CN109065192A - 一种反应堆厂房布置方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于核电厂厂房布置技术领域，具体涉及一种反应堆厂房布置方法，堆芯(1)位于设有人员设备闸门(10)的安全壳(8)的内部中心，在安全壳(8)内部，由通过溢流通道(6)连通的乏燃料水池(2)、内置换料水箱(7)所构成的非能动安全系统环绕布置在堆芯(1)周围；安全壳(8)内壁面上环向设置有集流装置(5)；事故工况下堆腔、乏燃料水池(2)蒸发的水分能够通过集流装置(5)从安全壳(8)流回乏燃料水池(2)继而进入内置换料水箱(7)，内置换料水箱(7)内的水通过重力使得堆芯(1)的堆腔保持淹没状态。该布置方法可减小核岛体积、简化换料原理流程，提高核电厂的安全性，降低核电厂造价，提高经济性。

Description

一种反应堆厂房布置方法

技术领域

本发明属于核电厂厂房布置技术领域，具体涉及反应堆厂房布置方法。

背景技术

目前已建成及在建的压水堆核电厂中，乏燃料水池一般有两种布置形式，乏燃料水池布置在安全壳的内部或临近反应堆厂房的燃料厂房内。当前三代机组的安全系统设计理念有“能动”安全系统、“非能动”安全系统和“能动+非能动”安全系统三种设计理念。“能动”安全系统设计的压水堆中乏燃料水池布置在安全壳内已有建成的范例——俄罗斯VVER机组，但目前尚无含“非能动”安全系统的乏燃料水池内置安全壳的设计。因此，十分有必要设计一种含非能动安全措施的乏燃料水池内置安全壳的布置方案，以保证和提高乏燃料水池内置于安全壳后反应堆厂房整体安全性，满足三代核电站的安全要求。

发明内容

针对现有技术的空白，本发明的目的是提供一种乏燃料水池内置于安全壳、同时具有非能动型安全系统的反应堆厂房的布置方法。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种反应堆厂房布置方法，堆芯位于设有人员设备闸门的安全壳的内部中心，其中，在所述安全壳内部，由通过溢流通道连通的乏燃料水池、内置换料水箱所构成的非能动安全系统环绕布置在所述堆芯周围；所述安全壳内壁面上环向设置有集流装置；事故工况下所述堆腔、乏燃料水池蒸发的水分能够通过所述集流装置从所述安全壳流回所述乏燃料水池继而进入所述内置换料水箱，所述内置换料水箱内的水通过重力使得所述堆芯的堆腔保持淹没状态。

进一步，所述安全壳内设有堆内构件存放池，以所述堆芯为中心，所述乏燃料水池和所述堆内构件存放池沿所述堆芯轴线布置在所述堆芯两侧，或所述乏燃料水池与所述堆内构件存放池布置在所述堆芯同侧。

进一步，所述内置换料水箱布置在所述堆芯和所述乏燃料水池一侧，位于所述人员设备闸门正下方。

进一步，所述乏燃料水池与所述内置换料水箱之间设置有容器装载井。

进一步，所述乏燃料水池和所述内置换料水箱之间设置有容器准备井；当所述乏燃料水池与所述堆内构件存放池位于所述堆芯同侧时，所述堆内构件存放池可以单独布置，也可以以所述容器准备井和所述内置换料水箱的形式存在。

进一步，所述安全壳内的空气通过所述安全壳与外界空气换热。

更进一步，事故工况下当所述乏燃料水池满溢时，所述乏燃料水池内的水依靠重力通过所述溢流通道进入内置换料水箱。

本发明的有益效果在于：

1.乏燃料水池与内置换料水箱之间设置有溢流通道，事故工况下堆腔蒸发的水蒸气在安全壳内壁面受冷凝结成水后沿壳内环壁面设置的集流装置汇流至乏燃料水池，满足乏燃料水池的补水，当乏燃料水池满溢时通过溢流通道排入内置换料水箱，内置换料水箱内的水则通过重力补充并保持堆腔淹没的状态，安全壳内空气通过安全壳与外界空气换热，最终热阱为大气环境，这种非能动安全措施大大提高了整个反应堆厂房各系统和物项安全性，完全满足更高的核电安全要求。

2.乏燃料水池内置于安全壳后，由于新、乏燃料组件装卸操作均在安全壳内实现，大大简化换料流程，并提高乏燃料水池抵御外部灾害的能力。

3.乏燃料水池内置于安全壳后，新燃料通过布置在操作大厅的人员设备闸门进入安全壳，利用安全壳内设置有环吊和装卸料机进行装卸料操作，取消了国内和国际上压水堆机组沿用已久的新、乏组件翻转机构、贯穿安全壳的燃料转运通道、燃料厂房的桥吊和装卸料机等设备设施，在提高安全性的同时节省了对相关设备的需求。

4.乏燃料水池内置于安全壳后，乏燃料水池直接与内置换料水箱相接，堆内构件存放池中无需设置燃料转运空间，而且堆内构件存放池深度减小也有利于壳内空间的充分利用；节省布置空间，有利于减小反应堆厂房体积。

5.乏燃料水池内置于安全壳后，由于不需要考虑燃料转运通道穿行安全壳，有利于需临近反应堆厂房布置的其他厂房的布置设计，减少了整个核岛的体积，同时也降低了核电厂造价，提高经济性。

附图说明

图1a、1b、1c是采用本发明具体实施方式中所述的反应堆厂房布置方法进行设置的反应堆厂房的俯视图；

图2是图1a的A-A向剖视图；

图中：1-堆芯，2-乏燃料水池，3-容器装载井，4-容器准备井，5-集流装置，6-溢流通道，7-内置换料水箱，8-安全壳，9-堆内构件存放池，10-人员设备闸门。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

本发明提供的本发明所述的反应堆厂房布置方法，其相关布置情况如下：

如图1a所示，以堆芯1为中心，非能动安全系统设置在安全壳8内部，且环绕布置在堆芯1周围。非能动安全系统包括乏燃料水池2、内置换料水箱7以及连通乏燃料水池2、内置换料水箱7的溢流通道6，还包括环向设置在安全壳8内壁面上的集流装置5。事故工况下堆腔、乏燃料水池2蒸发的水分能够通过集流装置5从安全壳8流回乏燃料水池2继而进入内置换料水箱7，内置换料水箱7与堆芯1的堆腔连通(在事故工况下才保持连通)，内置换料水箱7内的水通过重力使得堆芯1的堆腔保持淹没状态。

内置换料水箱7位于人员设备闸门10正下方，布置在堆芯1和乏燃料水池2的一侧。

乏燃料水池2布置在安全壳8内部平面的0°位置。

容器装载井3的设置靠近乏燃料水池2，位于乏燃料水池2和内置换料水箱7之间。

容器准备井4设置在乏燃料水池2和内置换料水箱7之间；当所述乏燃料水池2与堆内构件存放池9位于堆芯1同侧时，所述堆内构件存放池9可以单独布置(如图1b所示)，也可以所述容器准备井4和内置换料水箱7的形式存在(如图1c所示)。

集流装置5是一个环形流道，设置在安全壳8内环内壁面上，与乏燃料水池2连通，集流水沿预设的流道集流进入乏燃料水池2；乏燃料水池2与内置换料水箱7之间设置有溢流通道6，事故工况下堆腔蒸发的水蒸气在安全壳8内壁面受冷凝结成水后沿壳内环壁面设置的集流装置5汇流至乏燃料水池2，当乏燃料水池2满溢时通过溢流通道6排入内置换料水箱7，内置换料水箱7内的水则通过重力补充并保持堆腔淹没的状态，壳内空气通过安全壳8与外界空气换热，最终热阱为大气环境。

安全壳8内还设有堆内构件存放池9，布置乏燃料水池2的相反方向；堆内构件存放池9与容器准备井4的深度相当。

上述布置方法中，图1a所示的乏燃料水池2、容器装载井3、堆芯1、堆内构件存放池9呈180°布置(其余空间布置安全壳内其他物项)，容器准备井4及内置换料水箱7位于上述物项同一侧，其中容器准备井4被乏燃料水池2、容器装载井3和堆芯1包围；图1b所示的乏燃料水池2和堆内构件存放池9布置在堆芯同侧，容器装载井3和容器准备井4被乏燃料水池2、堆内构件存放池9和内置换料水箱7包围；图1c所示的堆内构件存放池9以容器准备井4和内置换料水箱7的形式存在，换料时堆内构件存放于容器准备井4和内置换料水箱7中。

事故工况下乏燃料水池2的非能动安全补水循环流程如下(如图2所示)：内置换料水箱7的水受重力沿管线淹没堆腔→乏燃料水池2及堆腔水受热蒸发→水蒸气在安全壳8内壁面受冷凝结→凝结水沿壳内壁面流道5汇集补充乏燃料水池2失水→乏燃料水池2满溢后，凝结水先进入乏燃料水池2再沿溢流管线6进入内置换料水箱7→内置换料水箱7的水受重力沿管线淹没堆腔。

本发明所提供的乏燃料水池2内置于安全壳的非能动型反应堆厂房的布置方法，由于将乏燃料水池2内置于安全壳，新、乏燃料组件装卸操作均在安全壳8内实现，可大大简化换料原理流程；新燃料运进安全壳8则通过布置在操作大厅的人员设备闸门10转运，利用安全壳8内设有的环吊和装卸料机进行燃料操作，国内及国际上压水堆常用的新、乏组件翻转机构、贯穿安全壳的燃料转运通道、燃料厂房内的装卸料机、专用桥吊等设备可取消，从而可节省对相关设备的需求；乏燃料水池直接与换料水池相接，构件池中无需设置燃料转运空间，从而节省布置空间，有利于减小核岛体积；同时由于不需要考虑燃料转运通道穿行安全壳，有利于核岛中其他厂房的布置设计。

本发明所述的装置并不限于具体实施方式中所述的实施例，本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围。

Claims (7)

1.一种反应堆厂房布置方法，堆芯(1)位于设有人员设备闸门(10)的安全壳(8)的内部中心，其特征是：在所述安全壳(8)内部，由通过溢流通道(6)连通的乏燃料水池(2)、内置换料水箱(7)所构成的非能动安全系统环绕布置在所述堆芯(1)周围；所述安全壳(8)内壁面上环向设置有集流装置(5)；事故工况下所述堆腔、乏燃料水池(2)蒸发的水分能够通过所述集流装置(5)从所述安全壳(8)流回所述乏燃料水池(2)继而进入所述内置换料水箱(7)，所述内置换料水箱(7)内的水通过重力使得所述堆芯(1)的堆腔保持淹没状态。

2.如权利要求1所述的反应堆厂房布置方法，其特征是：所述安全壳(8)内设有堆内构件存放池(9)，以所述堆芯(1)为中心，所述乏燃料水池(2)和所述堆内构件存放池(9)沿所述堆芯(1)轴线布置在所述堆芯(1)两侧，或所述乏燃料水池(2)与所述堆内构件存放池(9)布置在所述堆芯(1)同侧。

3.如权利要求2所述的反应堆厂房布置方法，其特征是：所述内置换料水箱(7)布置在所述堆芯(1)和所述乏燃料水池(2)一侧，位于所述人员设备闸门(10)正下方。

4.如权利要求3所述的反应堆厂房布置方法，其特征是：所述乏燃料水池(2)与所述内置换料水箱(7)之间设置有容器装载井(3)。

5.如权利要求3所述的反应堆厂房布置方法，其特征是：所述乏燃料水池(2)和所述内置换料水箱(7)之间设置有容器准备井(4)；当所述乏燃料水池(2)与所述堆内构件存放池(9)位于所述堆芯(1)同侧时，所述堆内构件存放池(9)可以单独布置，也可以以所述容器准备井(4)和所述内置换料水箱(7)的形式存在。

6.如权利要求1所述的反应堆厂房布置方法，其特征是：所述安全壳(8)内的空气通过所述安全壳(8)与外界空气换热。

7.如权利要求1所述的反应堆厂房布置方法，其特征是：事故工况下当所述乏燃料水池(2)满溢时，所述乏燃料水池(2)内的水依靠重力通过所述溢流通道(6)进入内置换料水箱(7)。