核電廠建筑防火性能化設(shè)計(jì)研究
核電廠建筑防火性能化設(shè)計(jì)研究
摘要 本文對(duì)美國(guó)頒布的關(guān)于核電廠內(nèi)建筑物消防性能化設(shè)計(jì)的文件進(jìn)行分析,探討建筑物火災(zāi)模擬的分析步驟,指出在應(yīng)用FDTS、CFAST、FDS等火災(zāi)模擬軟件時(shí)的注意事項(xiàng),并分析如何選擇火災(zāi)模擬軟件,最后對(duì)所構(gòu)建火災(zāi)模型的驗(yàn)證和有效性進(jìn)行分析。
關(guān)鍵詞 性能化設(shè)計(jì);火災(zāi)模擬、FDTS;CFAST、FDS
1 防火性能化設(shè)計(jì)
建筑防火“性能化”設(shè)計(jì)是對(duì)“處方式”防火設(shè)計(jì)的改進(jìn)!疤幏绞健狈阑鹪O(shè)計(jì)方法根據(jù)建筑物的使用類(lèi)型、層數(shù)、平面布置、高度、面積等情況,對(duì)照有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的條文中給定的消防設(shè)施的設(shè)置要求及設(shè)計(jì)參數(shù)和指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)。隨著大型建筑復(fù)雜化、多功能化,以及新材料、新技術(shù)和新的建筑結(jié)構(gòu)形式涌現(xiàn),傳統(tǒng)的“處方式”防火設(shè)計(jì)有很大的局限性。針對(duì)此缺陷改進(jìn)的“性能化”防火設(shè)計(jì)運(yùn)用消防安全工程學(xué)的原理和方法,根據(jù)總體目標(biāo)確定整個(gè)防火系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到的性能目標(biāo),并針對(duì)各類(lèi)建筑物的實(shí)際狀態(tài),應(yīng)用所有可能方法對(duì)建筑的火災(zāi)危險(xiǎn)和將導(dǎo)致的后果進(jìn)行定性、定量地預(yù)測(cè)和評(píng)估,以期達(dá)到最佳的防火設(shè)計(jì)方案和最好的防火保護(hù)。防火性能化設(shè)計(jì)方法廣泛地應(yīng)用于民用建筑,如超高層建筑、大型商場(chǎng)、地下建筑、大型娛樂(lè)游藝場(chǎng)所等。
國(guó)外許多公司、科研院所等機(jī)構(gòu)將防火性能化設(shè)計(jì)方法應(yīng)用到核電廠建筑廠房的防火設(shè)計(jì)中,編寫(xiě)火災(zāi)模擬軟件對(duì)核電廠放進(jìn)行定量化消防設(shè)計(jì),如法國(guó)電力公司EDF編寫(xiě)火災(zāi)模擬軟件MAGIC,美國(guó)國(guó)家標(biāo)注技術(shù)研究所(NIST)開(kāi)發(fā)火災(zāi)模擬軟件CFAST,美國(guó)核管會(huì)(NUREG)編寫(xiě)火災(zāi)定量化分析工具FDTs等,而且頒布多項(xiàng)有關(guān)防火性能化設(shè)計(jì)的文件,如NFPA-805,NFPA-806,NUREG-1805,NUREG-1824,NUREG-1934,NUREG-6850等。
2002年,美國(guó)消防協(xié)會(huì)頒布《NFPA-805》,首次將性能化防火標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用到輕水堆核電廠的消防中。2004年,美國(guó)消防協(xié)會(huì)在聯(lián)邦法規(guī)《10 CFR 50.48》中允許美國(guó)核電廠運(yùn)營(yíng)商自愿使用《NFPA-805》中的消防要求作為已有確定性消防需求的另一個(gè)選擇。
美國(guó)消防協(xié)會(huì)頒布了性能化消防國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《NFPA-806》,針對(duì)改進(jìn)型第二代核電站的建設(shè)和運(yùn)行所有階段,該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了風(fēng)險(xiǎn)已知/性能化防火改進(jìn)過(guò)程的最低需求。該標(biāo)準(zhǔn)定義核電廠消防相關(guān)術(shù)語(yǔ),縱深防御的基本需求(如性能化目標(biāo)和準(zhǔn)則),以及分析方法(火災(zāi)模擬定量化分析)等。
美國(guó)核管會(huì)開(kāi)發(fā)一種簡(jiǎn)單的、定量地火災(zāi)危害分析工具(FDTs),文件《NUREG-1805》給出此工具的使用說(shuō)明,用于評(píng)估可信火災(zāi)場(chǎng)景的可能性。這些評(píng)估的目的之一是判斷潛在火災(zāi)是否會(huì)對(duì)核電廠內(nèi)安全停堆構(gòu)件造成嚴(yán)重?fù)p壞。該工具已經(jīng)制作成Microsoft Excel?表格以便使用,它基于火災(zāi)動(dòng)力學(xué)原理,