CN113936828A - 一种地下核电站烟羽应急处理区结构和处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种地下核电站烟羽应急处理区结构和处理方法，属于核电技术领域。该地下核电站烟羽应急处理区结构包括设置于山体外侧的常规岛和设置于山体中的核岛。常规岛包括电气厂房，核岛包括反应堆厂房洞室、辅助厂房洞室、低中放废物处置洞室、烟羽应急处置洞室和烟囱。低中放废物处置洞室与辅助厂房洞室连通，烟羽应急处置洞室与反应堆厂房洞室连通。电气厂房、反应堆厂房洞室和辅助厂房洞室依次间隔布置，烟羽应急处置洞室和低中放废物处置洞室均位于辅助厂房洞室背向反应堆厂房洞室的一侧，烟囱连通烟羽应急处置洞室和山体的顶部。能够在保证对事故应急处理的效果的同时，降低地下核电站的整体施工难度，减少施工周期和建造成本。
Description
技术领域
本发明涉及核电技术领域，特别涉及一种地下核电站烟羽应急处理区结构和处理方法。
背景技术
应急处理区是指为在核电站发生事故时能及时有效地采取保护公众的防护行动，事先在核电站周围建立的、制定了应急计划并做好应急准备的区域。一旦发生核事故，需要在应急处理区内进行应急准备，在应急干预的情况下便于迅速组织有效的应急响应行动，最大限度地降低事故对公众和环境可能产生的影响。其中烟羽应急处理区是针对核电站事故情况下放射性烟羽照射途径而建立的应急处理区，主要影响因素为事故早期气载放射性释放，其特点是事故后受影响十分迅速和剧烈，是核电站周围风险最大的区域，在事故时需要最迅速的响应。科学地制定出适宜的烟羽应急处理区大小关系到用于应急计划和准备的资金，执行各种应急防护措施所带来的风险、困难和代价，以及能否有效地保护公众的安全，烟羽应急处理区规划的研究具有重要意义。
在相关技术中，我国核电厂应急计划区的划分主要依照GB/T 17680.1-2008和GB18871-2002规定的剂量干预水平。考虑到反应堆热功率的大小，烟羽应急处理区应该设置在核岛核心区的反应堆厂房标定范围内，通常烟羽应急处理区设置的内区半径范围为3-5km，外区半径范围在7-10km。
相比于传统的地面核电站，考虑到具有天然的坚固实体屏障保护，对于外部自然灾害(飓风、海啸、洪水等)、人为灾害(恐怖袭击、武器攻击等)的防御能力更加优秀，现阶段的核电站的核岛厂房会更多的考虑置于山体深埋洞室中，而山体深埋式地下核电站往往需要对山体进行大范围挖掘以形成人工洞室。应急处理区的防护要求高，按照国家标准在山体中对用于设置烟羽应急处理区的洞室进行施工难度大，周期长，建造成本高。
发明内容
本发明实施例提供了一种地下核电站烟羽应急处理区结构和处理方法，将与核岛反应堆厂房连接的烟羽应急处理区与低中放废物处置场进行统一规划设计并建造在同一山体洞室中，在保证对事故应急处理的效果的同时，降低地下核电站的整体施工难度，减少施工周期和建造成本。技术方案如下：
第一方面，本发明实施例提供了一种地下核电站烟羽应急处理区结构，该地下核电站烟羽应急处理区结构包括：
设置于山体外侧的地面上的常规岛和设置于所述山体中的核岛，
所述常规岛包括电气厂房；
所述核岛包括设置于所述山体中的反应堆厂房洞室、辅助厂房洞室、低中放废物处置洞室、烟羽应急处置洞室和烟囱，所述低中放废物处置洞室通过交通隧洞与所述辅助厂房洞室连通，所述烟羽应急处置洞室通过泄压隧洞与所述反应堆厂房洞室连通，在水平方向上，所述电气厂房、所述反应堆厂房洞室和所述辅助厂房洞室依次间隔布置，所述烟羽应急处置洞室和所述低中放废物处置洞室均位于所述辅助厂房洞室背向所述反应堆厂房洞室的一侧，所述烟囱的一端与所述烟羽应急处置洞室连通，所述烟囱的另一端与所述山体的顶部连通。
可选地，所述低中放废物处置洞室包括低放废物处置洞室和中放废物处置洞室，所述低放废物处置洞室和所述中放废物处置洞室均与所述烟羽应急处置洞室连通。
可选地，所述交通隧洞包括第一运输隧洞和第二运输隧洞，所述辅助厂房洞室通过所述第一运输隧洞与所述低放废物处置洞室连通，所述辅助厂房洞室通过所述第二运输隧洞与所述中放废物处置洞室连通。
可选地，所述第一运输隧洞和所述第二运输隧洞中均设置有屏蔽门。
可选地，所述泄压隧洞的基础埋深大于所述交通隧洞的基础埋深。
可选地，所述烟囱中设置有多个过滤装置，所述多个过滤装置设置在所述烟囱的一端且沿所述烟囱的长度方向均匀间隔布置。
可选地，所述烟囱沿竖直方向布置。
可选地，所述地下核电站烟羽应急处理区结构还包括燃料厂房洞室、安全厂房洞室和连接厂房洞室，所述燃料厂房洞室、所述安全厂房洞室和所述连接厂房洞室以所述反应堆厂房洞室为中心呈环形布置，且均通过所述交通隧洞与所述反应堆厂房洞室连通。
可选地，所述地下核电站烟羽应急处理区结构还包括检修通道，所述检修通道的一端与所述连接厂房洞室连通，所述检修通道的另一端与所述常规岛连通。
第二方面，本发明实施例还提供了一种地下核电站烟羽应急处理方法，采用如前述第一方面所述的地下核电站烟羽应急处理区结构实现，其步骤包括：
建造设置于所述山体外侧的地面上的所述常规岛和设置于所述山体中的所述核岛；
在所述辅助厂房洞室背向所述反应堆厂房洞室的一侧设置所述烟羽应急处置洞室，并通过所述烟囱将所述烟羽应急处置洞室与所述山体的顶部连通。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
在水平方向上，位于常规岛的电气厂房以及位于核岛的反应堆厂房洞室、辅助厂房洞室和低中放废物处置洞室依次间隔布置，也即是低中放废物处置洞室位于山体岩层洞室，以及核岛的最里侧。同时，在辅助厂房洞室背向反应堆厂房洞室的一侧设置有烟羽应急处置洞室，烟羽应急处置洞室通过泄压隧洞与反应堆厂房洞室，并通过烟囱与山体的顶部连通。通过将烟羽应急处置洞室和低中放废物处置洞室均设置在核岛的最里侧，在进行核电站的土建规划施工时，可以将烟羽应急处置洞室和低中放废物处置洞室进行统一规划设计并建造在同一个整体的山体的洞室区域中。当反应堆厂房洞室中发生气载放射性释放事故时，可以通过泄压隧洞将事故工况产生的烟羽放射性物质集中向地中放废物处置洞室，多余的气体在经过处理后通过烟囱由山体的顶部排离核岛，起到泄压和收集放射性物质的作用，大幅度减少由核岛外泄的放射性物质。在保证对事故应急处理的效果的同时，减少了土建挖掘施工的工作量，降低了地下核电站的整体施工难度，减少施工周期和建造成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种地下核电站烟羽应急处理区结构的俯视结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种地下核电站烟羽应急处理区结构的结构剖视图；
图3是本发明实施例提供的一种地下核电站烟羽应急处理方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
在相关技术中，我国核电厂应急计划区的划分主要依照GB/T 17680.1-2008和GB18871-2002规定的剂量干预水平。考虑到反应堆热功率的大小，烟羽应急处理区应该设置在核岛核心区的反应堆厂房标定范围内，通常烟羽应急处理区设置的内区半径范围为3-5km，外区半径范围在7-10km。
相比于传统的地面核电站，考虑到具有天然的坚固实体屏障保护，对于外部自然灾害(飓风、海啸、洪水等)、人为灾害(恐怖袭击、武器攻击等)的防御能力更加优秀，现阶段的核电站的核岛厂房会更多的考虑置于山体深埋洞室中，而山体深埋式地下核电站往往需要对山体进行大范围挖掘以形成人工洞室。应急处理区的防护要求高，按照国家标准在山体中对用于设置烟羽应急处理区的洞室进行施工难度大，周期长，建造成本高。
图1是本发明实施例提供的一种地下核电站烟羽应急处理区结构的俯视结构示意图。图2是本发明实施例提供的一种地下核电站烟羽应急处理区结构的结构剖视图。如图1至图2所示，通过实践，本申请人提供了一种地下核电站烟羽应急处理区结构，包括设置于山体M外侧的地面上的常规岛1和设置于山体M中的核岛2。
其中，常规岛1包括电气厂房11。核岛2包括设置于山体M中的反应堆厂房洞室21、辅助厂房洞室22、低中放废物处置洞室23、烟羽应急处置洞室24和烟囱25。低中放废物处置洞室23通过交通隧洞3与辅助厂房洞室22连通，烟羽应急处置洞室24通过泄压隧洞4与反应堆厂房洞室21连通。在水平方向上，电气厂房11、反应堆厂房洞室21和辅助厂房洞室22依次间隔布置，烟羽应急处置洞室24和低中放废物处置洞室23均位于辅助厂房洞室22背向反应堆厂房洞室21的一侧。烟囱25沿竖直方向布置，烟囱25的一端与烟羽应急处置洞室24连通，烟囱25的另一端与山体M的顶部连通。
在本发明实施例中，核燃料在供给地下核电站的核岛2运行和退役过程中所产生的发射性核废物，主要包括活化金属废物、废树脂、废滤芯、放射性蒸发浓缩物等等。相比高放废物，其放射性总比活度所占份额很小，但体积却相对较大，需要进行合理的处理和处置。这部分中低放废物由反应堆厂房洞室21输送到辅助厂房洞室22中进行分拣、打包和暂存处理，之后通过交通隧洞3运输至低中放废物处置洞室23中进行最终处置。在水平方向上，位于常规岛1的电气厂房11以及位于核岛2的反应堆厂房洞室21、辅助厂房洞室22和低中放废物处置洞室23依次间隔布置，也即是低中放废物处置洞室23位于山体M岩层洞室，以及核岛2的最里侧。同时，在辅助厂房洞室22背向反应堆厂房洞室21的一侧设置有烟羽应急处置洞室24，烟羽应急处置洞室24通过泄压隧洞4与反应堆厂房洞室21，并通过烟囱25与山体M的顶部连通。通过将烟羽应急处置洞室24和低中放废物处置洞室23均设置在核岛2的最里侧，在进行核电站的土建规划施工时，可以将烟羽应急处置洞室24和低中放废物处置洞室23进行统一规划设计并建造在同一个整体的山体M的洞室区域中。当反应堆厂房洞室中发生气载放射性释放事故时，可以通过泄压隧洞4将事故工况产生的烟羽放射性物质集中向地中放废物处置洞室23，多余的气体在经过处理后通过烟囱25由山体M的顶部排离核岛2，起到泄压和收集放射性物质的作用，大幅度减少由核岛2外泄的放射性物质。在保证对事故应急处理的效果的同时，减少了土建挖掘施工的工作量，降低了地下核电站的整体施工难度，减少施工周期和建造成本。
示例性地，在本发明实施例中，将烟羽应急处置洞室24、低中放废物处置洞室23与地下核电站的核岛2进行统一规划、设计与建造，低中放废物处置洞室23可以在地下核电站洞室建造标准的基础上进行更严格的防渗排水设计，达到处置场300至500年的设计标准。每座地下核电站配置相应的低中放废物处置洞室23和烟羽应急处置洞室24，通过整体规划可以进一步节省设计建造成本。
可选地，低中放废物处置洞室23包括低放废物处置洞室231和中放废物处置洞室232，低放废物处置洞室231和中放废物处置洞室232均与烟羽应急处置洞室24连通。示例性地，在本发明实施例中，通过将烟羽应急处置洞室24利用排气管道或者隧洞与低放废物处置洞室231和中放废物处置洞室232进行相互连通，使该烟羽应急处置洞室24在处理排放反应堆厂房洞室21事故所产生的烟羽放射性物质的同时，还可以作为低中放废物处置洞室23中气载放射性物质的过滤和释放通道，从而可以取消原低放废物处置洞室231和中放废物处置洞室232中需要对应单独设置的气载放射性物质的处理和排放通道，进一步降低了地下核电站的整体施工难度，减少施工周期和建造成本。
示例性地，在本发明实施例中，烟羽应急处置洞室24可以采取筒仓型式，在非事故工况时也可作为低中放废物的整备和暂存区。
可选地，交通隧洞3包括第一运输隧洞31和第二运输隧洞32，辅助厂房洞室22通过第一运输隧洞31与低放废物处置洞室231连通，辅助厂房洞室22通过第二运输隧洞32与中放废物处置洞室232连通。示例性地，在本发明实施例中，通过采用相互独立的第一运输隧洞31和第二运输隧洞32分别与低放废物处置洞室231和中放废物处置洞室232连通。由反应堆厂房洞室21输送到辅助厂房洞室22中的中低放废物在进行分拣、打包后，低放废物通过第一运输隧洞31输送到对应的低放废物处置洞室231中，而中放废物通过第二运输隧洞32输送到对应的中放废物处置洞室232中。对于不同放射性种类的废物进行独立输送，方便依照国家标准进行对应的辐射防护处理，减少辐照危害，提高安全性。
可选地，第一运输隧洞31和第二运输隧洞32中均设置有屏蔽门33。示例性地，在本发明实施例中，通过在第一运输隧洞31和第二运输隧洞32中均设置一道气密屏蔽门33，在没有废物进行运输时处于常闭状态，避免低中放废物处置洞室23中的核废料对地下核电厂的其他部位产生辐照危害，进一步提高了安全性。
可选地，泄压隧洞4的基础埋深大于交通隧洞3的基础埋深。示例性地，在本发明实施例中，连通反应堆厂房洞室21和烟羽应急处置洞室24的泄压隧洞4相比用于运输中低放核废料的交通隧洞3基础埋深更低，通过独立的地下隧洞对事故产生的气载放射性物质进行输送，减少对核岛2内部其他的洞室和隧洞的放射性污染，进一步提高了安全性。
可选地，烟囱25中设置有多个过滤装置251，多个过滤装置251设置在烟囱25的一端且沿烟囱25的长度方向均匀间隔布置。示例性地，在本发明实施例中，进入烟羽应急处置洞室24中的气载放射性物质在进行处理后，多余的气体在经过烟囱25由山体M的顶部排出之前，还会经过多个过滤装置251的多重过滤，进一步对气体中的残余放射性物质进行过滤，避免污染外界环境。
可选地，烟囱25沿竖直方向布置。示例性地，在本发明实施例中，烟囱25采用沿竖直方向布置的方式直通烟羽应急处置洞室24和山体M的顶部，通过较大的高度差形成烟囱效应，最大程度的对反应堆厂房洞室21进行事故泄压，进一步提高了安全性。
可选地，地下核电站烟羽应急处理区结构还包括燃料厂房洞室26、安全厂房洞室27和连接厂房洞室28，燃料厂房洞室26、安全厂房洞室27和连接厂房洞室28以反应堆厂房洞室21为中心呈环形布置，且均通过交通隧洞3与反应堆厂房洞室21连通。示例性地，在本发明实施例中，相比于设置在地面上的核电站厂房，由于山体M内部洞室开挖围岩稳定的要求，地下各电站内各厂房之间间隔一定距离，分处于不同洞室内。燃料厂房洞室26、安全厂房洞室27和连接厂房洞室28围绕反应堆厂房洞室21呈环形布置且均通过交通隧洞3进行连通，在实现各自辅助地下核电站运作机能的基础上，保证土建施工稳定性，进一步减少施工周期和建造成本。
示例性地，在本发明实施例中，地下核电站在退役后，其核岛2中的各地下洞室进过改造后均可作为低中放废物处置场，接收退役废物以及周边核电厂的低中放废物。
可选地，地下核电站烟羽应急处理区结构还包括检修通道5，检修通道5的一端与连接厂房洞室28连通，检修通道5的另一端与常规岛1连通。示例性地，在本发明实施例中，位于常规岛1的电气厂房11位于山体M外侧的开阔平台处，作为常规运维阶段的运维操作场所，严格与核岛2的核心区隔离。常规岛1通过检修通道5与核岛2中的连接厂房洞室28连通，检修通道5同时作为电气通道，除预留电气通道外，检修通道5设置密闭装置，常规运维时处于常闭状态，设备检修时人员通过该检修通道5进入核岛2的核心区。
图3是本发明实施例提供的一种地下核电站烟羽应急处理方法的流程示意图。如图3所示，本发明实施例还提供了一种地下核电站烟羽应急处理方法，采用如图1至图2所示的地下核电站烟羽应急处理区结构实现，该方法的具体步骤如下：
S31，建造设置于山体M外侧的地面上的常规岛1和设置于山体M中的核岛2。
S32，在辅助厂房洞室22背向反应堆厂房洞室21的一侧设置烟羽应急处置洞室24，并通过烟囱25将烟羽应急处置洞室24与山体M的顶部连通。
在水平方向上，位于常规岛1的电气厂房11以及位于核岛2的反应堆厂房洞室21、辅助厂房洞室22和低中放废物处置洞室23依次间隔布置，也即是低中放废物处置洞室23位于山体M岩层洞室，以及核岛2的最里侧。同时，在辅助厂房洞室22背向反应堆厂房洞室21的一侧设置有烟羽应急处置洞室24，烟羽应急处置洞室24通过泄压隧洞4与反应堆厂房洞室21，并通过烟囱25与山体M的顶部连通。通过将烟羽应急处置洞室24和低中放废物处置洞室23均设置在核岛2的最里侧，在进行核电站的土建规划施工时，可以将烟羽应急处置洞室24和低中放废物处置洞室23进行统一规划设计并建造在同一个整体的山体M的洞室区域中。当反应堆厂房洞室中发生气载放射性释放事故时，可以通过泄压隧洞4将事故工况产生的烟羽放射性物质集中向地中放废物处置洞室23，多余的气体在经过处理后通过烟囱25由山体M的顶部排离核岛2，起到泄压和收集放射性物质的作用，大幅度减少由核岛2外泄的放射性物质。在保证对事故应急处理的效果的同时，减少了土建挖掘施工的工作量，降低了地下核电站的整体施工难度，减少施工周期和建造成本。
将常规运维区布置在常规岛1，也即是山体外侧的开阔平台，由于山体的屏蔽作用，事故工况下产生的放射性物质可通过泄压隧洞4排至烟羽应急处置洞室24，可确保放射性物质封闭于山体地下洞室内，从而取消场外应急计划区。电气厂房11等常规运维厂房布置在山体M外侧，可确保事故工况下运维人员免受放射性物质的危害。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。
以上所述仅为本发明的可选实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种地下核电站烟羽应急处理区结构，其特征在于，包括：
设置于山体(M)外侧的地面上的常规岛(1)和设置于所述山体(M)中的核岛(2)，
所述常规岛(1)包括电气厂房(11)；
所述核岛(2)包括设置于所述山体(M)中的反应堆厂房洞室(21)、辅助厂房洞室(22)、低中放废物处置洞室(23)、烟羽应急处置洞室(24)和烟囱(25)，所述低中放废物处置洞室(23)通过交通隧洞(3)与所述辅助厂房洞室(22)连通，所述烟羽应急处置洞室(24)通过泄压隧洞(4)与所述反应堆厂房洞室(21)连通，在水平方向上，所述电气厂房(11)、所述反应堆厂房洞室(21)和所述辅助厂房洞室(22)依次间隔布置，所述烟羽应急处置洞室(24)和所述低中放废物处置洞室(23)均位于所述辅助厂房洞室(22)背向所述反应堆厂房洞室(21)的一侧，所述烟囱(25)的一端与所述烟羽应急处置洞室(24)连通，所述烟囱(25)的另一端与所述山体(M)的顶部连通。
2.根据权利要求1所述的地下核电站烟羽应急处理区结构，其特征在于，所述低中放废物处置洞室(23)包括低放废物处置洞室(231)和中放废物处置洞室(232)，所述低放废物处置洞室(231)和所述中放废物处置洞室(232)均与所述烟羽应急处置洞室(24)连通。
3.根据权利要求2所述的地下核电站烟羽应急处理区结构，其特征在于，所述交通隧洞(3)包括第一运输隧洞(31)和第二运输隧洞(32)，所述辅助厂房洞室(22)通过所述第一运输隧洞(31)与所述低放废物处置洞室(231)连通，所述辅助厂房洞室(22)通过所述第二运输隧洞(32)与所述中放废物处置洞室(232)连通。
4.根据权利要求3所述的地下核电站烟羽应急处理区结构，其特征在于，所述第一运输隧洞(31)和所述第二运输隧洞(32)中均设置有屏蔽门(33)。
5.根据权利要求1所述的地下核电站烟羽应急处理区结构，其特征在于，所述泄压隧洞(4)的基础埋深大于所述交通隧洞(3)的基础埋深。
6.根据权利要求1至5任一项所述的地下核电站烟羽应急处理区结构，其特征在于，所述烟囱(25)中设置有多个过滤装置(251)，所述多个过滤装置(251)设置在所述烟囱(25)的一端且沿所述烟囱(25)的长度方向均匀间隔布置。
7.根据权利要求6所述的地下核电站烟羽应急处理区结构，其特征在于，所述烟囱(25)沿竖直方向布置。
8.根据权利要求1至5任一项所述的地下核电站烟羽应急处理区结构，其特征在于，所述地下核电站烟羽应急处理区结构还包括燃料厂房洞室(26)、安全厂房洞室(27)和连接厂房洞室(28)，所述燃料厂房洞室(26)、所述安全厂房洞室(27)和所述连接厂房洞室(28)以所述反应堆厂房洞室(21)为中心呈环形布置，且均通过所述交通隧洞(3)与所述反应堆厂房洞室(21)连通。
9.根据权利要求8所述的地下核电站烟羽应急处理区结构，其特征在于，所述地下核电站烟羽应急处理区结构还包括检修通道(5)，所述检修通道(5)的一端与所述连接厂房洞室(28)连通，所述检修通道(5)的另一端与所述常规岛(1)连通。
10.一种地下核电站烟羽应急处理方法，其特征在于，所述地下核电站烟羽应急处理方法采用如权利要求1至9任一项所述的地下核电站烟羽应急处理区结构实现，所述地下核电站烟羽应急处理区处理方法包括：
建造设置于所述山体(M)外侧的地面上的所述常规岛(1)和设置于所述山体(M)中的所述核岛(2)；
在所述辅助厂房洞室(22)背向所述反应堆厂房洞室(21)的一侧设置所述烟羽应急处置洞室(24)，并通过所述烟囱(25)将所述烟羽应急处置洞室(24)与所述山体(M)的顶部连通。
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