核電站地震次生火災的撲救與防護

呂雪峰，張 鑫

（華北電力大學，北京 102206）

地震次生火災是指由地震直接或間接引發(fā)的火災，它是由于地震造成地面、廠區(qū)建筑和生命線系統(tǒng)等破壞而導致的連鎖性災害。從諸多震例看[1]，地震次生火災是大地震后的伴隨物，危害極大。1906年，美國舊金山地震引起50多起火災，燒毀街巷521條，房屋28188幢，燒死400人[2-3]。1923年，日本關東地震，橫濱市引發(fā)200多起火災，燒毀五分之四的房屋；東京市引發(fā)136起火災，燒毀45萬戶房屋，燒死5.6萬余人[4]。1995年，日本兵庫縣地震，致使神戶縣發(fā)生419起火災。1975年，我國海城地震，引發(fā)60起火災。1976年，我國唐山地震，致使唐山市發(fā)生大型火災5起；天津市發(fā)生火災38起。

由于核電站的特殊性，核電站發(fā)生火災遠比一般火災危害大，除了會造成人員傷亡、經(jīng)濟損失嚴重外，還可能有放射性污染。雖然核電站選址時已充分考慮地震因素，并且在設計、施工階段也充分進行了抗震考慮，但不能保證核電站所在地區(qū)不會發(fā)生地震或發(fā)生地震概率極小。2007年，日本柏崎刈羽核電站變電設施就因地震引起火災。我國是地震災害多發(fā)國家，除海城和唐山大地震外，2008—2010年，相繼發(fā)生了“5·12”汶川大地震和“4·14”玉樹大地震。因此，地震次生火災應作為核電站重點防御的災種。

目前，國內(nèi)外“地震次生火災”的研究對象基本為城市，直接針對核電站地震次生火災的相關研究幾乎沒有。隨著越來越多核電站的建成投產(chǎn)，以及社會公眾對核電站能源供應的依賴性加大，開展核電站地震次生火災研究變得更加重要與緊迫。本文將分析核電站地震次生火災特性，討論核電站地震次生火災的撲救和應注意的事項，為完善核電站消防預案提供參考和借鑒。

1 火災發(fā)生特性

1.1 起火原因

強震導致核電站中各種潛在起火源翻倒、墜落、毀壞，建筑物破壞，從而誘發(fā)火災，這是核電站發(fā)生地震次生火災的基本原因。

（1）潛在起火源

潛在起火源在地震作用之下起火是核電站地震次生火災的直接原因。如地震導致氫氣管道或發(fā)電機氫氣冷卻系統(tǒng)泄漏引起火災，地震使核電站電氣設備短路、斷路引燃可燃物質(zhì)，地震致使核電站內(nèi)的油類易燃易爆品泄漏、摩擦碰撞失火，地震致使核電站內(nèi)化學用品從管道容器中脫出或流出，發(fā)生自燃或摩擦起火等。

（2）建筑物破壞

核電站內(nèi)建筑物被地震破壞是核電站地震次生火災的間接原因。在地震作用下，建筑物倒塌或產(chǎn)生較大位移變形，致使?jié)櫥?、動力油管道拉裂，一旦遇到明火或者高溫、高壓蒸汽便會起火，甚至爆炸。另外，倒塌建筑物覆蓋住氫氣等易燃易爆氣體的泄漏，不易被人察覺，一旦存在火源（例如震后電力恢復使短路線路激發(fā)火星）或氫氣積累到一定濃度，便引發(fā)起火。

1.2 影響因素

影響核電站地震次生火災發(fā)展的主要有時間、氣象和人為等因素。

（1）時間因素

時間是影響核電站地震次生火災的關鍵因素，包括發(fā)震季節(jié)和時刻。季節(jié)不同，核電設備工作狀態(tài)也不同，在冬季用電低谷，核電站不少輔助設備處于停運或檢修狀態(tài)，這會大幅度減少核電站中潛在的起火源。如果發(fā)震時刻正值工作日上班時刻，一旦發(fā)生地震次生火災，消防人員和在職員工能及時滅火，就可以抑制火災發(fā)展；如果發(fā)震時刻在深夜，值班的工作人員和消防人員少，將不利于火災撲滅。

（2）氣象因素

氣象因素是影響核電站地震次生火災的重要因素，相比于陰雨、濕潤、寒冷、無風的天氣，晴朗、干燥、炎熱、風大天氣起火的危險度大得多。地震后常伴隨有惡劣天氣，影響救援隊伍行動，同時核電站多處于海邊，陸地與海水的溫差作用導致較強的熱對流，易產(chǎn)生風，不利于火災的撲救。

（3）人為因素

人為因素是核電站地震次生火災中容易被忽略的影響因素。在地震起火中，人起到消極和積極兩個相反的作用。消極作用表現(xiàn)在地震發(fā)生時，人們驚慌“逃震”，不但沒有把自己當做消防人員積極投入到救火中去，反而起到很大的消極作用。積極作用表現(xiàn)在地震之后，未受傷人員發(fā)現(xiàn)火源，及時采取措施進行撲救，致使微小火源不至于釀成大面積的火災。

1.3 火災特點

雖然核電站地震次生火災同民事火災一樣都會造成嚴重損失，但它們之間存在極大差異，核電站地震次生火災發(fā)展有其自身顯著特性。

（1）多處同時起火

地震發(fā)生后，核電站廠區(qū)、廠房內(nèi)將會出現(xiàn)多處同時起火，起火點遍及核電站整個受災區(qū)，形成復雜的火災局面。

（2）震后陸續(xù)起火

震后一段時間內(nèi)，廠區(qū)內(nèi)會陸續(xù)出現(xiàn)起火事件，這與災后設備恢復(特別是電力設施恢復)、余震和飛火等密切相關。

（3）火勢蔓延快

地震會破壞消防系統(tǒng)，削弱核電站自身的消防力，核電站地震次生火災常常是在不受控制的情況下大面積蔓延，遭遇核電站內(nèi)的大型儲油罐、應急柴油罐和儲氫罐，容易形成爆炸性火災，火勢蔓延非常迅速。

（4）滅火難度大

地震造成地形和地貌巨大變化、建筑物大量倒塌、道路堵塞，形成了特殊、復雜的火災現(xiàn)場，這種災害現(xiàn)場會大大增加搶險救火的困難。由于地震對火災撲救所需設施的破壞，用于救火的水源、照明、通訊等都可能成為問題，提高了火災撲救的難度。

（5）引發(fā)核事故

地震自身就有可能破壞核電站的三重屏障，緊接著發(fā)生的地震次生火災更能造成放射性屏障的毀壞甚至徹底失效，引起放射性物質(zhì)的外泄，這是核電站地震次生火災區(qū)別于民事火災的根本特點。

2 火災撲救原則

核電站消防預案分核電站自身滅火預案和公安消防部隊參與核電站滅火救援預案兩種。為了在最佳時機撲救火災，爭取把火災撲滅于初期階段，核電站地震次生火災的撲救應主要考慮核電站自身的滅火預案，撲救原則如下。

（1）先重點，后一般

核電站地震次生火災的最大危險就是破壞核安全功能（安全停堆、余熱排出、放射性物質(zhì)包容），因此，核電站地震次生火災的撲救重點是核安全相關系統(tǒng)。為避免核安全相關系統(tǒng)失效，滅火前可啟動核安全系統(tǒng)應急措施實現(xiàn)安全停堆。當核安全系統(tǒng)已遭破壞造成放射性物質(zhì)泄漏，滅火救援行動應以控制放射性物質(zhì)泄漏和疏散危險區(qū)域人員為主，在放射性物質(zhì)泄漏能夠被有效控制的前提下再開展滅火行動。

（2）先隔離，后撲滅

當火災發(fā)生在核安全相關防火區(qū)內(nèi)時，首先應考慮隔離核安全系統(tǒng)，在保障核安全系統(tǒng)正常情況下完成滅火任務，確保在緊急情況下能實現(xiàn)安全停堆。當火災發(fā)生在與核安全無關的防火區(qū)內(nèi)時，首先要考慮隔離具有火災危險介質(zhì)特性的氫氣、液體油、電氣等系統(tǒng)，然后再實施滅火，以免這些系統(tǒng)發(fā)生火災事故，造成火勢進一步蔓延和擴大，給火災撲救工作帶來更大困難。

（3）急檢修，勤巡邏

地震致使核電站許多設備處于異常狀態(tài)，震后陸續(xù)起火是地震次生火災的一大突出特點。因此，撲滅核電站地震次生火災后，要迅速組織人員對核電站油罐、氣罐、輸油和輸氣管道、用電設備和電氣線路進行檢查、搶修。對地震時“滲”、“漏”、“流”和擴散出危險品的地區(qū)，要馬上設置警戒，嚴密控制火源火種及行人車輛接近。對要害部位要設專人看守和巡邏，發(fā)現(xiàn)火情及時報告。

3 應注意的事項

考慮核電站地震次生火災的突發(fā)性和復雜性，撲救和預防核電站地震次生火災還應注意以下事項：

（1）提高防火系統(tǒng)抗震等級

核電站內(nèi)裝設的氣壓水噴淋系統(tǒng)、霧化噴頭滅火系統(tǒng)、泡沫噴射系統(tǒng)和分布在走廊、樓梯間及設備室的消火栓是撲滅核電站火災最直接有效的工具。但是地震使核電站內(nèi)的各種防滅火保護系統(tǒng)遭到不同程度損壞，喪失其應有功能[5]。據(jù)神戶和大阪市消防部門對1995年神戶大地震中建筑防火保護系統(tǒng)的損傷調(diào)查[6]，地震中建筑防火保護系統(tǒng)遭受嚴重損傷，尤其是自動噴淋系統(tǒng)和防火門，損傷比例分別達40.8%和30.7%。因此，應提高核電站防滅火保護系統(tǒng)的抗震等級。

（2）加強核電站消防隊伍建設

核電站一般離市區(qū)較遠，正常情況下城市專業(yè)消防隊伍到達核電站都需要一定的時間，在震后通訊中斷、交通堵塞情況下，更會拖延火災報警時間、延遲消防隊伍到達，因此地震次生火災的撲救首先應依靠核電站自身的消防能力。目前，核電站雖有消防值班人員，部分核電站如秦山三期有消防隊伍[7]，但是人員的專業(yè)程度、配置數(shù)量和消防設施相對城市專業(yè)消防隊來說，有不小的差距，應加強核電站消防隊伍建設。

（3）開展減災科普宣傳活動

核電站地震次生火災起火原因復雜，光靠專業(yè)應急救援隊伍還不夠，必須有廣大職工參與。所以，應扎扎實實地搞好宣傳，普及核電站地震次生火災的科學知識，使廣大職工了解和掌握震前、震時、震后的防震、避震和火災防救知識，舉行有廣大職工參加的模擬實地防火救災演習，提高群眾綜合防震意識和能力，一旦發(fā)生地震次生火災，能夠從容應震，同時迅速撲救火災。

4 結(jié)束語

地震次生火災是核電站重點防御災種，考慮核電站的特殊性，本文根據(jù)核電站地震次生火災的起火原因和發(fā)展特點，提出核電站地震次生火災的撲救原則，并討論撲救和預防核電站地震次生火災應注意的事項，對完善核電站消防預案有一定的參考和借鑒價值。

[1]張寶紅，陳宏德.地震火災事例調(diào)查[J].自然災害學報，1994，3（4）：39-40.（ZHANG Bao-hong，CHEN Hong-de.Case Survey for Earthquake Fire[J].Journal of Natural Disasters，1994，3（4）：39-40.）

[2]王國權(quán)，馬宗晉，周錫元，等.國外幾次震后火災的對比研究[J].自然災害學報，1999，8（3）.（WANG Guo-quan，MA Zong-jin，ZHOU Xi-yuan，et al.Comparative Study for Several Post-earthquake Fire Disasters Abroad[J].Journal of Natural Disasters，1999，8（3）.）

[3]Berkeley Seismological Laboratory[N].Where Can I learn more about 1906 Earthquake，2003-3-1.

[4]Kanai K.Enginering Seismology[M].University of Tokyo Press，Tokyo，1983.

[5]Kobe City Fire Department.Investigation report on damages to fire protection systems caused by the Hanshin—Awaji Earthquake in Kobe，1995.

[6]神戶市消防局.阪神一淡路大震災における火災狀況，神戶市域.神戶市防災安全公社／東京法令出版株式會社，1996.

[7]董希琳.核電廠消防安全和事故應急[M].北京：原子能出版社，1999.（DONG Xi-lin.Safety and Accident Emergency Preparedness for Nuclear Power Plant Fire Protection，Beijing：Atomic Energy Press，1999.）