RU2038445C1

RU2038445C1 - Undergroungd nuclear power plant

Info

Publication number: RU2038445C1
Authority: RU
Inventors: В.М. Пашин; В.Е. Спиро; Э.Л. Петров; Б.С. Хазов; В.Д. Ислямов; В.П. Фадеенков
Original assignee: Центральный научно-исследовательский институт им.акад.А.Н.Крылова
Priority date: 1992-05-14
Filing date: 1992-05-14
Publication date: 1995-06-27

Abstract

FIELD: nuclear power. SUBSTANCE: block of constructions of the nuclear power plant and water reservoir provided for heat sink of unutilized heat removed from the nuclear power plant are located in common flow-through cavity. Block of constructions is installed in heat sink reservoir on a base made in the form of floating aid. The cavity is located in a mountain. The floating aid enables to be logged through an aperture made in cavity wall to water area. The aperture is dammed with a gate. Supports provided with shock absorbers and rested on cavity dome are installed on the floating aid to compensate for dynamic loads initiated by earthquake. EFFECT: simplified delivery and installation of equipment to underground cavity, as well as facilitated removal of that from the cavity, increased stability in power supplying utilities when refueling reactor core. 2 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к атомной энергетике и касается атомных энергетических станций (АЭС) любого типа (электростанций, теплоцентралей, теплоэлектроцентралей), размещаемых в полостях прибрежных гор (холмов). The invention relates to nuclear energy and relates to nuclear power plants (NPPs) of any type (power plants, heating plants, combined heat and power plants) located in the cavities of coastal mountains (hills).

Известна подземная АЭС, энергетическое оборудование которой (ядерный реактор, турбина, электрогенератор, теплообменники и др.) размещаются в отдельных сухих полостях, образованных в горной породе [1]
Известна подземная АЭС, сооружения которой (реакторная установка, машинный зал, конденсационная установка и др.) скомпонованы в единый заглубленный в грунт блок сооружений, установленный на общем основании, которое опирается на водонепроницаемый слой грунта [2] в том числе установленный в полость горы, прилегающей к акватории (Unterirdishe Bauweise Kernkraftwerken. Stuttgart, 1982, c.109-123, сборник докладов).Known underground nuclear power plants, whose power equipment (nuclear reactor, turbine, electric generator, heat exchangers, etc.) are located in separate dry cavities formed in the rock [1]
An underground nuclear power plant is known, the structures of which (reactor installation, engine room, condensation installation, etc.) are assembled into a single block of structures buried in the ground, installed on a common base, which is supported by a waterproof layer of soil [2] including that installed in a mountain cavity, adjacent to the water area (Unterirdishe Bauweise Kernkraftwerken. Stuttgart, 1982, c.109-123, collection of reports).

Наиболее близкой к предлагаемой является подземная АЭС, в которой кроме полостей под оборудование под землей размещена и полость под водоем теплосброса, служащий для отвода теплоты, не использованной в тепловом цикле АЭС [3]
В этой подземной АЭС, как и во всех приведенных известных подземных АЭС, имеет место стационарное размещение оборудования на неподвижных основаниях (фундаментах) в полостях, а доставка его по туннелям, установка на основания в полостях (при необходимости удаление из полостей) представляет собой сложный, трудоемкий и длительный процесс. Необходимость периодической замены ядерного топлива в активной зоне реактора приводит к остановке энергоблока на длительный срок и, следовательно, к неустойчивому энергоснабжению потребителей или к ограничению энергоснабжения, если АЭС имеет в составе несколько автономных энергоблоков.Closest to the proposed one is an underground nuclear power plant, in which, in addition to cavities for equipment underground, a cavity under a heat discharge reservoir is also used, which serves to remove heat not used in the thermal cycle of nuclear power plants [3]
In this underground nuclear power plant, as in all the known underground nuclear power plants mentioned above, stationary placement of equipment on fixed bases (foundations) in cavities takes place, and its delivery through tunnels, installation on bases in cavities (if necessary, removal from cavities) is difficult, laborious and lengthy process. The need for periodic replacement of nuclear fuel in the reactor core leads to a shutdown of the power unit for a long time and, consequently, to unstable power supply to consumers or to a limitation of power supply if the nuclear power plant has several autonomous power units.

Задача предлагаемого изобретения упрощение и ускорение доставки и установки в подземные полости и удаления из полостей оборудования АЭС, а также повышение устойчивости энергоснабжения потребителей АЭС при замене ядерного топлива в реакторе. The objective of the invention is the simplification and acceleration of delivery and installation in underground cavities and removal from the cavities of the equipment of nuclear power plants, as well as improving the stability of energy supply to consumers of nuclear power plants when replacing nuclear fuel in the reactor.

Это достигается тем, что в подземной атомной энергетической станции, содержащей расположенные в полостях горы, прилегающей к акватории, блок сооружений с ядерным реактором, установленный на общем основании, и водоем теплосброса, блок сооружений и водоем теплосброса расположены в общей проточной полости, блок сооружений установлен в водоеме теплосброса на основании, выполненном в виде плавучего средства, а полость расположена в горе с возможностью сплава плавучего средства через выполненный в стенке полости проем в акваторию, перекрытый затвором, кроме того, на плавучем средстве установлены снабженные амортизаторами упоры в свод полости. This is achieved by the fact that in the underground nuclear power station containing located in the cavities of the mountains adjacent to the water area, a block of structures with a nuclear reactor installed on a common base, and a heat discharge reservoir, a block of structures and a heat discharge reservoir are located in a common flow cavity, the block of structures is installed in the reservoir of heat discharge on the base, made in the form of a floating means, and the cavity is located in the mountain with the possibility of alloying the floating means through the opening made in the cavity wall into the water area, are closed shutter, moreover, on a floating facility equipped with shock absorbers mounted stops in the cavity roof.

Размещение блока сооружений и водоема теплосброса в общей полости и установка блока сооружений в водоеме теплосброса на плавучем средстве в сочетании с расположением полости в горе с возможностью плавсредства в акваторию и обратно обеспечивают простые и быстрые доставку в полость плавучего средства с баком сооружений АЭС сплавом и вывод его из полости для замены ядерного топлива реактора в специализированном месте. При этом на время замены ядерного топлива в полость может быть введено плавучее средство с другой АЭС или другим, временным, источником энергоснабжения, что сводит к минимуму ограничение в энергоснабжение потребителей. Placing a block of structures and a heat-discharge reservoir in a common cavity and installing a block of structures in a heat-discharge reservoir on a floating vehicle in combination with the location of a cavity in the mountain with the possibility of a watercraft in the water area and vice versa provide simple and quick delivery to the cavity of a floating vessel with an alloy NPP tank and its output from a cavity for replacing nuclear reactor fuel in a specialized place. At the same time, at the time of replacing nuclear fuel, a floating vessel from another nuclear power plant or another, temporary, energy source can be introduced into the cavity, which minimizes the restriction on the energy supply to consumers.

Кроме того, размещение блока сооружений и водоема теплосброса в общей полости повышает безопасность АЭС, так как предоставляет дополнительные возможности для аварийного отвода теплоты из активной зоны реактора (воду водоема теплосброса в этом случае легко использовать, например, для охлаждения поверхности блока сооружений, для конденсации пара с аварийных систем, а в наиболее критических ситуациях для аварийной проливки активной зоны). In addition, the placement of a block of structures and a heat discharge reservoir in a common cavity increases the safety of nuclear power plants, as it provides additional opportunities for emergency heat removal from the reactor core (the water of a heat release reservoir in this case is easy to use, for example, for cooling the surface of a structure block and for steam condensation emergency systems, and in the most critical situations for emergency core spills).

Установка на плавучем средстве снабженных амортизаторами упоров в свод полости компенсирует воздействие на блок сооружений АЭС динамических (ударных и вибрационных) нагрузок от землетрясений или других воздействий. The installation on a floating vehicle of stops equipped with shock absorbers in the cavity arch compensates for the impact on the unit of the NPP structures of dynamic (shock and vibration) loads from earthquakes or other influences.

На чертеже показано взаимное расположение основных элементов подземной АЭС. The drawing shows the relative position of the main elements of an underground nuclear power plant.

В горе 1, прилегающей к судоходной акватории 2, выполнена проточная полость 3, содержащая водоем 4 теплосброса и расположенный в нем на основании в виде плавучего средства 5 (например, понтона, баржи) блок 6 сооружений АЭС с водозабором 7 и водосливом 8, включающий ядерный реактор 9 с активной зоной 10. Полость расположена в горе с возможностью сплава плавучего средства в акваторию и обратно, что обеспечивается, например, соответствием уровней воды в водоеме теплосброса и акватории, достаточной для сплава глубиной их и выполнением в стенке полости проема 11 в акваторию, перекрываемого подъемным затвором 12. Проточность полости обеспечивается с помощью той или иной циркуляционной системы, сообщающей водоем теплосброса с акваторием и содержащей, например, циркулятор 13 с приемным 14 и напорным 15 трубопроводами, сливную магистраль 16 и запорные устройства 17 и 18. Плавучее средство оснащено также упорами 19, снабженными амортизаторами 20 той или иной известной конструкции, например гидравлическими, и служащими для опоры плавучего средства на свод полости 3. Опора плавучего средства может быть осуществлена, например, подъемом уровня воды в водоеме теплосброса с использованием упомянутой выше циркуляционной системы. In mount 1, adjacent to navigable water area 2, a flow cavity 3 is made, containing a heat discharge reservoir 4 and a unit 6 of NPP structures with a water intake 7 and a spillway 8, including a nuclear one, located on it in the form of a floating means 5 (for example, a pontoon, barge) a reactor 9 with an active zone 10. The cavity is located in the mountain with the possibility of alloying the floating means into the water area and vice versa, which is ensured, for example, by the correspondence of the water levels in the heat discharge reservoir and the water area, sufficient for the alloy to have their depth and making the cavity in the wall the opening 11 into the water area, blocked by a lifting bolt 12. The flow of the cavity is ensured by means of one or another circulating system, which communicates a heat release reservoir with the water area and containing, for example, a circulator 13 with a receiving 14 and pressure 15 pipelines, a drain line 16 and shut-off devices 17 and 18 The floating means is also equipped with stops 19, equipped with shock absorbers 20 of one or another known design, for example hydraulic, and which serve to support the floating means on the arch of the cavity 3. The support of the floating means can be l carried out, for example, by raising the water level in a heat discharge reservoir using the aforementioned circulation system.

Описанный вариант предлагаемого изобретения относится к размещению одного блока сооружений в полости. Принципиально ничего не изменится, если в одной полости установить несколько блоков сооружений, увеличив при этом число проемов в стенке полости. The described embodiment of the invention relates to the placement of one block of structures in the cavity. Fundamentally, nothing will change if several blocks of structures are installed in one cavity, while increasing the number of openings in the cavity wall.

Доставка плавучего средства 5 в полость 3 горы осуществляется следующим образом. Delivery of floating equipment 5 in the cavity 3 of the mountains is as follows.

Вода в водоеме 4 теплосброса и в акватории 2 при необходимости приводится на один уровень с помощью циркуляционной системы, и поднимается затвор 12 (на чертеже положение поднятого затвора показано пунктиром). Плавучее средство 5 с блоком 6 сооружений АЭС, предварительно доставленное по акватории к горе 1, вводится, например, с помощью толкающего буксира через проем 11 в полость 3. После установки плавучего средства на штатное место в полости проем перекрывается затвором 12. Осуществляются пуск и вывод на рабочий режим ядерного реактора 9 (для ускорения пуска АЭС пуск ядерного реактора может быть произведен еще при нахождении плавучего средства в акватории) и подключение к блоку 6 сооружений коммуникаций. Генерируемая активной зоной 10 реактора теплота частично преобразуется в электроэнергию и (или) трансформируется в теплоту с параметрами, удобными для использования потребителем. Не использованная в цикле теплота отводится в воду, подаваемую из водоема 4 теплосброса по водозабору 7 на соответствующее теплообменное оборудование блока сооружений 6 и отводимую от него через водослив 8 снова в водоем теплосброса. Для исключения недопустимого нагрева воды в водоеме 4 теплосброса вводится в действие система циркуляции: включается в работу циркулятор 13, который через приемный трубопровод 14 при открытом запорном устройстве 17 отбирает воду из акватории 2 и подает ее по напорному трубопроводу 15 в водоем 4 теплосброса. С противоположного конца водоема теплосброса вода через открытое запорное устройство 18 с тем же расходом отводится в сливную магистраль 16. Water in the reservoir 4 of the heat discharge and in the water area 2, if necessary, is brought to the same level using the circulation system, and the shutter 12 rises (in the drawing, the position of the raised shutter is shown by a dotted line). Floating device 5 with unit 6 of the NPP structures, previously delivered along the water area to mount 1, is introduced, for example, by means of a pushing tugboat through the opening 11 into the cavity 3. After installing the floating means in a regular place in the cavity, the opening is blocked by a shutter 12. Start and exit are carried out to the operating mode of the nuclear reactor 9 (to accelerate the start-up of the nuclear power plant, the nuclear reactor can be launched even when the floating facility is in the water area) and the communication facilities are connected to the unit 6. The heat generated by the reactor core 10 is partially converted into electricity and / or transformed into heat with parameters convenient for use by the consumer. The heat not used in the cycle is removed to the water supplied from the reservoir 4 of the heat discharge through the intake 7 to the corresponding heat exchange equipment of the block of structures 6 and removed from it through the weir 8 again to the reservoir of the heat discharge. In order to exclude unacceptable heating of water in the heat transfer reservoir 4, a circulation system is activated: the circulator 13 is activated, which, through the intake pipe 14, when the shut-off device 17 is open, draws water from the water area 2 and delivers it through the pressure pipe 15 to the heat release reservoir 4. From the opposite end of the heat discharge reservoir, water through the open shut-off device 18 with the same flow rate is discharged into the drain line 16.

При размещении подземной АЭС в районе, подверженном сейсмическим воздействиям, осуществляется компенсирующая динамические нагрузки фиксация плавучего средства 5 относительно полости 3. Для этого после перекрытия проема 11 затвором 12 закрывается запорное устройство 18 и открывается запорное устройство 17. Включается в работу циркулятор 13, который через приемный 14 и напорный 15 трубопроводы подают воду из акватории 2 в водоем 4 теплосброса и поднимает в нем уровень воды до поджатия сводом полости 3 на определенную величину амортизаторов 20 на упорах 19. Величина поджатия амортизаторов 20 устанавливается такой, чтобы исключить их отхождение от свода полости 3 при колебаниях уровня воды в водоеме 4 теплосброса, вызванных сейсмическим воздействием. При достижении требуемого для поджатия амортизаторов 20 уровня воды в водоеме 4 теплосброса открывается запорное устройство 18 и работа циркулятора 13 продолжается на обеспечение протока воды в водоеме 4 теплосброса. When placing an underground nuclear power plant in an area subject to seismic influences, the floating means 5 compensating for dynamic loads are fixed relative to the cavity 3. To do this, after the opening 11 is closed by the shutter 12, the locking device 18 closes and the locking device 17 opens. The circulator 13 is turned on, which through the receiving 14 and pressure pipelines 15 supply water from the water area 2 to the heat discharge pond 4 and raise the water level in it until the cavity 3 compresses it by a certain amount of shock absorbers 20 at pores 19. The magnitude of the compression of the shock absorbers 20 is set so as to exclude their departure from the arch of the cavity 3 during fluctuations in the water level in the reservoir 4 of the heat discharge caused by seismic effects. Upon reaching the required level for compressing the shock absorbers 20, the water level in the reservoir 4 of the heat discharge opens the locking device 18 and the operation of the circulator 13 continues to ensure the flow of water in the reservoir 4 of the heat discharge.

При необходимости перезарядки активной зоны 10 реактора 9 производится остановка реактора и отсоединение блока 6 сооружений от коммуникаций. Открытые запорные устройства 17 и 18 при неработающем циркуляторе 13 обеспечивают спад уровня воды в водоеме 4 теплосброса до уровня воды в акватории 2, при этом амортизаторы 20 упоров 19 отходят от свода полости 3. Поднимается затвор 12, и плавучее средство 5 через проем 11 сплавляется в акваторию 2 и далее к месту перезарядки активной зоны, а полость 3 готова к установке другого энергоблока. If it is necessary to recharge the active zone 10 of the reactor 9, the reactor is shut down and the unit 6 of the structures is disconnected from the communications. Open shut-off devices 17 and 18 with an idle circulator 13 provide a drop in the water level in the heat-discharge pond 4 to the water level in the water area 2, while the shock absorbers 20 of the stops 19 extend from the cavity vault 3. The bolt 12 is lifted, and the floating means 5 are fused through the opening 11 into water area 2 and further to the place of core recharging, and cavity 3 is ready for the installation of another power unit.

Claims

1. UNDERGROUND NUCLEAR POWER STATION, located in the cavities of the mountains adjacent to the water area, containing a block of structures with a nuclear reactor, installed on a common base, and a heat sink, characterized in that the common base is made in the form of a floating device installed in a heat sink, and the block of structures and the heat-discharge reservoir are located in the cavity of the mountain, which has access to the water area with the possibility of alloying the floating means through the opening blocked by the bolt.

2. The station according to claim 1, characterized in that the floating means is made with stops with shock absorbers in the arch of the cavity.