // Алгоритм безопасности, 2017. № 3. С. 32-36.

10. Борисов В. Н., Пуцев Д. И, ТомилинA. B. Методика определения пожарных зон, влияющих на безопасность // Материалы XXII Международной научно-практической конференции «Актуальные проблемы пожарной безопасности». М.: ВНИИПО МЧС России, 2010. С. 32-38.

11. Борисов В. Н., Пуцев Д. И, Томилин А. В. Определение частоты возникновения пожара в выбранных пожарных зонах АЭС // Материалы XXII Международной научно-практической конференции

«Актуальные проблемы пожарной безопасности». М.: ВНИИПО МЧС России, 2010. С. 279-283.

12. Пузач С. В. Методы расчёта тепломассообмена при пожаре в помещении и их применение при решении практических задач по-жаровзрывобезопасности. М.: Академия ГПС МЧС России, 2005. 336 с.

13. Пузач С. В., Зернов С. И., Богатищев А. И., Карпов С. Ю. Расчёт фактических пределов огнестойкости строительных конструкций с учётом реальных параметров пожара, действий систем пожаротушения, механической вентиляции и дымоудаления (математическая модель и методика расчета). Саранск: Мордовское книжное издательство, 2004. 80 с.

14. Пузач С. В. Интегральные, зонные и полевые методы расчёта динамики опасных факторов пожара. Свидетельство об

официальной регистрации программы № 2006614238 в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам от 08.12.2006.

15. Пузач С. В. Определение огнестойкости строительных конструкций с учётом параметров реального пожара. Свидетельство об официальной регистрации программы № 2006614237 в Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам от 08.12.2006.

16. Ройтман М. Я. Пожарная профилактика в строительном деле. М.: ВИПТШ МВД СССР, 1975. 145 с.

Материал поступил в редакцию 13 января 2020 года.

Sergey PUZACH

Grand Doctor in Engineering, Professor

State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia

E-mail: [email protected]

Olga LEBEDCHENKO

PhD in Legal Sciences, Associate Professor

State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia

E-mail: [email protected]

Stanislav SIZUKHIN

State Fire Academy of EMERCOM of Russia, Moscow, Russia E-mail: [email protected]

SUBSTANTIATING PASSIVE FIRE PROTECTION TECHNOLOGY FOR THE MAIN BUILDINGS OF NUCLEAR POWER PLANTS WITH WATER-COOLED REACTORS BASED ON CALCULATING FIRE RESISTANCE OF ENCLOSING STRUCTURES

ABSTRACT

Purpose. The article is dedicated to substantiating passive fire protection technology for the main buildings of nuclear power plants (NPP) with water-cooled reactors based on calculating fire resistance loss of enclosing structures. There has been conducted the analysis of the most dangerous possible scenarios of fire spread at NPP by the example of the Akkuyu Nuclear Power Plant (Turkey), Leningrad Nuclear Power Plant-2 and Novovoronezh Nuclear Power Plant-2.

Methods. Deterministic methods of calculating fire resistance limits of enclosing structures of NPP main buildings have been used.

Findings. We have considered peculiarities of calculating fire resistance loss of protective structures of NPP main buildings compartments.

In all compartments a fire that occurs with doors closed continues for 4,7^70,6 minutes until oxygen burns out to a concentration below the lowest concentration limit of combustion. A fire that occurs with open doors continues for 27.0^117 minutes up to full burning out of combustible substances and materials.

The equivalent duration of a "real" fire brought to a "standard" is 9.4^60.3 minutes. Dangerous fire

factors do not spread outside the fire zones and fire compartments after 180 minutes from the start of the fire inside the fire zone or compartment for the Akkuyu NPP and Leningrad NPP-2, however, for Novovoronezh NPP in order to prevent the simultaneous failure of the 1st and 2nd safety system channels in the passage of the reactor building, it is necessary to install two fire walls with a fire resistance limit of EI 60.

Research application field. The research results can be applied in the analysis of the fire impact on safe shutdown and reactor shutdown cooling of NPP power units, which is included in section 9 of the "List of measures to ensure fire safety" of design documents.

Conclusions. In order to effectively implement the technology of passive fire protection for the NPP main buildings, in addition to fire zoning principle, it is necessary to develop a number of additional fire safety measures and their verification should be based on fire resistance calculation.

Key words: nuclear power plant, dangerous fire factors, passive fire protection, fire resistance.

REFERENCES

1. Tomilin A.V. Problems of determining fire risk for nuclear power plants. Pozharnaia bezopasnost (Fire safety), 2014, no. 4, pp. 95-101 (in Russ.).

2. Mikeev A.K., Putsev D.I., Tomilin A.V., Borisov V.N. Scientific-and-technical developments of VNIIPO in the field of fire safety of nuclear power plants. Pozharnaia bezopasnost (Fire safety), 2012, no. 2, pp. 89-93 (in Russ.).

3. Matveev A.V., Ivanov M.V., Shevchenko A.B. An analytical model of the fire safety management system of nuclear power plants. Nauchno-tekhnicheskie vedomosti SPbGPU. Ser. Informatika. Telekommunikatsii. Upravlenie (Scientific and technical Bulletin of the Saint Petersburg state pedagogical University. Computer science. Telecommunications. Management). 2010, no. 6, pp. 91-95.

4. Tomilin A.V. The issues of fire risk estimation for nuclear power plants. Pozharnaia bezopasnost (Fire safety). 2014, no. 4, pp. 95-102 (in Russ.).

5. Putsev D.I. Pozharnaia bezopasnost atomnykh stantsii [Fire safety of nuclear power plants: Abstract of PhD in Engin. Sci. diss.]. Moscow, FGBU VNIIPO of EMERCOM of Russia Publ., 2011, 47 p. (in Russ.).

6. Puzach S.V., Lebedchenko O.S., Ischenko A.D., Fogilev I.S. A temporary mechanism for the influence of dangerous fire factors on NPP personnel and comprehensive protection against them. Pozharovzryvobezopasnost (Fire and Explosion Safety), 2017, vol. 26, no 8, pp. 15-22 (in Russ.). DOI: 10.18322/PVB.2017.26.08.15-24

7. Andriushin A.V., Arakelian E.K., Budaev V.P., Dedov A.V., Dmitriev A.S. Energobudushchee. Perspektivnye tekhnologii [Energy future. Promising technology]. Moscow, Moscow Power Institute Publ., 2018, 122 p.

8. Forecast of the development of energy in the world and in Russia until 2040. Moscow, Institute for Energy Research of the Russian Academy of Sciences Publ., Analytical Center under the Government of the Russian Federation Publ., 2014. 108 p.

9. Gorban Yu.I., Sinelnikova E.A. Fire extinguishing systems for the protection of machine rooms of thermal power plants, nuclear power plants and hydroelectric power stations: problems and solutions. Algoritm bezopasnosti (The security algorithm), 2017, no. 3, pp. 32-36 (in Russ.).

10. Borisov V.N., Putsev D.I., Tomilin A.B. Metodikaopredeleniia pozharnykh zon, vliiaiushchikh na bezopasnost. Materialy XXII mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii "Aktualnye

28

© Puzach S., Lebedchenko O., Sizukhin S., 2020

problemy pozharnoi bezopasnosti" [Methodology for identifying fire zones affecting safety. Materials of the XXII International Scientific-Practical conference "Actual problems of fire safety"]. Moscow, VNIIPO of EMERCOM Publ., 2010. Pp. 32-38 (in Russ.).

11. Borisov V.N., Putsev D.I., Tomilin A.V. Materialy XXII mezhdunarodnoi nauchno-prakticheskoi konferentsii "Aktualnye problemy pozharnoi bezopasnosti" [Determining the frequency of fire in selected fire zones of nuclear power plants. Materials of the XXII International Scientific-Practical conference "Actual problems of fire safety"]. Moscow, VNIIPO of EMERCOM Publ., 2010. Pp. 279-283 (in Russ.).

12. Puzach S.V. Metody rascheta teplomassoobmena pri pozhare v pomeshchenii i ikh primenenie pri reshenii prakticheskikh zadach pozharovzryvobezopasnosti [Methods for calculating the heat and mass transfer in a fire at the premises and their application in solving practical problems Fire Safety]. Moscow, State Fire Academy of EMERCOM of Russia Publ, 2005. 336 p.

13. Puzach S.V., Zernov S.I., Bogatishchev A.I., Karpov S.Yu. Raschet fakticheskikh predelov ognestoikosti stroitel'nykh konstruktsii s uchetom realnykh parametrov pozhara, deistvii sistem

pozharotusheniia, mekhanicheskoi ventiliatsii i dymoudaleniia (matematicheskaia model' i metodika rascheta) [Calculation of the actual fire resistance limits of building structures taking into account real fire parameters, fire extinguishing systems, mechanical ventilation and smoke removal (mathematical model and calculation methods)]. Saransk, Mordovian book Publ., 2004. 80 p.

14. Puzach S.V. Integral zone and field methods for calculating the dynamics of dangerous fire factors. Certificate of official registration of the program. No. 2006614238 in the Federal Service for Intellectual Property, Patents and Trademarks of December 8, 2006 (in Russ.).

15. Puzach S.V. Determination of fire resistance of building structures taking into account the parameters of a real fire. Certificate of official registration of the program. No. 2006614237 in the Federal Service for Intellectual Property, Patents and Trademarks of December 8, / 2006 (in Russ.).

16. Roytman M.Ya. Pozharnaia profilaktika v stroitelnom dele [Fire prevention in the construction business]. Moscow, Higher Engineering Fire-Technical School of the Ministry of Internal Affairs of the USSR, 1975. 145 p. (in Russ.).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.