CN203966583U - 山地全埋型地下核电站 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种山地全埋型地下核电站，包括核岛和常规岛，核岛涉核建筑物置于山体核岛洞室群内，常规岛置于山体常规岛洞室群内。本实用新型适用于山体陡峻、边坡外侧和上部没有较大地面平台的地形环境，为地下核电站的建设提供了一种可行的总体布置，工程具有经济可行性。主要工艺系统较地面核电站无需重大调整，降低了地下核电站技术研发难度；通过将核岛厂房、常规岛厂房布置于不同的地下洞室内，可确保现有的地下工程技术满足核电站涉核建筑物布置于地下的要求。
Description
技术领域
本实用新型涉及核电技术，具体地指一种山地全埋型地下核电站。
背景技术
目前大型商业核电站均布置在地面，单堆功率一般在600MW以上，建筑物主要包括两部分：核岛(包括反应堆装置和一回路系统)和常规岛(包括汽轮发电机系统、冷却塔、其它辅助设备等)。前苏联切尔诺贝利核事故、美国三哩岛核事故、以及日本福岛核事故表明，在极端事故情况下现有地面核电站不足以有效防控核泄露、确保核安全。为此，国内外一些学者提出将大型核电站中的涉核建筑物建设于地下岩体洞室中，利用岩体的天然屏蔽作用，防止极端事故情况下核污染的大规模扩散，提高核电站的安保等级。但开挖地下洞室，一般选择在山区或丘陵等地形环境，建设环境较地面核电站区别较大；且地面核电站核岛与常规岛为紧靠布置，建筑物数量多、尺寸大，现有地下空间技术难以满足单个人工地下洞室容纳核岛所有建筑物，地面核电站的总体布置不能满足建设地下核电站的需要。因此，有必要根据外部建设环境的变化，研究地下核电站的总体布置。
发明内容
本实用新型的目的在于克服上述现有背景技术的不足之处，而提供一种适用于山体陡峻、边坡外侧和上部没有较大地面平台的地形环境的山地全埋型地下核电站。
为了克服背景技术中存在的缺陷，本实用新型所设计的一种山地全埋型地下核电站，包括核岛和常规岛，所述核岛涉核建筑物置于山 体核岛洞室群内，所述常规岛置于山体常规岛洞室群内，其特殊之处在于，所述核岛洞室群包括用于放置反应堆厂房的反应堆厂房洞室、用于放置核岛电气控制厂房的电气厂房洞室和用于放置核辅助厂房、核燃料厂房和安全厂房的组合厂房洞室，所述组合厂房洞室布置在反应堆厂房洞室的上方，所述电气厂房洞室布置在反应堆厂房洞室的右侧；所述常规岛洞室群包括放置汽轮机厂房的汽轮机厂房洞室和放置运行服务厂房的运行服务厂房洞室。
在上述技术方案中，所述核岛洞室群还包括用于反应堆厂房泄压的泄压洞室，可提高反应堆厂房的安全性。
在上述技术方案中，所述反应堆厂房洞室为圆筒形洞室，所述电气厂房洞室和组合厂房洞室为上拱下方的洞室，便于洞室内厂房的布置，同时保证洞室稳定安全。
在上述技术方案中，所述反应堆厂房洞室周边的岩体内设置有核素迁移防护系统，所述核素迁移防护系统包括反应堆厂房洞室内衬砌结构层、洞周经固结灌浆的岩体层、防渗帷幕层和内层排水孔幕层，所述内衬砌结构层、洞周经固结灌浆的岩体层、防渗帷幕层和内层排水孔幕层从内向外依次布置；所述核岛洞室群周边岩体内设置有外围排水孔幕层。核素迁移防护系统，可有效防止含放射性核素的冷却水通过岩体地下水迁移至外界生物圈。
在上述技术方案中，所述反应堆厂房与汽轮机厂房通过蒸汽管道连通，所述蒸汽管道位于水平的蒸汽管道隧洞内。蒸汽管道通过蒸汽管道隧洞从反应堆厂房水平连接至汽轮机厂房，蒸汽管道隧洞为水平的隧洞，使蒸汽水平运输、能耗最小。
在上述技术方案中，所述反应堆厂房洞室上方山体内设置有安装场洞室，有非能动水池设置于所述安装场洞室内。在安装场洞室布置非能动水池，通过管道连接非能动水池和反应堆厂房，利用空间高程差，实现非能动供水，以便核事故工况下冷却水自流进入反应堆厂房。 安装场洞室布置在反应堆厂房洞室上方，亦可作为施工期反应堆厂房内部设备安装、卸货场地。
在上述技术方案中，所述电气厂房洞室内包括核岛电气控制厂房和主蒸汽阀室，布置于反应堆厂房洞室主蒸汽管道一侧，可较好的进行反应堆厂房内系统设备以及主蒸汽管道的控制与管理。
在上述技术方案中，所述反应堆厂房洞室、组合厂房洞室、电气厂房洞室之间通过运输交通隧洞连通。交通运输隧洞实现各洞室间的交通、运输、消防。
在上述技术方案中，所述组合厂房洞室中核燃料厂房与反应堆厂房洞室的燃料输送口位置对应，有两个安全厂房分别位于核燃料厂房两侧。在核燃料厂房两侧各设一个安全厂房，安全性更高，核燃料厂房与反应堆厂房洞室的燃料输送口位置对应方便运输核燃料。
本实用新型的实质是将核电站中核岛厂房、常规岛厂房均布置于不同的地下洞室内，蒸汽管道通过隧洞从反应堆厂房水平连接至汽轮机厂房，反应堆厂房上方山体中布置安装场及非能动冷却水池，地下核电站“三回路”的散热采用渠道或大面积水面散热的型式，从而形成山地全埋型地下核电站。其有益效果主要体现在：
(1)为在山坡较陡，山坡外侧及顶部均无平台的山地条件下建设大型地下核电站提供了一种可行性方案，工程具有经济可行性；
(2)主要工艺系统较地面核电站无需重大调整，降低了地下核电站技术研发难度；
(3)通过将核岛厂房布置于不同的地下洞室内，可确保现有的地下工程技术满足地下核电站涉核建筑物布置于地下的要求；
(4)地下洞室岩体的天然屏蔽作用，提高了核电站应对地震、海啸、飞弹打击等灾害的能力，可防止极端事故下核污染的大规模扩散；
(5)地下洞室群岩体内的核素迁移防护系统，可有效防止含放射性核素的冷却水通过岩体地下水迁移至外界生物圈；
(6)反应堆厂房洞室上方设置安装场洞室，安装场洞室内设置有非能动水池，在核事故情况下能利用势能自流为反应堆厂房供水。避免事故情况下电力系统供应中断，所引发的供水失效。
附图说明
图1为山地全埋型地下核电站的剖面图；
图2为图1的俯视图；
图3为图1中核素迁移防护系统的结构示意图。
图中：1.反应堆厂房洞室，2.核辅助厂房，3.核燃料厂房，4.安全厂房，5.电气厂房洞室，6.组合厂房洞室，7.泄压洞室，8.运输交通隧洞，9.核素迁移防护系统，9-1.内衬砌结构层，9-2.固结灌浆的岩体层，9-3.防渗帷幕层，9-4.内层排水孔幕层，9-5.外围排水孔幕层，10.蒸汽管道隧洞，11.汽轮机厂房洞室，12.运行服务厂房洞室，13.安装场洞室，A.山体。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本实用新型的限制。
参照图1、2和图3，本实用新型一种山地全埋型地下核电站，包括核岛和常规岛，核岛涉核建筑物置于山体A核岛洞室群内，常规岛置于山体A常规岛洞室群内。核岛洞室群包括用于放置反应堆厂房的反应堆厂房洞室1、用于放置核岛电气控制厂房的电气厂房洞室5和组合厂房洞室6和泄压厂房7；以俯视的视角(如图2所示)，组合厂房洞室6布置在反应堆厂房洞室1的上方，电气厂房洞室5布置在反应堆厂房洞室1的右侧。常规岛洞室群包括放置汽轮机厂房的汽轮机厂房洞室11、放置运行服务厂房的运行服务厂房洞室12，如图1和图2所示。
反应堆厂房洞室1内的反应堆厂房主要包括反应堆、蒸汽发生器、冷却剂泵、安全壳等设备。反应堆厂房整体布置于独立的地下洞 室内，洞室顶部可设竖井连接至安装场洞室14，供施工期反应堆厂房内部设备吊装。反应堆、蒸汽发生器、冷却剂泵通过管道串联形成一回路，作为蒸汽供应系统。安全壳包裹反应堆、蒸汽发生器、冷却剂泵等设备，作为核电站的第三道安全屏障。反应堆厂房洞室1与汽轮机厂房11通过水平的蒸汽管道隧洞10连通。泄压洞室7用于反应堆厂房泄压。
核辅助厂房2、核燃料厂房3和安全厂房4均放置于组合厂房洞室6同一个地下洞室内；核燃料厂房3与反应堆厂房洞室1的燃料输送口位置对应，有两个安全厂房4分别位于核燃料厂房3两侧。电气厂房洞室5内包括核岛电气控制厂房和主蒸汽阀室，布置于反应堆厂房洞室1蒸汽管道的一侧。各地下洞室之间均通过运输交通隧洞8连通，运输交通隧洞8用于核燃料厂房3与反应堆厂房洞室1的燃料运输以及各洞室之间的交通、消防、运输。在满足核工艺系统和围岩稳定要求的条件下，除反应堆厂房洞室1外的各洞室可根据实际地质条件灵活布置。
常规岛洞室群包括放置汽轮机厂房的汽轮机厂房洞室11和放置运行服务厂房的运行服务厂房洞室12。汽轮机厂房洞室11中的汽轮机和蒸汽发生器通过蒸汽管道串联形成二回路，高压蒸汽推动汽轮机转动，带动发电机发电。
反应堆厂房洞室1上方山体A内设置有安装场洞室13，非能动水池设置于安装场洞室13内。安装场洞室13布置在反应堆厂房洞室1上方，亦可作为施工期反应堆厂房内部设备安装、卸货场地。在安装场洞室13布置非能动水池，通过管道连接非能动水池和反应堆厂房洞室1，以便核事故工况下冷却水自流进入反应堆厂房。
反应堆厂房洞室1为圆筒形洞室，电气厂房洞室5和组合厂房洞室6为上拱下方的城门洞形洞室。各洞室尺寸应满足容纳设备和洞室围岩稳定要求。各洞室间距及洞室顶部岩体厚度应满足岩体稳定要 求。如图1所示，反应堆厂房洞室1周边的岩体内设置有核素迁移防护系统9，核素迁移防护系统9包括反应堆厂房洞室1内衬砌结构层9-1、洞周经固结灌浆的岩体层9-2、防渗帷幕层9-3和内层排水孔幕层9-4，内衬砌结构层9-1、洞周经固结灌浆的岩体层9-2、防渗帷幕层9-3和内层排水孔幕层9-4从内向外依次布置。如图3所示，核岛洞室群周边的岩体内设置有外围排水孔幕层9-5。核素迁移防护系统9防止岩体中的地下水渗入洞室群和阻止洞室内含放射性核素的冷却水外渗入岩体地下水进入外界生物圈。衬砌厚度、固结灌浆范围、防渗帷幕及排水孔幕的布置形式及参数，根据实际地质条件通过计算分析确定。核岛洞室群还包括为保障洞室开挖稳定而采取的一系列人工加固措施，如系统锚杆、系统锚索、混凝土喷层等。
其它未详细说明的部分均为现有技术。
Claims (9)
1.一种山地全埋型地下核电站，包括核岛和常规岛，所述核岛涉核建筑物置于山体(A)核岛洞室群内，所述常规岛置于山体(A)常规岛洞室群内，其特征在于：所述核岛洞室群包括用于放置反应堆厂房的反应堆厂房洞室(1)、用于放置核岛电气控制厂房的电气厂房洞室(5)和用于放置核辅助厂房(2)、核燃料厂房(3)和安全厂房(4)的组合厂房洞室(6)，所述组合厂房洞室(6)布置在反应堆厂房洞室(1)的上方，所述电气厂房洞室(5)布置在反应堆厂房洞室(1)的右侧；所述常规岛洞室群包括放置汽轮机厂房的汽轮机厂房洞室(11)和放置运行服务厂房的运行服务厂房洞室(12)。
2.根据权利要求1所述的山地全埋型地下核电站，其特征在于：所述核岛洞室群还包括用于反应堆厂房泄压的泄压洞室(7)。
3.根据权利要求2所述的山地全埋型地下核电站，其特征在于：所述反应堆厂房洞室(1)为圆筒形洞室，所述电气厂房洞室(5)和组合厂房洞室(6)为上拱下方的洞室。
4.根据权利要求2所述的山地全埋型地下核电站，其特征在于：所述反应堆厂房洞室(1)周边的岩体内设置有核素迁移防护系统(9)，所述核素迁移防护系统(9)包括反应堆厂房洞室(1)内衬砌结构层(9-1)、洞周经固结灌浆的岩体层(9-2)、防渗帷幕层(9-3)和内层排水孔幕层(9-4)，所述内衬砌结构层(9-1)、洞周经固结灌浆的岩体层(9-2)、防渗帷幕层(9-3)和内层排水孔幕层(9-4)从内向外依次布置；所述核岛洞室群周边岩体内设置有外围排水孔幕层(9-5)。
5.根据权利要求1或2所述的山地全埋型地下核电站，其特征在于：所述反应堆厂房与汽轮机厂房(11)通过蒸汽管道连通，所述蒸汽管道位于水平的蒸汽管道隧洞(10)内。
6.根据权利要求3所述的山地全埋型地下核电站，其特征在于：所述反应堆厂房洞室(1)上方山体(A)内设置有安装场洞室(13)， 有非能动水池设置于所述安装场洞室(13)内。
7.根据权利要求4所述的山地全埋型地下核电站，其特征在于：所述电气厂房洞室(5)内包括核岛电气控制厂房和主蒸汽阀室。
8.根据权利要求5所述的山地全埋型地下核电站，其特征在于：所述反应堆厂房洞室(1)、组合厂房洞室(6)、电气厂房洞室(5)之间通过运输交通隧洞(8)连通。
9.根据权利要求8所述的山地全埋型地下核电站，其特征在于：所述组合厂房洞室(6)中核燃料厂房(3)与反应堆厂房洞室(1)的燃料输送口位置对应，有两个安全厂房(4)分别位于核燃料厂房(3)两侧。
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Cited By (2)
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