核电厂主控制室声环境法规标准应用探讨

张 刚 程 波 梅世柏 张建波 王 岩

(深圳中广核工程设计有限公司，广东 深圳 518172)

0 引言

主控制室是核电厂的控制中枢，为确保核电厂在所有工况下安全有效地运行，必须为主控制室工作人员提供一个有利于其执行核电厂运行任务的工作环境。

室内工作环境由热环境(即室内温度、湿度、风速等)、光环境(即室内的采光和照明)、气环境(室内空气质量)以及声环境等多方面因素决定。根据相关学者对室内工作环境的“温度”、“湿度”、“通风”、“光线”以及“声环境”这五种环境因素的重要程度进行调查［1］，结果表明，“声环境”是仅次于“光线”的第二重要环境影响因素。2009 年，研究人员对某核电厂主控室操纵员进行了主控室环境相关问题问卷调查，结果显示“室内噪声控制”已成为操纵员最希望改进的问题［2］。

本文将通过国内外核电厂控制室声环境标准对比分析，结合核电厂的运行实际，对国内法规标准要求的合理性进行分析，供业内讨论参考。

1 主控制室声环境标准要求

核电厂主控制室声环境指标在国内外标准要求中均有不同，特别是环境噪声的要求，差异较大。

1.1 国内核电厂主控制室声环境标准要求

在HAF-J 0055《核电厂控制室设计的人因工程原则》中2.3 章节要求，控制室的声学设计应保证不妨碍操纵员之间的口头通信，听觉信号必须可用，并且能减轻操纵员的听力分散、烦躁和疲劳。为此要求:①环境噪声应不大于45 dB (A);②回声应限制在1 s以下。

根据GB/T 13630 -92《核电厂控制室的设计》中附录A6.2.2.3 要求，控制室的本底噪声应降至最低，应不超过45 dB(A)。

在EJ/T 638 -92《核电厂控制室综合体的设计准则》中4.1.5 章节要求，控制室的声学设计应保证控制室内具有许可的安静环境，使操纵员受噪声的干扰最小，使他们之间的语言联络不受干扰，音响信号容易辨别。为保证主要操作区域任意两操作员之间的口头联络，使用正常的或稍高的说话声能清晰易辨，控制室内的本地噪声不应超过45 dB(A)。控制室内的声学处理应注意吸音效果，使声音的回响时间不大于1 s。国内的法规标准对主控制室声环境的要求比较一致，即环境噪声不超过45 dB(A)，回声(回响时间)限制在1 s 以下。

1.2 欧美核电厂主控制室声环境标准要求

根据URD(美国核电用户要求文件)中4.7.6 章节要求，所有需连续进行日常工作的控制站，诸如主控制室、技术支持中心和应急操作设施，其环境噪声水平不能大于60 dB(A)。噪声是由在控制站安装设备的邻近处和电厂设备长期运行处发出。

根据NUREG -0700(《美国核管理委员会的技术文件》中12.1.2.5 章节要求，声环境设计应保证控制室内的人员交流不受影响，声音信号易于识别，尽量降低噪声引起的听力分散、烦躁或疲劳。背景噪声不应高于65 dB(A)，主控室的混响时间应限制在1s 以下。

根据EUR(欧洲核电用户要求)中2.10 章节要求，在主控室和技术支持中心，来自紧邻区域的安装设备以及长期运行的工厂设备的环境噪声不应超过50 dB(A)。在14 章节要求，办公室噪声不超过45 dB (A)，生产工地不超过60 dB(A)，现场整体噪声水平不超过55 dB(A)。

欧美的法规标准要求对主控制室声环境的要求不一致，以上标准的环境噪声要求分别为不大于60 dB(A)、65dB(A)、50 dB(A)，混响时间应限制在1 s 以下。

1.3 国内其他行业主控制室声环境标准要求

除了核电行业，其他诸如火电、化工等行业，均有对主控制室声环境的标准要求，各行业间的横向对比，可以对核电厂的工程设计起到一定的借鉴意义。

根据DL/T 5094 -2012《火力发电厂建筑设计规程》中3.3 章节要求，集中控制室、主控制室、通信室、计算机室、其他控制室的室内背景噪声限制值为60 dB(A)。

根据HG/T 20508 -2014《控制室设计规定》中2.3章节要求，中央控制室内噪声不应大于55 dB(A)。

在火电及化工行业，主控制室的环境噪声要求分别为不大于60 dB(A)、55 dB(A)。

2 国内外核电厂主控制室环境噪声

2.1 在运核电厂主控室噪声值

经调研，法国较新的已投入商运的N4 核电厂以及国内具有代表性的商运核电厂主控制室的平均噪声值均大于45 dB(A)，如表1 所示。

表1 在运核电厂主控制室噪声值Tab.1 Noise values in main control rooms of the nuclear power plants in service

其中，CPR1000 项目工程设计人员在核电厂主控制室设计中，投入大量人力物力，吸取国内在运核电机组经验反馈，不断优化各个项目，通过增加多项主动、被动降噪手段，使环境噪声降到50 dB(A)以内。

2.2 国际三代核电项目主控至室噪声设计值

目前，国际三代核电AP1000 及EPR 技术均未商运。查阅工程设计文件，可以了解其设计目标值。

表2 三代核电主控制室噪声设计值Tab.2 Designed noise values of main control rooms for the third generation nuclear power plants

3 主控制室环境噪声标准要求的探讨

3.1 环境噪声标准要求

我国著名声学家马大猷教授曾总结和研究了国内外现有的各类噪声的危害和标准，提出了三条建议:①为了保护人们的听力和身体健康，噪声的允许值为75 ～90 dB(A);②保障交谈和通信联络，环境噪音的允许值为45 ～60 dB(A);③对于睡眠时间，建议为35 ～50 dB(A)［3］。

3.2 环境噪声标准要求探讨

目前，国内已经商运的核电厂控制室噪声水平均未满足国内法规标准(环境噪声不超过45 dB(A))的要求。

查阅国内在运的核电厂相关资料，主控制室内噪声的来源主要为空调系统［2］。主控制室内的计算机、电子仪表等，对噪声的贡献都不明显。由于核电厂辐射防护的要求，主控制室要维持室内压力高于出入口房间的压力，故送风量相对较大，风压及风速较高，造成主控制室内环境噪声较大。相比于火电及化工行业，核电厂主控制室空调系统噪声更大，但火电及化工行业的主控室环境噪声要求不大于55 dB(A)。

欧美核电标准中，主控制室环境噪声最严格的要求为不大于50 dB(A)，且三代核电的设计目标值最低也为50 dB(A)。

室内人员交流的指定距离与背景噪声的关系［4］，如图1 所示。

图1 语言沟通距离与背景噪声的关系Fig.1 Relationship between verbal communication distance and background noise

根据图1 可知，在50 dB(A)的背景噪声环境下，满足正常沟通要求的对话距离最大约为5.5 m，如果对话者声音稍大，则对话距离可以达到9 m 左右。根据各在运电厂调研以及对三代核电项目设计方案的了解，核电厂正常运行时主控制室内操纵员之间的距离不会超过5 m，故只要核电厂主控制室内的背景噪声控制在50 dB(A)以下，就不会影响操纵员的正常交流。

在CPR1000 批量化建设中，经过国内工程设计的不断优化及验证，主控制室内的环境噪声可以控制在50 dB(A)以内。

经过国内外法规标准对比，并参考三代核电主控室的设计目标值和在运核电厂的经验反馈，笔者认为国内法规标准中，要求主控制室环境噪声不超过45 dB(A)的要求，对于实际工程设计难度过高。

3.3 部分标准描述正误探讨

在HAF-J 0055 及EJ/T 638 -92 中，要求主控制室内声音的回声(回响时间)在1 s 以下。在NUREG-0700 中，要求主控制室的混响时间应限制在1 s 以内。在标准使用过程中，“声音的回声(回响时间)在1 s 以下”这个要求一直让设计人员非常困惑。

回声是一种单一固定的反射声，它的强度和时差都大到足以和直达声区别开，并能分辨出音节。混响是指声音经过多次往复漫反射，包含多个不同角度、不同时间到达的混合反射声逐渐衰减形成，听者分辨不出其中的任何音节。回声是一种不连续的声音的重复，而混响则是一种连续淡出的声音［5］。混响时间是指混响衰减60 dB(A)后所需的时间，一定的混响对音质有利，混响时间过长，会使声音含混不清。回声则只能破坏音质，应绝对避免。

同时，查阅NUREG - 0700 的标准原文，“The acoustical treatment of the control room should limit reverberation time to 1 second or less ” ，其 中reverberation 在物理学中的解释为“混响”，但同时有“回声”的意思。

笔者推断，在HAF-J 0055 及EJ/T 638 -92 编写过程中，编者参考了NUREG - 0700，但是误将“reverberation”翻译为回声，从而导致了标准描述错误。此处正确的说法，应该是“声音的混响时间在1 s以下”。

4 结束语

良好的主控制室声环境有利于提高工作人员的舒适性，但国内法规标准中主控制室环境噪声不大于45 dB(A)的标准要求因工程实际的限制，难以实现。笔者建议将此标准要求修改为不超过50 dB(A)。对于标准中混淆“混响”与“回声”的错误，笔者建议尽快修改相应标准。

［1］ 杨志华.大型办公室的声环境与改善措施研究［J］.四川建筑科学研究，2014，40(4):357 -360.

［2］ 张刚.CPR1000 核电厂主控室噪声分析与控制［J］.核科学与工程，2011，31(2):97 -100.

［3］ 牛凤岐.噪声污染与计量检测［J］.中国计量，2010(3):39 -40.

［4］ NUREG - 0700. Rev. 2 Human - system interface design review guidelines［S］.

［5］ 朱慰中. 室内录音中回声和混响的处理［J］. 演艺科技，2011(8):24 -27.