核电运维技术科研楼工艺需求分析
颜伟杰 陈铁 刘琛 张莉 唐涛
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颜伟杰 陈铁 刘琛 张莉 唐涛,. 核电运维技术科研楼工艺需求分析[J]. 核工业与技术,20239. DOI:10.12721/ccn.2023.16768.
摘要: 在我国国内电力市场发展逐步深化的背景下,我国近几年来在核电领域的开拓进取上也取得了飞跃式的成就。截至2023年4月,我国大陆地区商运核电机组达到56台,总装机容量为56944MW,仅次于美国、法国,位列全球第三。这使得核电运维技术的创新研究以及培养更多运维技术人员显得尤为重要。为了满足核电中长期运维技术创新与保障发展的需求,建设方进行了核电运行创新基地建设,本文针对该背景需求,对其工艺需求进行分析,包括核电运行技术研究与评估中心、检修技术研发中心、数字化技术研发中心等特色项目,以确保满足后续阶段设计建设需求。
关键词: 核电;运维技术;工艺需求分析
DOI:10.12721/ccn.2023.16768
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0 引言

随着全球能源需求的日益增长,全球气候变暖,核能作为安全、经济、高效的低碳清洁能源越来越受到世界各国的高度重视[1]。目前世界各国大体放缓了停滞核电发展的脚步,原因主要在于核电事故对于人类是灾难性的。但在我国经济建设持续深化的背景下,各个行业的用电量与日俱增[2],传统化石能源发电既无法完全满足我国的用电需要,也不符合现代发展的绿色潮流,核电技术成为我国发展的优选项。截至2023年4月,我国大陆地区商运核电机组达到56台,总装机容量为56944MW,仅次于美国、法国,位列全球第三[3]-[8]。为了保证核电厂安全运行和提升运行效率,需要加大核电运维技术的创新研究力度。

某核电运行创新基地以建立核电运行技术研究创新特色项目为建设目标,拟建设包含设计中心、维修中心、仿真中心和信息中心的核电运维技术科研楼。项目建成后可以满足2030年前建设方的核电运维技术创新与保障发展需求。核电运维技术科研楼子项作为项目建设主体,主要承担了模拟机调试、技术研发、仿真技术等重要科研功能。由于核电运维技术科研楼包含多种类型的功能房间,对功能房间梳理后进行工艺需求分析,合理安排功能布局,可以对楼内空间布局进行合理安排,更好的满足建设方的使用需求。

1 综述

为满足某核电运行创新基地中设计中心、维修中心、仿真中心和信息中心四个中心后续使用需要,在核电运维技术科研楼设置了相关科研试验室及配套设施。为保证项目建成后满足核电运维技术科研功能,针对核电运维技术科研楼工艺房间功能进行梳理分析,指导后续设计施工相关工作。

2 功能分析

该核电运维技术科研楼整体为流线型布局,地上部分共4层,分别在建筑的西侧、北侧、东北、东南、西南、南侧设置不同的出入口,主出入口设置在建筑中间。根据不同的科研生产要求,划分为设计中心、维修中心、仿真中心和信息中心四大中心。

2.1 设计中心功能分析

设计中心应具备开展材料老化及可靠性研究、核电厂构筑物耐久性相关实验以及核电设备故障机理与缓解实验的功能,对材料老化机理、故障发生机理以及缓解技术进行科学系统的研究,开展共性技术研究以及重大基础科研。

2.2 维修中心功能分析

维修中心应具备以下功能:研究设备可靠性相关技术、方法的功能,从而实现面向核电群厂的技术程序开发和优化、设备故障诊断、预测、失效分析以及维修优化等功能;开展压力容器堆本体、主泵、阀门等核岛关键设备检修技术研究的功能,主要是焊接工艺技术的研究与水下焊接技术的研究。

2.3 仿真中心功能分析

仿真中心应具备以下功能:承担新堆型仿真技术研究升级任务;进行DCS检修、数字核电等技术的培训与开发。

2.4 信息中心功能分析

开展国产系统研发、IoT领域开发、终端集成与应用、网络安全等课题及业务研究,包含:台式工作站、显示屏等设备。开展数字核电技术研究及相关产品的研制、调试、及成果展示等内容。

3 需求分析

3.1 总体要求分析

根据核电运维技术科研楼工艺房间不同的使用功能、设计标准,对核电运维技术科研楼重要科研间进行总体工艺分析。

3.1.1 一层房间需求分析

一层房间主要有构筑物耐久性评估实验室、模拟机调试中心等实验室,主要布局含有大设备或对载荷有高要求的房间。

表1  科研楼一层房间需求分析7.png

3.1.2 二层房间需求分析

二层房间主要分布有数据中心机房、智能研发实验室等实验室。由于机房内的机柜需要规整排放,故将机房布局在二层中心区域。

表2  科研楼二层房间需求分析8.png

3.1.3 三层房间需求分析

三层房间主要分布有材料微观分析实验室、仪控卡件实验室等实验室,功能相同房间较多,可以相同功能房间集中布置。

表3  科研楼三层房间需求分析9.png

3.1.4 四层房间需求分析

四层房间主要分布有模拟机调试大厅、远程运维实验室等实验室,相同功能房间进行集中布置。

表4  科研楼四层房间需求分析10.png

3.2 特殊功能需求分析

经梳理科研楼工艺条件,考虑工艺房间对特殊供电、空调、防火、防静电等特殊需求,形成特殊功能需求表,对特殊需求进行分析,也可供后续项目进行参考。

3.2.1 供电特殊需求分析

表5  科研楼特殊供电需求分析11.png

由上分析可知,涉及到服务器机柜及一些需要持续运行的设备布置的功能房间,在房间布置上需要考虑应急电源或两路市电的配置,以保证设备的可靠运行;在用电容量高、密度大的房间需要配置配电箱(柜),可以合理分配电能。

3.2.2 空调特殊需求分析

表6  科研楼空调特殊需求分析13.png

由上分析可知,除有明确的设计标准的涉及对温湿度有要求的功能房间需根据国家标准进行设计外,设置精密仪器的房间也需设置24小时空调或精密空调,以保证设备寿命及工作效率。

3.2.3 防火特殊需求分析

表7  科研楼防静电特殊需求分析14.png

由上分析可知,气体灭火除根据《建筑设计防火规范》进行设置外,根据功能房间实际使用情况(如存放不能使用水扑灭的易燃物、禁止水管穿越房间等),对气体灭火进行设置。

3.2.4 防静电特殊需求分析

表8  科研楼防静电特殊需求分析15.png

由上分析可知,在布置有含有静电敏感元件的设备的房间,需要考虑防静电布置,如铺设防静电地板或涂刷防静电涂料等,以保证设备的正常运行。

4 结论

本文通过对科研楼的各层房间工艺需求进行分析梳理,对总体要求及房间特殊需求分析,明确了相关房间工艺布置,总结了以下内容:

1、在工艺需求分析中,往往根据房间设备实际使用情况,对设备使用要求进行分析,来确定房间环境参数,进而确定对于空调、排风等的设置;

2、对于特种设备或精密仪器,往往都具有特殊需求,此时需要确定其需求类型,与房间功能布置一同考虑。

通过本文的分析,可以合理安排建筑中房间布局,合理利用空间,同时为后续项目建设提供相关参考。

[参考文献]

[1]. 曾哲峰.核电产业的发展现状与定位策略分析[J].集成电路应用,2022,39(06):240-241. Zeng Zhefeng. Analysis of the development status and positioning strategy of the nuclear power industry [J]. Integrated Circuit Applications, 2022, 39(06): 240-241.

[2]. 徐玉明.中国核电产业发展现状与未来[C]//.国际清洁能源产业发展报告(2018),2018:316-334+518-519. Xu Yuming. The development status and future of China's nuclear power industry [C]//. International Clean Energy Industry Development Report (2018)., 2018:316-334+518-519.

[3]. G.I. Toshinsky, O.G. Komlev, K.G. Mel’nikov. Nuclear power technologies at the stage of sustainable nuclear power development[J]. Progress in Nuclear Energy ,2011,53(7):782-787.