核電廠橫向多層電纜橋架火災分析方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及核電廠設計領域，特別是設及一種核電廠橫向多層電纜橋架火災分析 方法和系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 隨著中國城鎮(zhèn)化、現代化的發(fā)展，預計2030年全社會用電量將比現在增加一倍。 因此，要實現2030年前的碳排放指標，必須要大力發(fā)展包括核電在內的低碳清潔能源。到 2020年，中國核電裝機容量達到5800萬千瓦，在建容量達到3000萬千瓦W上。然而，安全 性和經濟性是制約核電發(fā)展的兩個主要因素。
[0003] 根據美國電力研究所巧lectric Power Research Institute)統(tǒng)計，1991年至 2008年間核電廠火災發(fā)生頻率為0. 14次/堆?年，法國EDF事件數據庫中與火災相關的事 件為2204件（1975-1995)，火災事故是核安全最重要的威脅之一。電纜是核電廠中最為普 遍的可燃物之一，1975年美國化owns Fenr核電廠因為電纜起火導致1號堆緊急冷卻系統(tǒng) 失效，經濟損失慘重，而且直接威脅到核安全。
[0004] 針對核電火災縱深防御原則，傳統(tǒng)的消防方案不具有靈活性和針對性。對此，美國 消防協(xié)會頒布了《NFPA-805》，首次提出將性能化防火標準應用到輕水堆的消防設計中。美 國核管理委員會發(fā)布的報告《NUREG-1824》中，對區(qū)域模型軟件進行了檢驗和驗證，結果顯 示區(qū)域模型軟件預測結果大多數都在實驗結果的不確定性范圍之內。因此，在核安全原則 的前提下，基于性能化原則進行定量的火災風險分析和評估，能在安全性、經濟性和針對性 上大幅提局。
[0005] 針對核電廠橫向多層電纜橋架火災的區(qū)域模型模擬中，火源的設置是一個很大的 挑戰(zhàn)。目前，普遍的處理方法是將橫向多層電纜橋架視作一個整體火源，忽視了橫向多層 電纜橋架內部單個電纜橋架之間燃燒的差別，過高的評估了火災初期電纜燃燒消耗的氧氣 量，導致錯誤的計算結果。因此，基于此類方法進行的橫向多層電纜橋架火災風險分析也是 不合理的。

【發(fā)明內容】

[0006]基于此，為解決現有技術中存在的問題，本發(fā)明提供一種核電廠橫向多層電纜橋 架火災分析方法及系統(tǒng)，在核電廠保守原則的前提下，更加合理和準確地評估核電廠橫向 多層電纜橋架火災危險性。
[0007] 為實現上述技術目的，本發(fā)明實施例采用如下技術方案：
[0008] -種核電廠橫向多層電纜橋架火災風險分析方法，包括如下步驟：
[0009] 獲取核電廠橫向多層電纜橋架火災初始火源特征信息；
[0010] 根據所述初始火源特征信息、橫向多層電纜橋架的幾何結構參數、電纜火焰縱向 蔓延速率W及電纜材料的特征參數，獲取核電廠橫向多層電纜橋架火災過程中各層電纜橋 架的實時熱釋放速率；
[0011] 根據所述初始火源特征信息W及各層電纜橋架的實時熱釋放速率，獲取受限空間 內的火災風險特征參數；
[0012] 將所述火災風險特征參數與量化指標進行對比，判定核電廠橫向多層電纜橋架火 災的風險。
[0013] W及一種核電廠橫向多層電纜橋架火災風險分析系統(tǒng)，包括：
[0014] 獲取模塊，用于獲取核電廠橫向多層電纜橋架火災初始火源特征信息；
[0015] 分層計算模塊，用于根據所述初始火源特征信息、橫向多層電纜橋架的幾何結構 參數、電纜火焰縱向蔓延速率W及電纜材料的特征參數，獲取核電廠橫向多層電纜橋架火 災過程中各層電纜橋架的實時熱釋放速率；
[0016] 模擬模塊，用于根據所述初始火源特征信息W及各層電纜橋架的實時熱釋放速 率，獲取受限空間內的火災風險特征參數；
[0017] 風險判定模塊，用于將所述火災風險特征參數與量化指標進行對比，判定核電廠 橫向多層電纜橋架火災的風險。
[0018] 本發(fā)明遵循核電廠的保守原則，在分析核電廠橫向多層電纜橋架的火災風險并對 其進行改造時，考慮橫向多層電纜橋架內部單個電纜橋架之間燃燒的差別，分別獲取電纜 橋架火災過程中各層電纜橋架的實時熱釋放速率，相對于傳統(tǒng)技術中將橫向多層電纜橋架 視作一個整體火源進行分析的方法，其準確度更高，能更合理地分析核電廠橫向多層電纜 橋架火災風險，為電纜橋架火災的防火設計提供有利支撐，保障核電廠的安全性，提高核電 建設的經濟性。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明實施例中一種核電廠橫向多層電纜橋架火災風險分析方法的流程 不意圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明實施例中提供的一種實時熱釋放速率的計算程序的流程示意圖；
[0021] 圖3為本發(fā)明實施例中通過CFAST模擬橫向多層電纜橋架火災發(fā)展過程的示意 圖；
[0022] 圖4為本發(fā)明實施例中一種核電廠橫向多層電纜橋架火災風險分析系統(tǒng)的結構 示意圖。
【具體實施方式】
[0023] 下面結合較佳實施例對本發(fā)明的內容作進一步詳細描述。
[0024] 如圖1所示，本實施例中提供一種核電廠橫向多層電纜橋架火災風險分析方法， 包括如下步驟：
[0025] S10獲取核電廠橫向多層電纜橋架火災初始火源特征信息；
[0026] S20根據所述初始火源特征信息、橫向多層電纜橋架的幾何結構參數、電纜火焰縱 向蔓延速率W及電纜材料的特征參數，獲取核電廠橫向多層電纜橋架火災過程中各層電纜 橋架的實時熱釋放速率；
[0027] S30根據所述初始火源特征信息W及各層電纜橋架的實時熱釋放速率，獲取受限 空間內的火災風險特征參數；
[0028] S40將所述火災風險特征參數與量化指標進行對比，判定核電廠橫向多層電纜橋 架火災的風險。
[0029]在一【具體實施方式】中，核電廠橫向多層電纜橋架火災初始火源特征信息包括初始 火源的面積、初始火源的位置、初始火源持續(xù)時間W及初始火源功率。該初始火源特征信息 根據相關標準獲取，例如，根據美國電力研究所巧lectric Power Institute)和核管理委 員會（Nuclear Regulatoir Commission)頒布的 NUREG/CR-6850《Fire PRA Methodology 化r Nuclear Power化cilities》，核電廠內橫向多層電纜橋架火災初始火源的面積為電纜 橋架寬度的平方，位于橫向多層電纜橋架的第一層中屯、處。
[0030] 獲取初始火源特征信息后，可根據所述初始火源特征信息、橫向多層電纜橋架的 幾何結構參數（包括電纜橋架寬度、各層電纜橋架之間的間隔、電纜橋架內電纜的數量等 參數）、電纜火焰縱向蔓延速率W及電纜材料的特征參數（包括電纜火橫向蔓延速度、單位 面積電纜的熱釋放速率、單位面積可燃物質量、電纜燃燒熱、可燃材料的質量分數、焦炭率 等常見特征參數），獲取核電廠橫向多層電纜橋架火災過程中各層電纜橋架的實時熱釋放 速率。在一種【具體實施方式】中，可通過如下公式進行計算；
[0037] 其中，t為時間山(t)為i層電纜橋架內正在燃燒的電纜長度；i為電纜層（i = 1，2. . . ) ;V。為電纜火橫向蔓延速度；h i為i層與i+1層電纜橋架之間的間隔；W為電纜橋架 寬度;Ai (t)為i層電纜橋架內著火面積；為單位面積電纜的熱釋放速率；免（〇為i層 電纜橋架熱釋放速率；At為電纜燃燒持續(xù)時間；m"。為單位面積可燃物質量；AH為電纜 燃燒熱；n為電纜橋架內電纜的數量；Yp為可燃材料的質量分數；0為焦炭率；m'為單位電 纜長度的質量。
[0038]而根據 NUREG/CR-6850 《Fire PRA Methodology for Nuclear Power 化cilities》，對于電纜火焰縱向蔓延速率，可作如下簡化設定：第一層電纜火焰引燃第二 層橋架內的電纜的時間為第一層電纜燃燒240秒后；第二層電纜火焰引燃第=層橋架內的 電纜的時間為第二層電纜燃燒180秒后；第=層電纜火焰引燃第四層橋架內的電纜的時間 為第=層電纜燃燒120秒后；第四層電纜火焰引燃第五層橋架內的電纜的時間為第四層電 纜燃燒60秒后；當火焰?zhèn)鞑ブ恋谖鍖雍螅鹧嬖陔娎|橋架之間的傳播時間間隔為60秒。
[0039] 依據上述公式（1)至公式化），結合NUREG/CR-6850中對于電纜火焰縱向蔓延速 率的簡化設定，可通過計算程序（例如圖2所示的計算程序）計算出核電廠橫向多層電纜 橋架火災過程中各層電纜橋架的實時熱釋放速率，然后根據各層電纜橋架的實時熱釋放速 率，通過模擬軟件仿真或其他方式獲取受限空間內的火災風險特征參數。
[0040] 在一種【具體實施方式】中，本實施例中采用雙區(qū)域模型軟件CFAST(Consolidate Fire And Smoke Transport)來模擬橫向多層電纜橋架火災發(fā)展過程。參照圖3所示，將初 始火源特征信息W及各層電纜橋架的實時熱釋放速率導入雙區(qū)域模型軟件CFAST的輸入 文件，作為雙區(qū)域模型計算的火源特征。通過雙區(qū)域模型軟件CFAST，量化計算受限空間內 的火災風險特征參數。在一種【具體實施方式】中，火災風險特征參數包括火源熱釋放速率、熱 煙氣層的溫度、煙氣層高度、目標物溫度變化、目標物所受熱通量等參數。通過預先設定的 量化指標，將各項火災風險特征參數與對應的量化指標進行對比，從而判定核電廠橫向多 層電纜橋架火災的風險。
[0041] 在對核電廠進行火災風險分析時，針對核電廠橫向多層電纜橋架火災的區(qū)域模型 模擬中，火源的設置是一個很大的挑戰(zhàn)。本發(fā)明遵循核電廠的保守原則，對于傳統(tǒng)技術中將 橫向多層電纜橋架視作一個整體火源進行分析的方法，在分析核電廠橫向多層電纜橋架的 火災風險并對其進行防火設計時，考慮橫向多層電纜橋架內部單個電纜橋架之間的差別， 分別獲取電纜橋架火災過程中各層電纜橋架的實時熱釋放速率，其準確度更高，能更合理 地分析核電廠橫向多層電纜橋架火災風險，為電纜橋架火災的防火設計提供有利支撐，保 障核電廠的安全性，提高核電廠建設的經濟性。
[0042] 本發(fā)明還提供一種核電廠橫向多層電纜橋架火災風險分析系統(tǒng)，下面給出該分析 系統(tǒng)的一個具體實施例。
[0043] 如圖4所示，本實施例中的核電廠橫向多層電纜橋架火災風險分析系統(tǒng)包括：
[0044] 獲取模塊10,用于獲取核電廠橫向多層電纜橋架火災初始火源特征信息；
[0045] 分層計算模塊20,用于根據所述初始火源特征信息、橫向多層電纜橋架的幾何結 構參數、電纜火焰縱向蔓延速率W及電纜材料的特征參數，獲取核