RU2273901C2 - Underground nuclear power station - Google Patents

Underground nuclear power station Download PDF

Info

Publication number
RU2273901C2
RU2273901C2 RU2001127138/06A RU2001127138A RU2273901C2 RU 2273901 C2 RU2273901 C2 RU 2273901C2 RU 2001127138/06 A RU2001127138/06 A RU 2001127138/06A RU 2001127138 A RU2001127138 A RU 2001127138A RU 2273901 C2 RU2273901 C2 RU 2273901C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
power plant
reactor
tunnels
plant according
transport
Prior art date
Application number
RU2001127138/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001127138A (en
Inventor
Валентин Николаевич Долгов (RU)
Валентин Николаевич Долгов
Original Assignee
Валентин Николаевич Долгов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Валентин Николаевич Долгов filed Critical Валентин Николаевич Долгов
Priority to RU2001127138/06A priority Critical patent/RU2273901C2/en
Publication of RU2001127138A publication Critical patent/RU2001127138A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2273901C2 publication Critical patent/RU2273901C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

FIELD: industrial structures that can be used for building underground nuclear power stations.
SUBSTANCE: proposed nuclear power station has process units incorporated in single nuclear power unit which are disposed in underground openings. Power unit has reactor and turbogenerator plants with shipment-and-processing compartment and associated systems for recovering radioactive wastes provided with exits to surface; water circulating system; plenum-exhaust ventilation system; cable routes and transport-service lines. Underground openings for receiving mentioned units are located at two communicating levels. At least one unit, system for accumulating and recovering radioactive wastes, and plenum-exhaust ventilation system are disposed at upper level. Spent nuclear fuel storage and radioactive waste burial ground are disposed at lower level. Like ends of tunnels for these units are communicating through tunnels for transport-service lines with tunnels for accommodating reactor plant. The latter is disposed in deepened caisson and provided with insulating containment. The latter, caisson wall, and partition form solid and tight vacuum enclosure joined with shipment-and-processing compartment of unit. Reactor plant of power unit uses liquid-metal cooled fast reactor.
EFFECT: enhanced efficiency and environmental friendliness in power generation, as well as nuclear and radiation safety of power station.
18 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к сооружениям для промышленных целей, а именно электростанциям, использующим ядерную энергетическую установку для получения электроэнергии, размещаемым под землей.The invention relates to structures for industrial purposes, namely, power plants using a nuclear power plant to generate electricity placed underground.

Сооружение атомных электростанций, дающих наиболее дешевую электроэнергию, сталкивается с рядом проблем, основными из которых являются ядерная и радиационная безопасность, утилизация плутония и недопущение его распространения, эффективность использования ядерного топлива и экономичность процесса получения электроэнергии, переработка и захоронение радиоактивных отходов, утилизация продуктов переработки ядерного топлива. Поиски решения таких проблем привели к разработке проектов подземных атомных электростанций (ПАТЭС), в которых активная зона реактора расположена глубоко (не ближе 40 м) под землей в устойчивых, предпочтительно в скальных, грунтах и термодинамически связана с наземными или подземными теплообменниками, причем радионуклиды из активной зоны после их выработки подлежат утилизации и захоронению в специальных условиях или глубоко под землей, а аварийная ситуация подземного атомного взрыва с рассеянием радионуклидов не окажет влияния на экологию среды на земной поверхности вследствие изолирования утечки радионуклидов в атмосферу /US пат. №4851183, МПК 621 CO 13/10, 1989; Э.Л.Петров. ПАТЭС - высокоэффективная область двойных технологий судового машиностроения. Судостроение, СПб, 2000, №3, с.25-27/.The construction of nuclear power plants, which provide the cheapest energy, faces a number of problems, the main of which are nuclear and radiation safety, plutonium utilization and prevention of its proliferation, the efficiency of nuclear fuel use and the economics of the process of generating electricity, the processing and disposal of radioactive waste, and the disposal of nuclear processing products. fuel. The search for a solution to such problems led to the development of projects of underground nuclear power plants (FNPPs) in which the reactor core is located deep (no closer than 40 m) underground in stable, preferably rocky, soils and thermodynamically connected to ground or underground heat exchangers, and radionuclides from the active zone after their development should be disposed of and buried in special conditions or deep underground, and the emergency situation of an underground atomic explosion with the scattering of radionuclides will not affect the environmental gii environment on the earth's surface due to the isolation of the leak of radionuclides into the atmosphere / US Pat. No. 4851183, IPC 621 CO 13/10, 1989; E.L. Petrov. FNPP is a highly efficient area of dual technology for marine engineering. Shipbuilding, St. Petersburg, 2000, No. 3, p.25-27 /.

Известна подземная атомная электростанция (проект Каммера), включающая четыре подземные камеры для размещения реактора и соответствующего оборудования, подходы для обслуживания, вентиляционные шахты и туннели, не имеющие открытого доступа к зоне реактора и соединенные с подземной галереей для размещения вспомогательного оборудования, выполненной с возможностью изолирования как от реакторного помещения, так и от внешнего пространства, при этом охлаждение реактора осуществляется пассивной инжекционной системой безопасности в виде большого поверхностного водного резервуара, соединенной трубопроводом с оболочкой реактора /У.А.Каммер, М.Б.Уотсон. "Подземные атомные электростанции с наземными турбогенераторами" в "Атомная техника и ее проектирование", 1975, №33, с.308/. Недостатком известной ПАТЭС является необходимость обеспечения эффективной радиационной защиты и усложненность системы изолирования станции.An underground nuclear power plant is known (Kammer project), which includes four underground chambers for placing the reactor and related equipment, maintenance approaches, ventilation shafts and tunnels that do not have open access to the reactor zone and are connected to an underground gallery for accommodating auxiliary equipment made with the possibility of isolation both from the reactor room and from the outer space, while the reactor is cooled by a passive injection safety system in the form of a superficial surface water tank connected by a pipeline to the reactor shell / U.A. Kammer, M.B. Watson. "Underground nuclear power plants with ground-based turbogenerators" in "Atomic engineering and its design", 1975, No. 33, p. 308 /. A disadvantage of the well-known FNPP is the need to ensure effective radiation protection and the complexity of the isolation system of the station.

Известна ПАТЭС, включающая атомный реактор CANDU, размещенный глубоко в скальной породе, который связан с набором турбинных генераторов, конденсаторов и сопутствующего оборудования, расположенного в отдельных, неглубоко вырытых туннелях. Система реактора располагается в четырех основных камерах, которые соединены между собой туннелями и с поверхностью земли - вертикальной шахтой, обеспечивающей доступ /R.C.Oberth, In "Underground Siting of Nuclear Power Pants, Proceedings of the International Symposium, Hannover, Bundesanstalt fur Geowissenschaften und Rohstoffe, Mar.18-20, 1981, Stuttgart, 1982, p.95/. Недостатком известного технического решения является необходимость обеспечения эффективной изоляции развитой сети подземных камер и вертикальной шахты на случай аварии реактора. Кроме того, общим недостатком известных проектов ПАТЭС /см. также пат. US NN 4244153, 1976 г.; 4297167, 1981 г.; 4167087, 1979 г./ является сложность практического примения, обусловленная особенностями теплопереноса тепла от активной зоны реактора на большой глубине к теплообменнику, расположенному на поверхности или вблизи нее, поскольку обычные реакторы, способные расплавляться при потере охладителя, не подходят для эксплуатации в условиях, когда затруднен контроль за процессом их работы.The FNPP is known, including the CANDU nuclear reactor located deep in rock, which is connected with a set of turbine generators, condensers and related equipment located in separate, shallow dug tunnels. The reactor system is located in four main chambers that are interconnected by tunnels and with the surface of the earth - a vertical shaft providing access / RCOberth, In "Underground Siting of Nuclear Power Pants, Proceedings of the International Symposium, Hannover, Bundesanstalt fur Geowissenschaften und Rohstoffe, Mar.18-20, 1981, Stuttgart, 1982, p.95 /. A disadvantage of the known technical solution is the need to ensure effective isolation of a developed network of underground chambers and a vertical shaft in the event of a reactor accident. In addition, a common disadvantage of well-known FNPP projects / see also US Pat. No. 4,244,153, 1976. .; 4297167, 1981; 4167087, 1979 / is the difficulty of practical application, due to the peculiarities of heat transfer from the reactor core at great depths to a heat exchanger located on or near the surface, since conventional reactors that can melt when the coolant is lost, not suitable for operation in conditions where it is difficult to control the process of their work.

Известна подземная атомная электростанция глубокого заложения, которая включает комплекс сооружений для размещения технологических блоков, позволяющих осуществить получение тепловой энергии и ее преобразование в электрическую, размещенных как в подземных выработках и скомпанованных там по функциональному признаку, так и в наземных сооружениях, которые соединены между собой транспортными и инженерными коммуникациями, в том числе системой водооборота, системой приточно-вытяжной вентиляции, кабельными трассами и транспортно-коммуникативными магистралями для подачи и перемещения грузов, включая радиоактивные, и пассажиров /В.Н.Долгов и др. Подземное пространство мира. 1997, №3, с.14-15/.A deep-lying underground nuclear power plant is known, which includes a complex of structures for placing technological units that allow the production of thermal energy and its conversion into electrical energy, located both in underground workings and put together there on a functional basis, and in ground structures that are interconnected by transport and utilities, including a water circulation system, a supply and exhaust ventilation system, cable routes and transport-commune ativnost pipe for feeding and movement of goods, including radioactive and passengers /V.N.Dolgov and others. The underground space of the world. 1997, No. 3, pp. 14-15 /.

В число подземных технологических блоков входят по крайней мере один атомный энергетический блок, содержащий реакторную установку, связанную с турбогенераторной установкой и транспортно-технологическим отделением, оснащенным обмывочным боксом отработавшего ядерного топлива и бассейнами выдержки, система сбора и переработки жидких и твердых радиоактивных отходов (РАО), хранилище отработавшего ядерного топлива и могильник радиоактивных отходов. В технологических блоках предусмотрено размещение оборудования для орошения и осушения помещений, пожаротушения, кондиционирования воздуха, вентиляции и дезактивации, а также для охлаждения и очистки вод для бассейнов, что исключает попадание загрязнений из подземных помещений в наземные и окружающую среду.The underground technological units include at least one nuclear power unit containing a reactor unit associated with a turbogenerator unit and a transport and technological department equipped with a spent nuclear fuel washing box and holding pools, a system for collecting and processing liquid and solid radioactive waste (RAW) , spent nuclear fuel storage facility and radioactive waste repository. The technological blocks provide for the placement of equipment for irrigation and drainage, fire fighting, air conditioning, ventilation and decontamination, as well as for cooling and water treatment for pools, which eliminates the ingress of pollution from underground premises into the ground and the environment.

Предполагается, что известная АЭС может быть расположена в одноуровневых выработках в скальном грунте с соблюдением требований инженерной геологии, предъявляемых к подобным сооружениям, как по простиранию мощных пластовых горных пород, чем обеспечивается выгодное распределение давления на своды, так и по устройству машинного зала (и других помещений), в котором должен быть предусмотрен специальный дренаж, а также усиление противофильтрационной защиты в области складирования РАО и, в особенности, могильника. В известной АЭС возможно использование корабельных ядерных энергетических установок и их систем обеспечения в качестве источников ядерной энергии.It is assumed that a well-known nuclear power plant can be located in single-level workings in rocky soil in compliance with the engineering geology requirements for such structures, both along the strike of thick stratified rocks, which ensures an advantageous distribution of pressure on the arches, and the arrangement of the machine room (and others premises), in which special drainage should be provided, as well as reinforcement of antifiltration protection in the field of storage of radioactive waste and, in particular, the repository. In a well-known nuclear power plant, it is possible to use ship nuclear power plants and their support systems as sources of nuclear energy.

Известная подземная атомная электростанция, включающая размещенные в подземных выработках по крайней мере одну ядерную энергетическую установку, содержащую реакторную и турбогенераторную установки с транспортно-технологическим отделением, систему сбора и переработки радиоактивных отходов, хранилище отработавшего ядерного топлива, могильник радиоактивных отходов, и имеющие выводы на поверхность, во вспомогательные наземные сооружения, систему приточно-вытяжной вентиляции, систему водооборота, кабельные трассы и транспортно-коммуникативные магистрали, выбрана в качестве ближайшего аналога заявляемого изобретения.A well-known underground nuclear power plant, including at least one nuclear power plant located in underground mines, containing a reactor and a turbogenerator unit with a transport and technological department, a system for collecting and processing radioactive waste, a spent nuclear fuel storage facility, a radioactive waste repository, and having conclusions to the surface , to auxiliary ground facilities, a supply and exhaust ventilation system, a water circulation system, cable routes and transport and communications ikativnye line is selected as the closest analog of the claimed invention.

Задача изобретения заключается в повышении эффективности экологически чистого производства электроэнергии и обеспечении ядерной и радиационной безопасности подземной АЭС.The objective of the invention is to increase the efficiency of environmentally friendly electricity production and ensure nuclear and radiation safety of an underground nuclear power plant.

Задача решена тем, что в известной подземной АЭС, включающей размещенные в подземных выработках технологические блоки в составе, по крайней мере, одного атомного энергетического блока, содержащего реакторную и турбогенераторную установки с транспортно-технологическим отделением, и связанных с ним системы сбора и переработки радиоактивных отходов, хранилища отработавшего ядерного топлива и могильника радиоактивных отходов, а также имеющие выводы на поверхность систему водооборота, систему приточно-вытяжной вентиляции, кабельные трассы и транспортно-коммуникативные магистрали, в соответствии с изобретением, подземные выработки под технологические блоки размещены на двух сообщающихся уровнях, причем на верхнем уровне размещены по крайней мере один атомный энергетический блок, система сбора и переработки радиоактивных отходов и система приточно-вытяжной вентиляции, а на нижнем уровне размещены хранилище отработавшего ядерного топлива и могильник радиоактивных отходов, которые пространственно объединены и связаны с системой сбора и переработки радиоактивных отходов, при этом одноименные концы туннелей под технологические блоки соединены туннелями под транспортно-коммуникативные магистрали, туннели для размещения каждого атомного энергетического блока разделены прочноплотными перегородками с образованием реакторного зала для размещения реакторной установки и машинного зала для размещения турбогенераторной установки, а реакторная установка размещена в заглубленном кессоне и снабжена изолирующей оболочкой, образующей совместно со стенками кессона и упомянутой перегородкой прочноплотную вакуумируемую выгородку, сопряженную с транспортно-технологическим отделением атомного энергетического блока, в реакторной установке которого использован реактор на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем.The problem is solved in that in a well-known underground nuclear power plant, including technological units located in underground workings comprising at least one atomic energy unit containing a reactor and a turbogenerator unit with a transport and technological department, and associated systems for collecting and processing radioactive waste , spent nuclear fuel storage facilities and a radioactive waste repository, as well as water circulation systems, a supply and exhaust ventilation system, cable lines having leads to the surface Systems and transport and communication lines, in accordance with the invention, underground workings for technological units are located at two communicating levels, with at least one atomic energy unit, a system for collecting and processing radioactive waste and a supply and exhaust ventilation system being located at the upper level, and At the lower level are the spent nuclear fuel storage facility and the radioactive waste repository, which are spatially integrated and connected to the radioactive waste collection and processing system. In addition, the ends of the tunnels of the same name for the technological units are connected by tunnels for transport and communication lines, the tunnels for each nuclear power unit are separated by strong-density partitions with the formation of a reactor hall to house the reactor installation and a machine room to house the turbogenerator installation, and the reactor installation is located in a recessed caisson and is equipped with an insulating sheath, which forms, together with the walls of the caisson and the said partition, a tight evacuated baffle, associated with the transport and technological department of the atomic energy block, in the reactor installation of which a fast neutron reactor with a liquid metal coolant was used.

Кроме того, выводы на поверхность систем водооборота, приточно-вытяжной вентиляции, кабельных трасс и транспортно-коммуникативных магистралей размещены в пределах наземных сооружений электростанции.In addition, findings on the surface of water circulation systems, supply and exhaust ventilation, cable routes and transport and communication lines are located within the ground structures of the power plant.

Кроме того, верхний и нижний подземные уровни сообщены посредством шахт, которые соединяют туннели для транспортно-коммуникативных магистралей с хранилищем отработавшего ядерного топлива.In addition, the upper and lower underground levels are communicated through mines that connect the tunnels for the transport and communication lines to the spent nuclear fuel storage.

Кроме того, туннели для транспортно-коммуникативных магистралей имеют выводы на поверхность в виде шахт, примыкающих к упомянутым туннелям на их концах и оборудованных грузопассажирскими лифтами с санпропускниками.In addition, the tunnels for transport and communication lines have conclusions to the surface in the form of shafts adjacent to the mentioned tunnels at their ends and equipped with passenger-and-freight elevators with sanitary inspection rooms.

Кроме того, туннели для размещения технологических блоков имеют на концах буферные участки для предотвращения контакта с внешней средой.In addition, the tunnels for the placement of technological units have buffer sections at the ends to prevent contact with the external environment.

Кроме того, реакторная установка выполнена в виде моноблочной двухконтурной паропроизводящей установки, первый контур которой содержит жидкометаллический теплоноситель, а второй - пароводяное рабочее тело.In addition, the reactor installation is made in the form of a monoblock double-circuit steam generating installation, the first circuit of which contains a liquid metal coolant, and the second is a steam-water working fluid.

Кроме того, в качестве жидкометаллического теплоносителя выбран свинец Pb или сплав свинец-висмут Pb-Bi в виде расплава.In addition, lead Pb or a lead-bismuth alloy Pb-Bi in the form of a melt are selected as the liquid metal coolant.

Кроме того, реакторный зал снабжен полуобечайкой, размещенной над прочноплотной вакуумируемой выгородкой.In addition, the reactor hall is equipped with a half-shell placed above a high-density evacuated partition.

Кроме того, система сбора и переработки радиоактивных отходов включает устройство отверждения жидких радиоактивных отходов и устройство сжигания и холодного прессования твердых радиоактивных отходов.In addition, the system for collecting and processing radioactive waste includes a device for solidifying liquid radioactive waste and a device for burning and cold pressing solid radioactive waste.

Кроме того, система приточно-вытяжной вентиляции содержит устройство очистки загрязненного воздуха.In addition, the supply and exhaust ventilation system includes a device for cleaning polluted air.

Кроме того, в транспортно-технологическом отделении энергетического блока размещены обмывочный бокс отработавшего ядерного топлива и бассейны выдержки.In addition, a spent nuclear fuel washing unit and holding pools are located in the transport and technological department of the energy block.

Кроме того, хранилище отработавшего ядерного топлива выполнено с возможностью сухого долговременного хранения топлива с обеспечением воздушного охлаждения.In addition, the spent nuclear fuel storage facility is configured for dry long-term storage of fuel with air cooling.

Кроме того, хранилище отработавшего ядерного топлива и могильник радиоактивных отходов имеют совокупный объем, соответствующий расчетному количеству радиоактивных отходов за срок эксплуатации электростанции.In addition, the spent nuclear fuel storage facility and the radioactive waste repository have a cumulative volume corresponding to the estimated amount of radioactive waste over the life of the power plant.

Кроме того, туннели для размещения технологических блоков выполнены длиной 160-200 м и диаметром 20-22 м.In addition, the tunnels for the placement of technological units are 160-200 m long and 20-22 m in diameter.

Кроме того, туннели для транспортно-коммуникативных магистралей выполнены длиной 200-500 м и диаметром 9-10 м.In addition, the tunnels for transport and communication lines are 200-500 m long and 9-10 m in diameter.

Кроме того, своды туннелей выполнены из железобетонных блоков и обжаты на породу.In addition, the arches of the tunnels are made of reinforced concrete blocks and compressed to the rock.

Кроме того, своды каждого туннеля для размещения атомного энергетического блока по всей длине усилены металлическими полуобечайками со шпангоутами для размещения подъемно-транспортного оборудования.In addition, the arches of each tunnel to accommodate the atomic energy block along the entire length are reinforced with metal half-shells with frames to accommodate handling equipment.

Кроме того, выводы на поверхность систем водооборота, приточно-вытяжной вентиляции, кабельных трасс и транспортно-коммуникативных магистралей выполнены с исключением непосредственного контакта их с реакторной установкой.In addition, the findings on the surface of water circulation systems, supply and exhaust ventilation, cable routes and transport and communication lines were made with the exception of their direct contact with the reactor installation.

Технический результат изобретения состоит в повышении безопасности АЭС, сокращении количества радиоактивных отходов, увеличении коэффициента полезного использования природного урана, возможности длительного хранения плутония, что обеспечивает высокую эффективность и экологическую чистоту получения электроэнергии, а также ядерную и радиационную безопасность эксплуатации подземной АЭС.The technical result of the invention is to increase the safety of nuclear power plants, reduce the amount of radioactive waste, increase the efficiency of natural uranium, the possibility of long-term storage of plutonium, which ensures high efficiency and environmental friendliness of electricity production, as well as nuclear and radiation safety of underground nuclear power plants.

Такой результат достигается надежной изоляцией любого количества атомных энергетических блоков, установленных в подземной части АЭС, от ее наземной части, исключением операций по транспортировке на поверхность отработавшего ядерного топлива, поскольку туннельный способ размещения технологических блоков АЭС обеспечивает хранение радиоактивных веществ в любом количестве за счет устройства дополнительных туннелей по мере необходимости.This result is achieved by reliable isolation of any number of atomic energy units installed in the underground part of the NPP from its ground part, with the exception of operations for transportation of spent nuclear fuel to the surface, since the tunneling method of placement of the NPP technological units provides storage of radioactive substances in any quantity due to the installation of additional tunnels as needed.

Кроме того, при подземном размещении атомного энергетического блока геологически устойчивые формации (каменные соли, кембрийские соли, скальные породы), в которых выполнены и обустроены нужным образом туннели и шахты, в случае аварии или стихийного бедствия сами являются универсальным защитным барьером, надежно изолирующим подземную АЭС от окружающей среды. При аварийном расхолаживании реактора тепло отводится непосредственно в грунты, что не может быть выполнено на наземных АЭС. Кроме того, интенсивность возможных сейсмических воздействий на помещения подземной АЭС снижается в 1,5-2 раза по сравнению с таковой на поверхности Земли. Организация долговременного хранения (на 100-200 лет) отработавшего ядерного топлива в подземных помещениях исключает необходимость внеплановой его переработки с извлечением плутония и его выдачу на дневную поверхность.In addition, when underground placing an atomic energy block, geologically stable formations (rock salts, Cambrian salts, rock), in which tunnels and mines are constructed and properly equipped, in case of an accident or natural disaster themselves are a universal protective barrier that reliably isolates the underground nuclear power plant from the environment. During an emergency cooldown of the reactor, heat is removed directly to the ground, which cannot be performed at surface nuclear power plants. In addition, the intensity of possible seismic effects on the premises of an underground nuclear power plant is reduced by 1.5-2 times compared with that on the Earth's surface. The organization of long-term storage (for 100-200 years) of spent nuclear fuel in underground facilities eliminates the need for unscheduled reprocessing of it with the extraction of plutonium and its delivery to the day surface.

Реактор на быстрых нейтронах повышает безопасность АЭС за счет физических свойств активной зоны, таких как отсутствие в ней заметных эффектов реактивности типа ксенонового отравления, температурного эффекта теплоносителя, а также за счет компенсации выгоревшего в активной зоне уранового топлива наработкой плутония, что обеспечивает малый оперативный запас реактивности в работающем реакторе.A fast neutron reactor increases the safety of nuclear power plants due to the physical properties of the core, such as the absence of noticeable effects of reactivity such as xenon poisoning, the temperature effect of the coolant, and also due to the compensation of plutonium produced in the uranium fuel burnout, which ensures a small operational margin of reactivity in a working reactor.

Такой реактор отличается самопроизвольным снижением мощности при повышении температуры в активной зоне из-за нарушения теплоотвода, потери теплоносителя, заполнения активной зоны водой или паром. Кроме того, эффективность использования ядерного топлива, например природного урана, существенно возрастает в результате наработки плутония, что приводит к снижению объемов радиоактивных отходов, упрощает процесс их переработки и захоронения.Such a reactor is characterized by a spontaneous decrease in power with increasing temperature in the core due to a violation of heat removal, loss of coolant, filling the core with water or steam. In addition, the efficiency of the use of nuclear fuel, such as natural uranium, increases significantly as a result of plutonium production, which leads to a decrease in the volume of radioactive waste, simplifies the process of their processing and disposal.

Жидкометаллический теплоноситель свинец Pb или свинец-висмут Pb-Bi в виде расплава также обеспечивает безопасность АЭС за счет своих физических свойств. Такой теплоноситель имеет высокую температуру кипения (соответственно 1725°С и 1670°С), что при низком давлении и аварийном перегреве теплоносителя исключает повышение давления и переопрессовку первого контура, а в случае разгерметизации первого контура - исключает тепловой взрыв реактора и потерю теплоносителя.The liquid metal coolant lead Pb or lead bismuth Pb-Bi in the form of a melt also ensures the safety of nuclear power plants due to their physical properties. Such a coolant has a high boiling point (1725 ° С and 1670 ° С, respectively), which at low pressure and emergency overheating of the coolant eliminates the increase in pressure and re-pressing of the primary circuit, and in the case of depressurization of the primary circuit it eliminates the thermal explosion of the reactor and loss of coolant.

Теплоноситель не расходуется в работе и может быть использован неоднократно. Сплав свинец-висмут Pb-Bi имеет температуру плавления 125°С, а свинец - 327°С, теплоноситель загружается в установку и используется в работе в виде расплава, который быстро затвердевает при разгерметизации контура, обеспечивает низкий уровень наведенной гамма-активности, удерживает радиоактивный йод и другие продукты деления ядер в реакторе.The coolant is not consumed in work and can be used repeatedly. The lead-bismuth alloy Pb-Bi has a melting point of 125 ° C, and lead is 327 ° C, the coolant is loaded into the installation and used in the form of a melt, which quickly hardens when the circuit is depressurized, provides a low level of induced gamma activity, and retains radioactive iodine and other nuclear fission products in a reactor.

Моноблочное выполнение реакторной установки в сочетании со штатным изолирующим страховочным корпусом реактора гарантирует невозможность вытекания теплоносителя из контура даже при его разгерметизации, что исключает появление альфа-активных аэрозолей изотопа полония Ро-210. Конструктивные особенности моноблока, размещение реакторной установки в отдельном зале туннеля позволяют осуществить пассивное расхолаживание реактора через корпус атмосферным воздухом за счет естественной конвекции по воздуховодам, что позволяет избежать перегрева активной зоны и ее расплавления.The monoblock execution of the reactor installation in combination with the standard insulating safety vessel of the reactor ensures that the coolant cannot flow out of the circuit even when it is depressurized, which eliminates the appearance of alpha-active aerosols of the Ro-210 polonium isotope. The design features of the monoblock, the placement of the reactor installation in a separate hall of the tunnel allow passive cooling of the reactor through the housing with atmospheric air due to natural convection through the air ducts, which avoids overheating of the core and its melting.

Утечка радиоактивных веществ в окружающую среду при экстраординарных обстоятельствах, например диверсии, вследствие разгерметизации основного и страховочного корпусов исключается введением дополнительных барьеров безопасности установки (прочноплотная выгородка, железобетонные блоки облицовки туннеля и грунт).The leakage of radioactive substances into the environment under extraordinary circumstances, such as sabotage, due to the depressurization of the main and safety hulls, is eliminated by the introduction of additional installation safety barriers (strong-density barrier, reinforced concrete tunnel lining blocks and soil).

Сущность изобретения раскрывают фиг.1, на которой представлена схема размещения технологических блоков и систем подземной АЭС на всех уровнях, и фиг.2, на которой представлена схема атомного энергетического блока подземной АЭС (продольный разрез).The invention is disclosed in figure 1, which shows the layout of the technological units and systems of the underground nuclear power plant at all levels, and figure 2, which shows the layout of the atomic energy block of the underground nuclear power plant (longitudinal section).

Подземная АЭС выполнена следующим образом (фиг.1). В подземных выработках, выполненных в виде туннелей, на первом подземном уровне размещены технологические блоки в составе, по крайней мере, одного атомного энергетического блока 1, системы приточно-вытяжной вентиляции 2 и системы сбора и переработки радиоактивных отходов (РАО) З. Туннель блока соединен с шахтой для размещения кабельных трасс 4, предназначенных для отвода электроэнергии к трансформаторной подстанции наземного уровня, и шахтой для размещения коллектора системы водооборота 5, предназначенного для подвода-отвода водяного охлаждения. К туннелю для размещения системы приточно-вытяжной вентиляции 2 примыкает вентиляционная шахта 6, имеющая выход на дневную поверхность, причем в состав системы 2 входит устройство для очистки загрязненного воздуха, исключающее распространение каких-либо загрязнений по вентиляционным каналам. Одноименные концы туннелей для размещения технологических блоков на первом подземном уровне соединены туннелями для размещения транспортно-коммуникативных магистралей 7, разделяющихся на две ветви - "чистую" 8 и "грязную" 9, определяемые так в соответствии с характером технологических операций, которые они обслуживают (в частности, перемещение грузов с поверхности по "чистой" магистрали 8 и перемещение отработавшего ядерного топлива в хранилище по "грязной" магистрали 9). Туннели для размещения ветвей 8, 9 транспортно-коммуникативных магистралей 7 по концам соединены с дневной поверхностью шахтами 10, оборудованными грузопассажирскими лифтами и санпропускниками.Underground nuclear power plant is as follows (figure 1). In underground tunnels in the form of tunnels, at the first underground level, technological units are located comprising at least one atomic energy unit 1, a supply and exhaust ventilation system 2, and a radioactive waste collection and processing system Z. The block tunnel is connected with a shaft for placement of cable routes 4, designed to divert electricity to a ground-level transformer substation, and a shaft for placement of a collector of a water circulation system 5, intended for supply and removal of water azhdeniya. The tunnel for accommodating the supply and exhaust ventilation system 2 is adjacent to the ventilation shaft 6, which has access to the day surface, and the system 2 includes a device for cleaning polluted air, which prevents the spread of any pollution through the ventilation ducts. The ends of the tunnels of the same name for the placement of technological units at the first underground level are connected by tunnels to accommodate the transport and communication lines 7, divided into two branches - “clean” 8 and “dirty” 9, so defined in accordance with the nature of the technological operations that they serve (in in particular, the movement of goods from the surface along the “clean” highway 8 and the movement of spent nuclear fuel into storage along the “dirty” highway 9). Tunnels for placing branches 8, 9 of the transport and communication lines 7 at the ends are connected to the day surface by shafts 10, equipped with passenger-and-freight elevators and sanitary inspection rooms.

Туннели под технологические блоки имеют на концах буферные участки 11, отделяющие помещения блоков от сообщения с внешней средой через ветви транспортно-коммуникативных магистралей 7 и шахты 10. Туннели под обе ветви транспортно-коммуникативных магистралей 7 соединены шахтами 12 с концами расположенного на нижнем подземном уровне туннеля для размещения хранилища отработавшего ядерного топлива 13, пространственно объединенного с могильником радиоактивных отходов 14. Такое расположение технологических блоков позволяет связать систему сбора и переработки радиоактивных отходов 3, включающую устройство отверждения жидких радиоактивных отходов и устройство сжигания и холодного прессования твердых радиоактивных отходов (на фиг.1 не показаны), посредством "грязной" ветви 9 магистрали 7 с хранилищем 13-могильником 14.The tunnels for the technological blocks have buffer sections 11 at the ends that separate the rooms of the blocks from communication with the external environment through the branches of the transport and communication lines 7 and the shaft 10. The tunnels under both branches of the transport and communication lines 7 are connected by the shafts 12 to the ends of the tunnel located at the lower underground level for the storage of spent nuclear fuel 13, spatially integrated with the repository of radioactive waste 14. This arrangement of technological units allows you to connect the system failure a and 3, processing of radioactive waste, comprising a curing device for liquid radioactive wastes and the combustion device and cold pressing of solid radioactive wastes (not shown in Figure 1) through a "dirty" branch line 7 to 9 repository 13 burial ground 14.

Посредством кабельных трасс 4, коллектора системы водооборота 5, вентиляционной шахты 6 и шахт с грузопассажирскими лифтами 10, имеющими выход на дневную поверхность, верхний подземный уровень связан с вспомогательными сооружениями 15 наземного уровня, такими как центральный щит управления АЭС, градирни, дизельные электростанции, трансформаторные подстанции, линии электропередач и др., при этом выводы на поверхность всех упомянутых систем и трасс выполнены с исключением непосредственного контакта их с радиоактивной средой атомного энергоблока 1.Through cable routes 4, the collector of the water circulation system 5, the ventilation shaft 6 and the shafts with passenger-and-freight elevators 10 with access to the day surface, the upper underground level is connected to auxiliary facilities 15 of the ground level, such as the central control panel of nuclear power plants, cooling towers, diesel power plants, transformer substations, power lines, etc., while the conclusions on the surface of all the mentioned systems and routes are made with the exception of their direct contact with the radioactive medium of atomic energy 1 block.

Второй подземный уровень заглублен на расстояние, при котором допустимо располагать могильник 14 для выполнения требований к его устройству по обеспечению условий захоронения РАО, причем за счет поступления воздуха из системы приточно-вытяжной вентиляции 2 обеспечивается сухое долговременное хранение отработавшего ядерного топлива при наличии его воздушного охлаждения, а газовый состав воздуха контролируется устройством для очистки загрязненного воздуха в системе приточно-вытяжной вентиляции 2.The second underground level is deepened to a distance at which it is permissible to have the repository 14 to fulfill the requirements for its device for ensuring the conditions for disposal of radioactive waste, and due to the intake of air from the supply and exhaust ventilation system 2, dry long-term storage of spent nuclear fuel is provided in the presence of its air cooling, and the gas composition of the air is controlled by a device for cleaning polluted air in the supply and exhaust ventilation system 2.

Совокупный объем сухого хранилища отработавшего ядерного топлива 13 и могильника радиоактивных отходов 14 рассчитан на размещение радиоактивных веществ, накопленных не менее чем за расчетный срок эксплуатации АЭС (50-60 лет).The total volume of dry storage of spent nuclear fuel 13 and the repository of radioactive waste 14 is designed to accommodate radioactive substances accumulated for at least the estimated life of the nuclear power plant (50-60 years).

Подземная горная выработка для размещения атомного энергетического блока (фиг.2) выполнена в виде туннеля 16, который разделен прочноплотными перегородками 17 с образованием реакторного зала 18 для размещения реакторной установки 19, машинного зала 20 для размещения турбогенераторной установки 21 и транспортно-технологического отделения 22. Реакторная установка 19 размещена в заглубленном кессоне 23 и снабжена внешней изолирующей оболочкой 24, которая совместно со стенками кессона 23 и прочноплотной перегородкой 17 образует прочноплотную вакуумируемую выгородку 25, в которой предусмотрено оборудование, обслуживающее внутриреакторное временное хранилище отработавшего ядерного топлива, рассчитанное на хранение аварийной выгрузки тепловыделяющих сборок и отработавших тепловыделяющих сборок (ТВС) между двумя плановыми перегрузками (на фиг.2 не показаны).The underground mine for the placement of the atomic energy block (Fig. 2) is made in the form of a tunnel 16, which is divided by strong-density partitions 17 with the formation of the reactor hall 18 for the placement of the reactor installation 19, the machine room 20 for the placement of the turbogenerator installation 21 and the transport and technological department 22. The reactor installation 19 is placed in a buried caisson 23 and is provided with an external insulating shell 24, which together with the walls of the caisson 23 and the tight-fitting partition 17 forms a tight-tight vacuum a movable partition 25, in which equipment is provided that serves the internal reactor temporary storage of spent nuclear fuel, designed to store emergency unloading of fuel assemblies and spent fuel assemblies (FAs) between two planned overloads (not shown in Fig. 2).

Прочноплотная выгородка 25 сопряжена с транспортно-технологическим отделением 22, в котором предусмотрен обмывочный бокс 26 для отработавшего ядерного топлива и бассейн выдержки 27.Strong-dense fence 25 is associated with the transport and technological department 22, which provides a washing box 26 for spent nuclear fuel and a holding pool 27.

Транспортно-технологическое отделение 22 связано с системой сбора и переработки РАО 3 посредством ветви 9 транспортно-коммуникативных магистралей 7, используемой при разгрузке упомянутого отделения 22 и перемещении отработавшего ядерного топлива по технологической цепочке.The transport and technological department 22 is connected with the RAO 3 collection and processing system through the branch 9 of the transport and communication lines 7, which is used to unload the aforementioned department 22 and to move spent nuclear fuel along the technological chain.

Реакторная установка 19 выполнена в виде моноблочной двухконтурной паропроизводящей установки с реактором на быстрых нейтронах, первый контур которой содержит жидкометаллический теплоноситель, а второй - пароводяное рабочее тело, причем в качестве жидкометаллического теплоносителя выбран свинец Pb или сплав свинец-висмут Pb-Bi в виде расплава, обеспечивающие надежную защиту окружающей среды в случае разгерметизации реактора.The reactor installation 19 is made in the form of a monoblock double-circuit steam generating unit with a fast neutron reactor, the first circuit of which contains a liquid metal coolant, and the second contains a steam-water working fluid, and Pb lead or a lead-bismuth Pb-Bi alloy in the form of a melt are selected as a liquid coolant providing reliable environmental protection in case of reactor depressurization.

Второй контур посредством трубопровода подачи пара 28 связывает реакторную установку 19 с турбогенераторной установкой 21, вырабатывающей электрический ток.The second circuit through the steam supply pipe 28 connects the reactor installation 19 with a turbogenerator installation 21 that generates an electric current.

Туннели, в которых размещены технологические блоки подземной АЭС, могут быть выполнены по известной технологии строительства подземных туннелей метрополитена преимущественно длиной порядка 160-200 м и диаметром около 20 м.The tunnels in which the technological units of the underground nuclear power plant are located can be made using the well-known technology for the construction of underground subway tunnels, mainly about 160-200 m long and about 20 m in diameter.

Каждый туннель имеет два обжатых на породу свода - верхний 29 и обратный 30 (фиг.2), которые набраны из железобетонных тюбингов. Облицовка туннеля по всей длине энергоблока 1 усилена в верхней части металлическими полуобечайками 31 со шпангоутами для размещения подъемно-транспортного оборудования. Принцип действия подземной атомной электростанции состоит в том, что вырабатываемая атомной реакторной установкой 19 тепловая энергия отбирается рабочим телом - пароводяной смесью во втором контуре охлаждения и переводится в механическую энергию струи пара, которая по паропроводу 28 подается на турбогенераторную установку 21, преобразующую механическую энергию струи пара в электрическую. Существенным для рассматриваемого процесса является то, что при соответствующем выборе параметров термодинамического цикла достигается превышение давления нерадиактивного пароводяного рабочего тела во втором контуре над давлением радиоактивного жидкометаллического теплоносителя в первом контуре охлаждения реакторной установки 19, что обеспечивает градиент давления среды в направлении к первому контуру в случае нарушения целостности контуров и возникновения аварийной ситуации, при этом градиент давления обеспечивает локализацию радиоактивных веществ внутри первого контура (активная защита). Подобная реакторная установка широко используется, в частности, на судах в качестве источника электроэнергии. Посредством кабельных трасс 4 вырабатываемая электроэнергия передается на трансформаторную подстанцию наземного вспомогательного комплекса сооружений 15 для распределения потребителям.Each tunnel has two arched compressed on the rock - the upper 29 and the return 30 (figure 2), which are recruited from reinforced concrete tubing. The lining of the tunnel along the entire length of the power unit 1 is reinforced in the upper part with metal half-shells 31 with frames to accommodate handling equipment. The principle of operation of an underground nuclear power plant is that the thermal energy generated by the nuclear reactor installation 19 is taken out by the working fluid — the steam-water mixture in the second cooling circuit and converted into mechanical energy of the steam jet, which is supplied through the steam line 28 to the turbogenerator unit 21, which converts the mechanical energy of the steam jet into the electric. It is essential for the process under consideration that, with the appropriate choice of the parameters of the thermodynamic cycle, the pressure of the non-radioactive steam-water working fluid in the second circuit is exceeded over the pressure of the radioactive liquid metal coolant in the first cooling circuit of the reactor installation 19, which provides a pressure gradient of the medium toward the first circuit in case of violation circuit integrity and emergency occurrence, while the pressure gradient provides localization radioactive substances inside the primary circuit (active protection). Such a reactor installation is widely used, in particular, on ships as a source of electricity. Through cable routes 4, the generated electricity is transmitted to the transformer substation of the ground support complex of structures 15 for distribution to consumers.

В процессе эксплуатации реактора на быстрых нейтронах стартовая загрузка активной зоны, составленная тепловыделяющими сборками (ТВС') с высокообогащенным (10-12%) урановым топливом, постепенно замещается ранее загруженными ТВС подпитки из обеденного (или отвального) урана, в которых уже наработан плутоний.During operation of a fast neutron reactor, the starting core loading, made up of fuel assemblies (fuel assemblies) with highly enriched (10-12%) uranium fuel, is gradually replaced by previously loaded fuel assemblies from depleted (or dump) uranium in which plutonium has already been accumulated.

Существенным для обеспечения ядерной и радиационной безопасности являются операции обращения со свежим и отработавшим ядерным топливом, а именно прием свежего ядерного топлива и его подготовка для последующей загрузки в реактор установки 19, а также извлечение отработавшего топлива из реактора, временное хранение во внутриреакторном хранилище в период между плановыми перегрузками, хранение в бассейнах выдержки 27 транспортно-технологического отделения 22 энергетического блока 1 и последующее долговременное хранение в сухом подземном хранилище 13, совмещенном с могильником 14 твердых и отвержденных жидких РАО.Essential for ensuring nuclear and radiation safety are operations involving the handling of fresh and spent nuclear fuel, namely, the reception of fresh nuclear fuel and its preparation for subsequent loading into the reactor of facility 19, as well as the extraction of spent fuel from the reactor, and temporary storage in the in-reactor storage between planned overloads, storage in the storage pools 27 of the transport and technological department 22 of the energy block 1 and subsequent long-term storage in a dry underground ranilische 13, 14 combined with a burial ground solid waste and solidified liquid.

Доставка отработавшего ядерного топлива в долговременное хранилище 13 из энергоблока 1 может быть осуществлена с помощью одноместного транспортного контейнера. Мокрое хранение отработавшего ядерного топлива производится в бассейне выдержки с размещением ТВС на стеллажах до соответствующего спада тепловыделений, соответствующих допустимой температуре ТВС при сухом хранении. Хранение дефектных отработавших ТВС, имеющих повреждения разного рода, осуществляется в герметических пеналах.Spent nuclear fuel can be delivered to long-term storage 13 from power unit 1 using a single transport container. Wet storage of spent nuclear fuel is carried out in the holding pool with the placement of fuel assemblies on the racks until the corresponding decrease in heat generation corresponding to the permissible temperature of the fuel assemblies during dry storage. Storage of defective spent fuel assemblies having various types of damage is carried out in pressurized canisters.

Использование транспортно-коммуникативных магистралей 7 и вертикальных шахт 10 дает возможность загрузки отработавшего ядерного топлива в транспортные контейнеры при необходимости отправки их на перерабатывающие заводы.The use of transport and communication lines 7 and vertical shafts 10 makes it possible to load spent nuclear fuel into transport containers, if necessary, send them to processing plants.

Расчеты показывают, что подземная АЭС на базе одной реакторной установки на быстрых нейтронах способна выработать мощность порядка 220 МВт, при этом расход пара на турбогенераторную установку составляет 100 т/час. Температура жидкометаллического теплоносителя на входе в активную зону составляет 250°С, а на выходе - 450°С. Температура и давление пара, подаваемого в турбину, составляют соответственно 380°С и 5 МПа. Такой энергоблок может быть размещен в зале туннеля длиной 120 м, шириной 22 м и максимальной высотой 24 м.Calculations show that an underground nuclear power plant based on a single fast neutron reactor plant can generate power of about 220 MW, while the steam consumption for a turbogenerator plant is 100 t / h. The temperature of the liquid metal coolant at the entrance to the active zone is 250 ° C, and at the exit - 450 ° C. The temperature and pressure of the steam supplied to the turbine are 380 ° C and 5 MPa, respectively. Such a power unit can be placed in the tunnel hall with a length of 120 m, a width of 22 m and a maximum height of 24 m.

Экономические оценки показывают, что общие затраты на проектирование и строительство подземной АЭС мощностью 880 МВт (четыре энергоблока - см. фиг.1) составляют порядка 1000-1200 млн. у.е. При этом себестоимость одной Гкал тепловой энергии составит 2,0-2,5 у.е., а одного кВт/час - не более 0,03 у.е. Технико-экономическая эффективность предлагаемой подземной АЭС может быть повышена по сравнению с расчетной вследствие того, что станция может быть размещена в непосредственной близости от населенных пунктов - потребителей электроэнергии, что уменьшает сетевые потери и позволяет отказаться от использования линий электропередач на дальние расстояния. Эксплуатация подземных АЭС требует значительно меньших затрат на демонтаж, дезактивацию и захоронение капитальных конструкций в сравнении с наземными АЭС, поскольку такое захоронение может быть произведено на месте путем закрытия соответствующего туннеля при минимальном объеме работ. Наземные вспомогательные строения такой АЭС не требуют отчуждения больших площадей и практически не нуждаются в рекультивации после окончания эксплуатации станции.Economic estimates show that the total costs for the design and construction of an underground nuclear power plant with a capacity of 880 MW (four power units - see figure 1) are about 1000-1200 million cu In this case, the cost of one Gcal of thermal energy will be 2.0-2.5 cu, and one kW / h - not more than 0.03 cu The technical and economic efficiency of the proposed underground nuclear power plant can be increased compared to the calculated one due to the fact that the station can be located in the immediate vicinity of settlements - consumers of electricity, which reduces network losses and eliminates the use of power lines over long distances. The operation of underground nuclear power plants requires significantly lower costs for dismantling, decontamination and disposal of capital structures in comparison with land-based nuclear power plants, since such disposal can be done on site by closing the corresponding tunnel with a minimum amount of work. Ground auxiliary structures of such a nuclear power plant do not require the alienation of large areas and practically do not need restoration after the end of the operation of the station.

Подземная АЭС, размещенная в нескольких уровнях, наилучшим образом решает вопрос долговременного хранения отработавшего ядерного топлива и захоронения радиоактивных отходов, поскольку исключает затраты, связанные со строительством региональных хранилищ радиоактивных отходов и их транспортировкой к месту переработки и захоронения.An underground nuclear power plant, located at several levels, best solves the issue of long-term storage of spent nuclear fuel and the disposal of radioactive waste, since it eliminates the costs associated with the construction of regional radioactive waste storage facilities and their transportation to the processing and disposal site.

Сама станция может работать в автоматическом режиме при обеспечении управления и контроля из наземных помещений, что значительно снижает расходы на эксплуатацию и стоимость получаемой электроэнергии при одновременном повышении безопасности работы станции.The station itself can operate in automatic mode while providing control and monitoring from above ground facilities, which significantly reduces operating costs and the cost of electricity generated while improving the safety of the station.

Claims (18)

1. Подземная атомная электростанция, включающая размещенные в подземных выработках технологические блоки в составе, по крайней мере, одного атомного энергетического блока, содержащего реакторную и турбогенераторную установки с транспортно-технологическим отделением и связанные с ним системы сбора и переработки радиоактивных отходов, хранилища отработавшего ядерного топлива и могильник радиоактивных отходов, а также имеющие выводы на поверхность систему водооборота, систему приточно-вытяжной вентиляции, кабельные трассы и транспортно-коммуникативные магистрали, отличающаяся тем, что подземные выработки под технологические блоки размещены на двух сообщающихся уровнях, причем на верхнем уровне размещены, по крайней мере, один атомный энергетический блок, система сбора и переработки радиоактивных отходов и система приточно-вытяжной вентиляции, а на нижнем уровне размещены хранилище отработавшего ядерного топлива и могильник радиоактивных отходов, которые пространственно объединены и связаны с системой сбора и переработки радиоактивных отходов, при этом одноименные концы туннелей под технологические блоки соединены туннелями под транспортно-коммуникативные магистрали, туннели для размещения каждого атомного энергетического блока разделены прочноплотными перегородками с образованием реакторного зала для размещения реакторной установки и машинного зала для размещения турбогенераторной установки, а реакторная установка размещена в заглубленном кессоне и снабжена изолирующей оболочкой, образующей совместно со стенками кессона и упомянутой перегородкой прочноплотную вакуумируемую выгородку, сопряженную с транспортно-технологическим отделением атомного энергетического блока, в реакторной установке которого использован реактор на быстрых нейтронах с жидкометаллическим теплоносителем.1. An underground nuclear power plant, including technological units located in underground mines as a part of at least one nuclear power unit, containing a reactor and turbogenerator unit with a transport and technological department and associated systems for collecting and processing radioactive waste, spent nuclear fuel storage and a repository of radioactive waste, as well as a water circulation system, a supply and exhaust ventilation system, cable routes and vehicles having leads to the surface communicative highways, characterized in that the underground workings for technological units are located at two communicating levels, with at least one atomic energy unit, a radioactive waste collection and processing system, and a supply and exhaust ventilation system located on the upper level, and the lower level houses the spent nuclear fuel storage facility and the radioactive waste repository, which are spatially integrated and connected to the radioactive waste collection and processing system, with the same name the ends of the tunnels for the technological units are connected by tunnels for the transport and communication lines, the tunnels for each nuclear power unit are separated by high-density partitions with the formation of a reactor hall to house the reactor plant and a machine hall to house the turbogenerator plant, and the reactor plant is located in a recessed caisson and is equipped with an insulating a shell forming, together with the walls of the caisson and the said partition, a tight, vacuum evacuated burnout DKU conjugated with transport and separation process of the atomic power station block, in which the reactor system used in fast breeder reactor liquid metal coolant. 2. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что верхний и нижний подземные уровни сообщены посредством шахт, которые соединяют туннели для транспортно-коммуникативных магистралей с хранилищем отработавшего ядерного топлива.2. The power plant according to claim 1, characterized in that the upper and lower underground levels are communicated through mines that connect the tunnels for the transport and communication lines to the spent nuclear fuel storage. 3. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что туннели транспортно-коммуникативных магистралей имеют выводы на поверхность в виде шахт, примыкающих к упомянутым туннелям на их концах и оборудованных грузопассажирскими лифтами с санпропускниками.3. The power plant according to claim 1, characterized in that the tunnels of the transport and communication lines have conclusions to the surface in the form of shafts adjacent to the said tunnels at their ends and equipped with passenger-and-freight elevators with sanitary inspection rooms. 4. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что туннели для размещения технологических блоков имеют на концах буферные участки для предотвращения контакта с внешней средой.4. The power plant according to claim 1, characterized in that the tunnels for accommodating the process units have buffer sections at the ends to prevent contact with the external environment. 5. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что реакторная установка выполнена в виде моноблочной двухконтурной паропроизодящей установки, первый контур которой содержит жидкометаллический теплоноситель, а второй - пароводяное рабочее тело.5. The power plant according to claim 1, characterized in that the reactor installation is made in the form of a monoblock double-circuit steam-producing installation, the first circuit of which contains a liquid metal coolant, and the second is a steam-water working fluid. 6. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве жидкометаллического носителя выбран свинец Pb или сплав свинец-висмут Pb-Bi в виде расплава.6. The power plant according to claim 1, characterized in that Pb lead or a lead-bismuth Pb-Bi alloy in the form of a melt is selected as the liquid metal carrier. 7. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что реакторный зал снабжен полуобечайкой, размещенной над прочноплотной вакуумируемой выгородкой.7. The power plant according to claim 1, characterized in that the reactor hall is equipped with a half-shell placed above a high-density evacuated partition. 8. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что система сбора и переработки радиоактивных отходов включает устройство отвердения жидких радиоактивных отходов и устройство сжигания и холодного прессования твердых радиоактивных отходов.8. The power plant according to claim 1, characterized in that the system for collecting and processing radioactive waste includes a device for hardening liquid radioactive waste and a device for burning and cold pressing solid radioactive waste. 9. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что система приточно-вытяжной вентиляции содержит устройство очистки загрязненного воздуха.9. The power plant according to claim 1, characterized in that the supply and exhaust ventilation system includes a device for cleaning polluted air. 10. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что в транспортно-технологическом отделении энергетического блока размещены обмывочный бокс отработавшего ядерного топлива и бассейны выдержки.10. The power plant according to claim 1, characterized in that in the transport and technological department of the energy block there is a washing box of spent nuclear fuel and storage pools. 11. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что хранилище отработавшего ядерного топлива выполнено с возможностью сухого долговременного хранения с обеспечением воздушного охлаждения.11. The power plant according to claim 1, characterized in that the spent nuclear fuel storage is made with the possibility of dry long-term storage with air cooling. 12. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что хранилище отработавшего ядерного топлива и могильник радиоактивных отходов имеют совокупный объем, соответствующий расчетному количеству радиоактивных отходов за срок эксплуатации электростанции.12. The power plant according to claim 1, characterized in that the spent nuclear fuel storage facility and the radioactive waste repository have a cumulative volume corresponding to the estimated amount of radioactive waste over the life of the power plant. 13. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что туннели для размещения технологических блоков выполнены длиной 160-200 м и диаметром 20-22 м.13. The power plant according to claim 1, characterized in that the tunnels for the placement of technological units are 160-200 m long and 20-22 m in diameter. 14. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что туннели для транспортно-коммуникативных магистралей выполнены длиной 200-500 м и диаметром 9-10 м.14. The power plant according to claim 1, characterized in that the tunnels for transport and communication lines are 200-500 m long and 9-10 m in diameter. 15. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что своды туннелей выполнены из железобетонных блоков и обжаты на породу.15. The power plant according to claim 1, characterized in that the arches of the tunnels are made of reinforced concrete blocks and compressed to the rock. 16. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что своды каждого туннеля для размещения атомного энергетического блока по всей длине усилены металлическими полуобечайками со шпангоутами для размещения подъемно-транспортного оборудования.16. The power plant according to claim 1, characterized in that the arches of each tunnel to accommodate the atomic energy block along the entire length are reinforced with metal half-shells with frames for placing hoisting-and-transport equipment. 17. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что выводы на поверхность систем водооборота, приточно-вытяжной вентиляции, кабельных трасс и транспортно-коммуникативных магистралей размещены в пределах наземных сооружений электростанции.17. The power plant according to claim 1, characterized in that the findings on the surface of water circulation systems, supply and exhaust ventilation, cable routes and transport and communication lines are located within the ground structures of the power plant. 18. Электростанция по п.1, отличающаяся тем, что выводы на поверность систем водооборота, приточно-вытяжной вентиляции, кабельных трасс и транспортно-коммуникативных магистралей выполнены с исключением непосредственного контакта их с реакторной установкой.18. The power plant according to claim 1, characterized in that the conclusions on the stability of water circulation systems, supply and exhaust ventilation, cable routes and transport and communication lines are made with the exception of their direct contact with the reactor installation.
RU2001127138/06A 2001-10-05 2001-10-05 Underground nuclear power station RU2273901C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001127138/06A RU2273901C2 (en) 2001-10-05 2001-10-05 Underground nuclear power station

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001127138/06A RU2273901C2 (en) 2001-10-05 2001-10-05 Underground nuclear power station

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001127138A RU2001127138A (en) 2003-06-10
RU2273901C2 true RU2273901C2 (en) 2006-04-10

Family

ID=36459307

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001127138/06A RU2273901C2 (en) 2001-10-05 2001-10-05 Underground nuclear power station

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2273901C2 (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2624743C1 (en) * 2016-07-08 2017-07-06 Владимир Александрович Парамошко Method of accommodating nuclear power plant for producing electricity in unprofitable mine to be liquidated
RU2648364C1 (en) * 2014-06-13 2018-03-26 Чанцзян Сервей Плэннинг Дизайн Энд Рисерч Ко., Лтд. Protection system of underground nuclear power plant from underground migration of radioactive liquid waste
RU2648775C1 (en) * 2014-06-13 2018-03-28 Чанцзян Сервей Плэннинг Дизайн Энд Рисерч Ко., Лтд. Construction scheme of group of underground workings for installations of radiation part of underground nuclear power plant located perpendicularly to direction of mountain inland
RU2649193C1 (en) * 2014-06-13 2018-03-30 Чанцзян Сервей Плэннинг Дизайн Энд Рисерч Ко., Лтд. Construction diagram of united group of underground nuclear power plant productions in direction of mountains depth
RU2651820C1 (en) * 2014-06-13 2018-04-24 Чанцзян Сервей Плэннинг Дизайн Энд Рисерч Ко., Лтд. Rings construction scheme of underground workings group of radiation part of underground nuclear power plant
RU193452U1 (en) * 2019-07-11 2019-10-30 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) Fast neutron nuclear power plant cooled by heavy liquid metal coolants of floating nuclear power plants, ships and ships
CN110534220A (en) * 2019-09-06 2019-12-03 长江勘测规划设计研究有限责任公司 Integrated arrangement has double heap T-type Nuclear Power Station Factory Building groups that disposal site is put in low
CN111712886A (en) * 2017-12-08 2020-09-25 阿科姆工程合资(控股)公司 Method for long-term storage of spent fuel and cooled storage tank for its implementation
RU2796032C1 (en) * 2022-10-13 2023-05-16 Николай Геннадьевич Кириллов Energy refrigeration system for operation of an underground facility

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
В.Н.Долгов и др., Подземное пространство мира, 1997, №3, с.14-15. *

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2648364C1 (en) * 2014-06-13 2018-03-26 Чанцзян Сервей Плэннинг Дизайн Энд Рисерч Ко., Лтд. Protection system of underground nuclear power plant from underground migration of radioactive liquid waste
RU2648775C1 (en) * 2014-06-13 2018-03-28 Чанцзян Сервей Плэннинг Дизайн Энд Рисерч Ко., Лтд. Construction scheme of group of underground workings for installations of radiation part of underground nuclear power plant located perpendicularly to direction of mountain inland
RU2649193C1 (en) * 2014-06-13 2018-03-30 Чанцзян Сервей Плэннинг Дизайн Энд Рисерч Ко., Лтд. Construction diagram of united group of underground nuclear power plant productions in direction of mountains depth
RU2651820C1 (en) * 2014-06-13 2018-04-24 Чанцзян Сервей Плэннинг Дизайн Энд Рисерч Ко., Лтд. Rings construction scheme of underground workings group of radiation part of underground nuclear power plant
RU2624743C1 (en) * 2016-07-08 2017-07-06 Владимир Александрович Парамошко Method of accommodating nuclear power plant for producing electricity in unprofitable mine to be liquidated
CN111712886A (en) * 2017-12-08 2020-09-25 阿科姆工程合资(控股)公司 Method for long-term storage of spent fuel and cooled storage tank for its implementation
CN111712886B (en) * 2017-12-08 2024-03-19 阿科姆工程合资(控股)公司 Method for long-term storage of spent fuel and cooled storage tank for implementation thereof
RU193452U1 (en) * 2019-07-11 2019-10-30 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Нижегородский государственный технический университет им. Р.Е. Алексеева" (НГТУ) Fast neutron nuclear power plant cooled by heavy liquid metal coolants of floating nuclear power plants, ships and ships
CN110534220A (en) * 2019-09-06 2019-12-03 长江勘测规划设计研究有限责任公司 Integrated arrangement has double heap T-type Nuclear Power Station Factory Building groups that disposal site is put in low
CN110534220B (en) * 2019-09-06 2024-04-12 长江勘测规划设计研究有限责任公司 Double-reactor T-shaped nuclear power station factory building group integrally provided with low-medium-level disposal field
RU2796032C1 (en) * 2022-10-13 2023-05-16 Николай Геннадьевич Кириллов Energy refrigeration system for operation of an underground facility
RU2813198C1 (en) * 2023-04-18 2024-02-07 Федеральное казенное учреждение "Войсковая часть 25776" Dual loop deep nuclear power system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lee et al. Concept of a Korean reference disposal system for spent fuels
CN101689407B (en) Supersafe and simply- / easily-decommissionable nuclear power plant
RU2273901C2 (en) Underground nuclear power station
RU2001127138A (en) UNDERGROUND NUCLEAR POWER PLANT
Nilsson et al. SECURE nuclear district heating plant
Fries et al. The Swiss concept for the disposal of spent fuel and vitrified HLW
CN212303096U (en) Arrangement structure for arranging nuclear power plant buildings by using abandoned mines
CN109898900B (en) Nuclear reactor plant and arrangement method thereof
Engovatov et al. Providing rationale for the possibility of decommissioning Bilibino nuclear cogeneration plant based on the onsite disposal option
Kammer et al. Underground nuclear power plants with surface turbine generators
JP2928610B2 (en) Nuclear facilities
Pinto A survey of the underground siting of nuclear power plants
Kunze et al. Underground nuclear energy complexes: technical and economic advantages
Scott et al. Additional Aspects of the Enrico Fermi Atomic Power Plant
Mahar et al. Underground Nuclear Power Parks: Power Plant Design Implications
Headquarters The Accident at TEPCO’s Fukushima Nuclear Power Stations
Huumarkangas Posiva's deep geological repository for spent nuclear fuel
Oberth et al. Underground siting of a CANDU nuclear power station
Holan et al. Study of the Underground Placement of a Reinforced Concrete Containment Building
Kunze et al. Underground Siting of Nuclear Power Plants: Enhancing Safety and Reducing Construction Cost
Myers et al. Underground nuclear parks and the continental SuperGrid
CN111883276A (en) Arrangement structure for arranging nuclear power plant buildings by using abandoned mines
Love et al. Design Features of the Dresden Nuclear Power Station
Krempel et al. Spent nuclear fuel storage-Basic concept
Penkov et al. The dry spent RBMK fuel cask storage site at the Ignalina NPP in Lithuania

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20081006