CN114864114A - 一种高温气冷堆模组的布置结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高温气冷堆模组的布置结构，包括反应堆厂房，及为反应堆厂房配套的核辅助厂房、电气厂房和主控制室；反应堆厂房内布置有两个独立的、相同的高温气冷堆核蒸汽供应系统模块。在本方案中，将包含有两个高温气冷堆核蒸汽供应系统模块的高温气冷堆模组作为一个标准化产品，可根据市场需求任意组装成一型号机组，在确保每个高温气冷堆核蒸汽供应系统模块具备独立的、相同的固有安全特性的前提下，使得多个标准化模组可独立运维、轮流停堆检修，适用于各类石化园区对高温高压工业蒸汽长期、连续、稳定供应的需求；而且灵活组合多个高温气冷堆模组，可适用于不同的负荷容量、厂址条件和建设规模。

Description

一种高温气冷堆模组的布置结构

技术领域

本发明涉及核岛设计技术领域，特别涉及一种高温气冷堆模组的布置结构。

背景技术

石化产业是仅次于钢铁产业的第二大耗能产业，在“碳达峰”、“碳中和”背景下，石油和化学工业作为煤炭消耗和CO₂排放大户，后续的发展正面临异常严峻的挑战。高温气冷堆核蒸汽供应系统可以提供高品质工艺热和多种参数的工业蒸汽，在绿色低碳热能供应方面具有独特优势，其蒸汽量、温度、压力与大型石化园区配置的燃煤锅炉参数基本一致，可以广泛应用于石油化工、钢铁冶金等行业替代化石能源，在需要的情况下也可实行热电联供，可以很好的对接两碳背景下大型石化园区对清洁高效热源的需求。

在核能利用技术中，往往依靠增大单机容量或集中布置多个核蒸汽供应系统的组合来匹配市场需求、实现规模效应以及降低建造运行成本，然而在同类型技术中，单机容量的增加固然可以提高一定的经济性，但是核安全保障能力却可能遭到削弱；集中布置多个核蒸汽供应系统的组合，虽然可以兼顾经济性与安全性，但是每个核蒸汽供应系统在运行、维修或事故工况下难以保持独立，难以避免与集中布置的其他多个核蒸汽供应系统的相互影响，虽然可以广泛应用于电力生产，但是无法完全满足大型石化园区对高温高压工业蒸汽长期、连续、稳定供应的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种高温气冷堆模组的布置结构，将包含有两个高温气冷堆核蒸汽供应系统模块的高温气冷堆模组作为一个标准化产品，可根据市场需求任意组装成一型号机组，在确保每个高温气冷堆核蒸汽供应系统模块具备独立的、相同的固有安全特性的前提下，使得多个标准化模组可独立运维、轮流停堆检修，适用于各类石化园区对高温高压工业蒸汽长期、连续、稳定供应的需求；而且灵活组合多个高温气冷堆模组，可适用于不同的负荷容量、厂址条件和建设规模。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种高温气冷堆模组的布置结构，包括反应堆厂房，及为所述反应堆厂房配套的核辅助厂房、电气厂房和主控制室；

所述反应堆厂房内布置有两个独立的、相同的高温气冷堆核蒸汽供应系统模块。

优选地，所述反应堆厂房内沿反应堆厂房中心线对称布置有两个一回路舱室，每个所述一回路舱室含有一个所述高温气冷堆核蒸汽供应系统模块；

每个所述一回路舱室包括反应堆压力容器舱室和蒸汽发生器舱室。

优选地，所述反应堆厂房内在两个所述一回路舱室之间布置有舱室中间区域，及布置有与每个所述蒸汽发生器舱室相邻的一回路仪表间，所述舱室中间区域和所述一回路仪表间用于集中布置与两个所述高温气冷堆核蒸汽供应系统模块直接相连、密切相关的辅助与服务设施。

优选地，所述反应堆厂房内均集中布置有用于包容一回路冷却剂，以及任何存在释放、泄漏一回路冷却剂风险的设施、房间及区域，所有穿过所述一回路舱室、所述舱室中间区域、所述一回路仪表间的设施均采用电气贯穿件、机械贯穿件或者其他密封结构；

所述反应堆厂房走廊的辐射分区为常规工作区，所述核辅助厂房辐射分区为常规工作区，所述电气厂房辐射分区为监督区。

优选地，所述一回路舱室为通风式低耐压型安全壳。

优选地，所述反应堆厂房的外墙为单侧钢板砼模块结构或双侧钢板砼模块结构，内墙为单侧钢板砼模块结构、双侧钢板砼模块结构或钢筋砼结构；所述一回路舱室为钢板砼组合模块结构。

优选地，所述核辅助厂房相邻所述反应堆厂房，且沿所述高温气冷堆核蒸汽供应系统模块热气导管的中心线方向位于所述蒸汽发生器舱室一侧；

所述电气厂房相邻所述反应堆厂房，且沿所述高温气冷堆核蒸汽供应系统模块热气导管的中心线方向位于所述反应堆压力容器舱室一侧。

优选地，所述蒸汽发生器舱室的主蒸汽出线沿一回路舱室中心线引出，并经所述核辅助厂房出核岛；

所述蒸汽发生器舱室的主给水进线经所述核辅助厂房引入，且沿一回路舱室中心线连接至蒸汽发生器。

优选地，所述主控制室沿电气厂房中心线的方向布置于所述电气厂房，且与所述反应堆厂房相邻分布。

优选地，还包括乏燃料输运管线和带有屏蔽功能的管廊；

所述乏燃料输运管线布置于所述管廊内，且用于连接乏燃料贮存设施与所述反应堆厂房的燃料装卸设施。

从上述的技术方案可以看出，本发明提供的高温气冷堆模组的布置结构，将包含有两个高温气冷堆核蒸汽供应系统模块的高温气冷堆模组作为一个标准化产品，可根据市场需求任意组装成一型号机组，在确保每个高温气冷堆核蒸汽供应系统模块具备独立的、相同的固有安全特性的前提下，使得多个标准化模组可独立运维、轮流停堆检修，适用于各类石化园区对高温高压工业蒸汽长期、连续、稳定供应的需求；而且灵活组合多个高温气冷堆模组，可适用于不同的负荷容量、厂址条件和建设规模。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明实施例提供的高温气冷堆模组的布置结构示意图。

其中，1-反应堆厂房；2-核辅助厂房；3-电气厂房；4-主控制室；5-一回路舱室；6-反应堆压力容器舱室；7-蒸汽发生器舱室；8-舱室中间区域；9-一回路仪表间；10-主蒸汽出线；11-新燃料输运管线；12-管廊；13-反应堆厂房中心线；14-一回路舱室中心线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的高温气冷堆模组的布置结构，如图1所示，包括反应堆厂房1，及为反应堆厂房1配套的核辅助厂房2、电气厂房3和主控制室4；

反应堆厂房1内布置有两个独立的、相同的高温气冷堆核蒸汽供应系统模块。

需要说明的是，本方案的高温气冷堆模组，以包含有两个高温气冷堆核蒸汽供应系统模块的反应堆厂房1为核心，为其配套有单独的核辅助厂房2、电气厂房3和主控制室4，使其作为一个标准化产品，可根据市场需求任意组装成一型号机组，在确保每个核蒸汽供应系统模块具备独立的、相同的固有安全特性的前提下，使得多个标准化模组可独立运维、轮流停堆检修，适用于各类石化园区对高温高压工业蒸汽长期、连续、稳定供应的需求；灵活组合多个高温气冷堆模组，可适用于不同的负荷容量、厂址条件和建设规模。

从上述的技术方案可以看出，本发明实施例提供的高温气冷堆模组的布置结构，将包含有两个高温气冷堆核蒸汽供应系统模块的高温气冷堆模组作为一个标准化产品，可根据市场需求任意组装成一型号机组，在确保每个高温气冷堆核蒸汽供应系统模块具备独立的、相同的固有安全特性的前提下，使得多个标准化模组可独立运维、轮流停堆检修，适用于各类石化园区对高温高压工业蒸汽长期、连续、稳定供应的需求；灵活组合多个高温气冷堆模组，可适用于不同的负荷容量、厂址条件和建设规模。

进一步地，如图1所示，反应堆厂房1内沿反应堆厂房中心线13对称布置有两个一回路舱室5，每个一回路舱室5含有一个高温气冷堆核蒸汽供应系统模块；

每个一回路舱室5包括反应堆压力容器舱室6和蒸汽发生器舱室7。本方案如此设计，不仅有助于维持每个高温气冷堆核蒸汽供应系统模块中关键设施的运行环境，还有助于确保高温气冷堆核蒸汽供应系统模块的安全特性。

再进一步地，如图1所示，反应堆厂房1内在两个一回路舱室5之间布置有舱室中间区域8，及布置有与每个蒸汽发生器舱室7相邻的一回路仪表间9，舱室中间区域8和一回路仪表间9用于集中布置与两个高温气冷堆核蒸汽供应系统模块直接相连、密切相关的辅助与服务设施，以便于实现两个一回路舱室5的中间及周边区域的合理利用，有助于实现紧凑型集约化布置。此外，舱室中间区域8布置的辅助与服务设施由下至上依次有燃料装卸设施、蒸发器事故排放设施、氦净化氦辅助设施、一回路压力泄放设施、吸收球设施、负压排风设施和燃料提升设施；一回路仪表间9布置的是与两个高温气冷堆核蒸汽供应系统模块直接相连的、不同序列的一回路仪表及监测设施。

在本方案中，反应堆厂房1内集中布置有用于包容一回路冷却剂，以及任何存在释放、泄漏一回路冷却剂风险的设施、房间及区域，以便于最大限度的控制放射性区域的影响范围；所有穿过一回路舱室5、舱室中间区域8、一回路仪表间9的设施均采用电气贯穿件、机械贯穿件或者其他密封结构，以保证带有放射性的空气不会泄漏到周围的房间、走廊及区域，而且不影响在一回路舱室5、舱室中间区域8、一回路仪表间9建立负压。

反应堆厂房1走廊的辐射分区为常规工作区(绿区)，核辅助厂房2辐射分区为常规工作区(绿区)，电气厂房3辐射分区为监督区(白区)，可以实现放射性区域影响范围的有效控制，便于集中巡检与人员通行，有助于多个标准化模组的独立运维、轮流停堆检修。

具体地，一回路舱室5为通风式低耐压型安全壳。也就是说，反应堆厂房1内部每个高温气冷堆核蒸汽供应系统模块均由独立的通风式低耐压型安全壳包围，可承受事故内压并实现对放射性物质的包容，确保在任何事故条件下都不会出现大规模放射性释放。

为了进一步优化上述技术方案，反应堆厂房1的外墙为单侧钢板砼模块结构或双侧钢板砼模块结构，反应堆厂房1的内墙为单侧钢板砼模块结构、双侧钢板砼模块结构或钢筋砼结构；一回路舱室5为钢板砼组合模块结构。本方案如此设计，可确保反应堆厂房1、一回路舱室5墙体的结构刚性。当然，可利用钢板模块兼作混凝土浇筑模板，减少施工工序，加快工程进度。

进一步地，为了实现高能管线合理、可行、尽量短以及电气出线便捷；相应地，如图1所示，核辅助厂房2相邻反应堆厂房1，且沿高温气冷堆核蒸汽供应系统模块热气导管的中心线方向位于蒸汽发生器舱室7一侧；

电气厂房3相邻反应堆厂房1，且沿高温气冷堆核蒸汽供应系统模块热气导管的中心线方向位于反应堆压力容器舱室6一侧。

再进一步地，蒸汽发生器舱室7的主蒸汽出线10沿一回路舱室中心线14引出，并经核辅助厂房2出核岛，如此一来，可使得主蒸汽出线10简短便利、规划合理；

蒸汽发生器舱室7的主给水进线经核辅助厂房2引入，且沿一回路舱室中心线14连接至蒸汽发生器，如此一来，同样可使得主给水进线简短便利、规划合理。

在本方案中，如图1所示，主控制室4沿电气厂房中心线的方向布置于电气厂房3，且与反应堆厂房1相邻分布，便于电缆整洁进出。

具体地，本发明实施例提供的高温气冷堆模组的布置结构，如图1所示还包括乏燃料输运管线和带有屏蔽功能的管廊12；

乏燃料输运管线布置于管廊12内，且用于连接乏燃料贮存设施与反应堆厂房1的燃料装卸设施。也就是说，乏燃料输运管线布置于带有屏蔽功能的管廊12(也可为管井)内，极大降低乏燃料元件输运对周边区域的辐照剂量。

下面结合具体实施例对本方案作进一步介绍：

本发明提供的一种高温气冷堆模组的布置结构，其技术方案进一步介绍如下：

1、高温气冷堆模组以包含两个高温气冷堆核蒸汽供应系统模块的反应堆厂房为核心，为其配套有核辅助厂房、电气厂房和主控制室，并组成一个独立的矩形模组；为实现高能管线合理、可行、尽量短以及电气出线便捷，核辅助厂房位于反应堆厂房沿着核蒸汽供应模块热气导管轴线方向的蒸发器舱室一侧，电气厂房位于沿着核蒸汽供应模块热气导管轴线方向的反应堆舱室一侧；

2、反应堆厂房内沿中心线对称布置两个一回路舱室，反应堆压力容器和蒸汽发生器分别位于一回路舱室的反应堆压力容器舱室和蒸汽发生器舱室，采用核蒸汽供应系统模块对称布置以实现舱室中间及周边区域的合理利用，对与两套核蒸汽供应系统模块直接相连、密切相关的辅助与服务设施实现紧凑型集约化布置，由下至上依次布置燃料装卸设施、蒸发器事故排放设施，氦净化氦辅助设施，一回路压力泄放设施、吸收球设施、一回路仪表及监测设施，负压排风设施，燃料提升设施；反应堆厂房顶层为检修大厅，朝室外开设备运输闸门，高温气冷堆核蒸汽供应系统模块中主氦风机、蒸汽发生器等关键设施在建造及在役期间可由设备运输闸门进入(出)反应堆厂房；

3、每个核蒸汽供应系统模块由独立的通风式低耐压型安全壳(即一回路舱室)包围；针对同类型技术中包容体分散设置存在的管线交叉繁琐、气流组织与气氛隔离复杂等缺陷，本发明将其他包容一回路冷却剂以及任何可能释放、泄漏一回路冷却剂的设施、房间及区域均全部就近、集中布置在反应堆厂房内，构成包容体，可承受事故内压并实现对放射性物质的包容，最大限度的控制放射性区域的影响范围；负压排风设施依托包容体，就近布置于其正上方，确保在任何事故条件下都不会出现大规模放射性释放；所有穿过包容体的设施均采用电气贯穿件、机械贯穿件或者其他密封结构，以便于实现反应堆厂房走廊的辐射分区为常规工作区，核辅助厂房辐射分区为常规工作区，电气厂房辐射分区为监督区，有助于多个标准化模组的独立运维、轮流停堆检修；

4、反应堆厂房内两个一回路舱室为钢板砼组合模块的结构；反应堆厂房外墙为单侧(HSC)或双侧(SC)钢板砼模块化结构，反应堆厂房内墙为SC模块的结构或为钢筋砼结构(RC)或单侧钢板砼(HSC)模块的结构；可利用钢板模块兼作混凝土浇筑模板，减少施工工序，加快工程进度；

5、主蒸汽出线沿一回路舱室中心线引出，经核辅助厂房出核岛；主给水进线经核辅助厂房，沿一回路舱室中心线连接蒸汽发生器；

6、电气厂房总体采用“电缆夹层-设备层-电缆夹层”的布置形式，不同冗余通道电缆与对应的安全级设备设置在同一区域，与相应的安全级电缆竖井连通，再引出至反应堆厂房电缆环廊区域内，分层设置不同安全通道，不同冗余通道间实体隔离；

7、电气厂房内沿中心线、紧邻反应堆厂房布置主控制室；主控制室位于主要控制设备间和电气设备间的正上方，便于模组内电缆整洁进出；

8、新燃料供应设施通过新燃料球管(新燃料管线)与反应堆厂房内的燃料装卸设施相连，新燃料元件通过所述新燃料球管以机械提升或气力输送的方式输运至燃料装卸系统内装料暂存装置；乏燃料贮存设施通过乏燃料球管(乏燃料管线)与反应堆厂房内的燃料装卸设施相连；乏燃料球管独立布置于带有屏蔽功能的管廊或管井内，极大降低乏燃料元件输运对周边区域的辐照剂量，消除多模组乏燃料元件输运线路对单一模组的放射性影响；乏燃料元件通过所述乏燃料球管以机械提升或气力输送至乏燃料贮存间。

本发明的有益效果在于：

1、本发明以包含两个高温气冷堆核蒸汽供应系统模块的反应堆厂房为核心，为其配套单独的核辅助厂房、电气厂房和主控制室，构成一个独立的矩形模组，将模组作为一个标准化产品，根据市场需求可任意组装成一型号机组，在确保每个核蒸汽供应系统模块具备独立的、相同的固有安全特性的前提下，多个标准化模组可独立运维、轮流停堆检修，适用于各类石化园区对高温高压工业蒸汽长期、连续、稳定供应的需求；灵活组合多个高温气冷堆模组，可适用于不同的负荷容量、厂址条件和建设规模；

2、每个核蒸汽供应系统模块由独立的通风式低耐压型安全壳(即一回路舱室)包围，其他包容一回路冷却剂以及任何可能释放、泄漏一回路冷却剂的设施、房间及区域均全部就近、集中布置在反应堆厂房内，构成包容体，可承受事故内压并实现对放射性物质的包容，负压排风设施依托包容体，就近布置于其正上方，确保在任何事故条件下都不会出现大规模放射性释放；所有穿过包容体的设施均采用电气贯穿件、机械贯穿件或者其他密封结构，以便于实现反应堆厂房走廊的辐射分区为常规工作区，核辅助厂房辐射分区为常规工作区，电气厂房辐射分区为监督区，有助于多个标准化模组的独立运维、轮流停堆检修；

3、反应堆厂房内两个一回路舱室为钢板砼组合模块的结构；反应堆厂房外墙为单侧(HSC)或双侧(SC)钢板砼模块化结构，反应堆厂房内墙为SC模块的结构或为钢筋砼结构(RC)或单侧钢板砼(HSC)模块的结构；可利用钢板模块兼作混凝土浇筑模板，减少施工工序，加快工程进度；

4、反应堆厂房布置紧凑，与两套核蒸汽供应系统模块直接相连、密切相关的辅助与服务设施集中布置于两个一回路舱室中间及周边区域；设备转运路径合理，包括在役及建造期间，蒸汽发生器可由反应堆厂房屋盖顶部进入(出)反应堆厂房；电气仪控缆线、主蒸汽主给水管线、新燃料与乏燃料输运的出线与引入便利、整洁，路径规划合理、可行、简短。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种高温气冷堆模组的布置结构，其特征在于，包括反应堆厂房(1)，及为所述反应堆厂房(1)配套的核辅助厂房(2)、电气厂房(3)和主控制室(4)；

所述反应堆厂房(1)内布置有两个独立的、相同的高温气冷堆核蒸汽供应系统模块。

2.根据权利要求1所述的高温气冷堆模组的布置结构，其特征在于，所述反应堆厂房(1)内沿反应堆厂房中心线(13)对称布置有两个一回路舱室(5)，每个所述一回路舱室(5)含有一个所述高温气冷堆核蒸汽供应系统模块；

每个所述一回路舱室(5)包括反应堆压力容器舱室(6)和蒸汽发生器舱室(7)。

3.根据权利要求2所述的高温气冷堆模组的布置结构，其特征在于，所述反应堆厂房(1)内在两个所述一回路舱室(5)之间布置有舱室中间区域(8)，及布置有与每个所述蒸汽发生器舱室(7)相邻的一回路仪表间(9)，所述舱室中间区域(8)和所述一回路仪表间(9)用于集中布置与两个所述高温气冷堆核蒸汽供应系统模块直接相连、密切相关的辅助与服务设施。

4.根据权利要求3所述的高温气冷堆模组的布置结构，其特征在于，所述反应堆厂房(1)内均集中布置有用于包容一回路冷却剂，以及任何存在释放、泄漏一回路冷却剂风险的设施、房间及区域；所有穿过所述一回路舱室(5)、所述舱室中间区域(8)、所述一回路仪表间(9)的设施均采用电气贯穿件、机械贯穿件或者其他密封结构；

所述反应堆厂房(1)走廊的辐射分区为常规工作区，所述核辅助厂房(2)辐射分区为常规工作区，所述电气厂房(3)辐射分区为监督区。

5.根据权利要求2所述的高温气冷堆模组的布置结构，其特征在于，所述一回路舱室(5)为通风式低耐压型安全壳。

6.根据权利要求2所述的高温气冷堆模组的布置结构，其特征在于，所述反应堆厂房(1)的外墙为单侧钢板砼模块结构或双侧钢板砼模块结构，所述反应堆厂房(1)的内墙为单侧钢板砼模块结构、双侧钢板砼模块结构或钢筋砼结构；所述一回路舱室(5)为钢板砼组合模块结构。

7.根据权利要求2所述的高温气冷堆模组的布置结构，其特征在于，所述核辅助厂房(2)相邻所述反应堆厂房(1)，且沿所述高温气冷堆核蒸汽供应系统模块热气导管的中心线方向位于所述蒸汽发生器舱室(7)一侧；

所述电气厂房(3)相邻所述反应堆厂房(1)，且沿所述高温气冷堆核蒸汽供应系统模块热气导管的中心线方向位于所述反应堆压力容器舱室(6)一侧。

8.根据权利要求7所述的高温气冷堆模组的布置结构，其特征在于，所述蒸汽发生器舱室(7)的主蒸汽出线(10)沿一回路舱室中心线(14)引出，并经所述核辅助厂房(2)出核岛；

所述蒸汽发生器舱室(7)的主给水进线经所述核辅助厂房(2)引入，且沿一回路舱室中心线(14)连接至蒸汽发生器。

9.根据权利要求7所述的高温气冷堆模组的布置结构，其特征在于，所述主控制室(4)沿电气厂房中心线的方向布置于所述电气厂房(3)，且与所述反应堆厂房(1)相邻分布。

10.根据权利要求1所述的高温气冷堆模组的布置结构，其特征在于，还包括乏燃料输运管线和带有屏蔽功能的管廊(12)；

所述乏燃料输运管线布置于所述管廊(12)内，且用于连接乏燃料贮存设施与所述反应堆厂房(1)的燃料装卸设施。

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