CN205230606U - 一种基于山体深埋式核电站的集成冷却水源*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于山体深埋式核电站的集成冷却水源***，包括冷却管线和冷却水容器，所述冷却管线包括反应堆洞室冷却管线、安全壳冷却管线和反应堆压力容器冷却管线，所述反应堆设置在位于山体的反应堆洞室中，所述冷却水容器为设置在山体中的冷却水源洞室，所述冷却水源洞室位于反应堆洞室的上方。本实用新型经济性好、对冷却水的容量具有足够裕度、抗震性能及外部灾害防御能力强、可节省厂房空间和建造成本、便于实现事故时水层的屏蔽效应。

Description

一种基于山体深埋式核电站的集成冷却水源***

技术领域

本实用新型涉及压水堆核电站（厂）技术领域，特别是涉及一种基于山体深埋式核电站的集成冷却水源***。

背景技术

在我国目前以燃煤电厂为主的能源结构形式下，减少日益严重的雾霾空气污染和持续增长的能源消耗的矛盾需求，对核能这一公认的清洁高效的主力能源提出了迫切强烈的期望。

但是，日本福岛核事故引发了全球核能发展步伐放缓的多米诺效应，为核能发展蒙上了一层阴影。已进入快车道的我国核电建设也是“紧急刹车”，特别是内陆核电项目被全面暂停。对地震、海啸等大自然灾害的巨大威胁需重新认识和评估，核能发展将实施更高、更严格的安全标准，以提高核电站抵御极端事故的能力。我国制定了新的核安全规划《核安全与放射性污染防治“十二五”规划及2020年远景目标》（简称核安全规划）。其中强调核安全与放射性污染防治遵循预防为主、纵深防御的原则；采取所有合理可行的技术和管理手段，确保核设施各种防御措施的有效性和多道屏障的完整性，防止发生核事故，并在一旦发生事故时减轻其后果。

探索一种具有固有安全性、更高公众接受度的核电发展新途径，成为重启内陆核电的关键；为此参考三峡水电地下厂房工程经验，业界提出一种山体深埋式核电站的思路。置于山体深部洞室的核电站核岛厂房具有天然的坚固实体屏障保护，对于外部自然灾害（飓风、海啸、洪水等）、人为灾害（恐怖袭击、武器攻击等）的防御能力远远优于传统地面核电站；地震破坏的风险也大大降低；核电站退役处理也更为经济。

通常压水堆核电站一回路所需的冷却水源储存于换料水箱和中压安注箱内，二回路所需冷却水源储存于辅助给水箱内。为保证冷却水源的安全，换料水箱、中压安注箱、辅助给水箱均设计为安全级设备，导致设备本体的材料选择、结构设计要求较高，同时对布置位置从抗震角度也有特殊要求，一系列的制约因素导致设备储存的冷却水量有限，即满足核电站事故处理所需水量并适当提供一点裕度。

实用新型内容

针对上述现有技术实际工程运用中，为保证冷却水源的安全，换料水箱、中压安注箱、辅助给水箱均设计为安全级设备，导致设备本体的材料选择、结构设计要求较高，同时对布置位置从抗震角度也有特殊要求，一系列的制约因素导致设备储存的冷却水量有限的问题，本实用新型提供了一种基于山体深埋式核电站的集成冷却水源***。

为解决上述问题，本实用新型提供的一种基于山体深埋式核电站的集成冷却水源***通过以下技术要点来解决问题：一种基于山体深埋式核电站的集成冷却水源***，包括向反应堆提供冷却水的冷却管线和用于容置冷却水的冷却水容器，所述冷却管线包括反应堆洞室冷却管线、安全壳冷却管线和反应堆压力容器冷却管线，所述反应堆设置在位于山体的反应堆洞室中，所述冷却水容器为设置在山体中的冷却水源洞室，所述冷却水源洞室位于反应堆洞室的上方，所述反应堆洞室中设置有安全壳，所述安全壳中设置有反应堆堆腔和喷淋环，所述反应堆堆腔中设置有反应堆压力容器；

所述反应堆洞室冷却管线包括出口端和入口端分别位于反应堆洞室和冷却水源洞室中的非能动反应堆洞室注水通道；

所述安全壳冷却管线包括出口端和入口端分别连接喷淋环和冷却水源洞室的非能动安全壳喷淋管线；

所述反应堆压力容器冷却管线包括非能动堆腔注水管线，所述非能动堆腔注水管线的出口端位于反应堆压力容器与反应堆堆腔的间隙中，非能动堆腔注水管线的入口端连接在冷却水源洞室中。

具体的，以上结构公开了一种山体深埋式核电站的冷却水源***，该冷却水源***设置可根据山体结构不同于地面结构的特殊形式进行设计，可采用山体中挖掘洞室的形式设计出超大容量的冷却水源，即冷却水源洞室，且该冷却水源洞室相较于传统的采用换料水箱、中压安注箱、辅助给水箱等形式，在容量超过以上储水容器10倍以上容积的情况下，具有明显的制造经济优势。该超大容量的冷却水源集中储存于山体洞室结构中，其外部灾害防御能力和抗震能力显著增强，且水源位置可与反应堆形成很大的高差，实现非能动冷却水补给冷却，该补给分别通过反应堆洞室冷却管线、安全壳冷却管线和反应堆压力容器冷却管线提供，分别对反应堆洞室、安全壳和反应堆压力容器进行冷却水封。它不仅能集成提供核电站事故处理所需的全部水量，还能够在极端事故情况下淹没反应堆所处的洞室，使反应堆处于冷却水源的浸泡中并提供防止放射性外泄的足够厚度的水层覆盖，从设计上实际消除大量放射性物质释放的可能性，提高了核电站运行过程中的安全性和制造、运行过程中的经济性。

更进一步的技术方案为：

为便于核电站运行过程中对反应堆洞室的冷却，作为一种非能动设计，所述反应堆洞室冷却管线还包括反应堆洞室非能动冷却循环管线，所述反应堆洞室非能动冷却循环管线包括第一上升管和第一下降管，所述第一上升管和第一下降管的两端分别通过一个第一换热器相连，且两个第一换热器分别位于反应堆洞室和冷却水源洞室中。

为便于核电站运行过程中对安全壳的冷却，作为一种非能动设计，所述安全壳冷却管线还包括安全壳非能动冷却循环管线，所述安全壳非能动冷却循环管线包括第二上升管和第二下降管，所述第二上升管和第二下降管的两端分别通过一个第二换热器相连，且两个第二换热器分别位于安全壳和冷却水源洞室内。

以上第一换热器和第二换热器均可采用非能动冷却换热器，以分别用于反应堆洞室和安全壳非能动降温。

为便于核电站运行过程中对反应堆的冷却，作为一种强制冷却方式，以利于反应堆冷却效果的可控性和控制精度，所述安全壳内还设置有蒸汽发生器，所述安全厂房洞室中设置有辅助给水泵，所述辅助给水泵的入口端通过辅助给水管线与冷却水源洞室相连，辅助给水泵的出口连接在蒸汽发生器上，蒸汽发生器的出口端通过二次非能动余排循环管线与冷却水源洞室相连，且二次非能动余排循环管线的出口端还设置有汽水分离器。

为便于核电站运行过程中对安全壳的冷却，作为一种强制冷却方式，以利于安全壳冷却效果的可控性和控制精度，所述安全壳冷却管线还包括安喷管线、安注管线、安注泵和安喷泵，所述安喷泵及安注泵的入口端分别通过安喷管线和安注管线与冷却水源洞室相连，安喷泵的出口端连接在喷淋环上，安注泵的出口端连接在反应堆压力容器入口管线上。

为利于冷却水源洞室的防渗漏性能和保证冷却水的清洁，所述冷却水源洞室的壁面上还设置为内衬。以上内衬优选不锈钢板，即内衬形成冷却水源洞室的不锈钢覆面。

作为一种压差适宜且常见于自然地貌的冷却水源洞室的底部与反应堆洞室高度差设定，所述冷却水源洞室的底部与反应堆洞室的顶部高度差介于50-80m之间。

为利于本***的水密性，所述非能动反应堆洞室注水通道的入口端上还设置有用于水封的闸门。

本实用新型具有以下有益效果：

1)本方案提供的冷却水源洞室，由于在山体中挖掘而成，在相等或相近的制造成本下，其容量可达传统地面核电站的换料水箱、辅助给水箱及安注箱容积总和的10多倍，便于提供应对核电厂事故所需的足够冷源，且具有足够裕度；

2)本方案提供的冷却水源存储洞室中，由于其在山体中挖掘而成，其抗震性能及外部灾害防御能力更强；

3)本方案可集成为能动及非能动安全***提供超大容量冷却水源，可替代传统地面核电站的换料水箱、辅助给水箱及安注箱等大型储水安全级设备，可节省厂房空间和建造成本；

4）本方案提供的冷却水源存储洞室向反应堆洞室间的快速进水通道，在核电厂事故情况下可根据需要向反应堆洞室非能动迅速注水，淹没安全壳，由于水层的屏蔽效应，可有效防止放射性物质大量向环境释放。

附图说明

图1为本实用新型所述的一种基于山体深埋式核电站的集成冷却水源***一个具体实施例安装示意图。

图中标记分别为：1、山体，2、安全厂房洞室，3、安喷泵，4、辅助给水泵，5、反应堆洞室，6、反应堆压力容器、7、反应堆堆腔，8、蒸汽发生器，9、第二换热器，10、安全壳非能动冷却循环管线，11、二次非能动余排循环管线，12、补水管，13、内衬，14、闸门，15、冷却水源洞室，16、非能动堆腔注水管线，17、非能动反应堆洞室注水通道，18、安全壳，19、喷淋环，20、辅助给水管线，21、安喷管线，22、非能动安全壳喷淋管线，23、反应堆洞室非能动冷却循环管线，24、第一换热器，25、汽水分离器，26、安注泵，27、安注管线。

具体实施方式

本实用新型提供了一种基于山体深埋式核电站的集成冷却水源***，用于解决：现有技术实际为保证冷却水源的安全，换料水箱、中压安注箱、辅助给水箱均设计为安全级设备，导致设备本体的材料选择、结构设计要求较高，同时对布置位置从抗震角度也有特殊要求，一系列的制约因素导致设备储存的冷却水量有限的问题。通过本实用新型提供的***可达到以下技术效果：经济性好、对冷却水的容量具有足够裕度、抗震性能及外部灾害防御能力强、可节省厂房空间和建造成本、便于实现事故时水层的屏蔽效应。

下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但是本实用新型不仅限于以下实施例：

实施例1：

如图1所示，一种基于山体深埋式核电站的集成冷却水源***，包括向反应堆提供冷却水的冷却管线和用于容置冷却水的冷却水容器，所述冷却管线包括反应堆洞室冷却管线、安全壳冷却管线和反应堆压力容器冷却管线，所述反应堆设置在位于山体1的反应堆洞室5中，所述冷却水容器为设置在山体1中的冷却水源洞室15，所述冷却水源洞室15位于反应堆洞室5的上方，所述反应堆洞室5中设置有安全壳18，所述安全壳18中设置有反应堆堆腔7和喷淋环19，所述反应堆堆腔7中设置有反应堆压力容器6；

所述反应堆洞室冷却管线包括出口端和入口端分别位于反应堆洞室5和冷却水源洞室15中的非能动反应堆洞室注水通道17；

所述安全壳冷却管线包括出口端和入口端分别连接喷淋环19和冷却水源洞室15的非能动安全壳喷淋管线22；

所述反应堆压力容器冷却管线包括非能动堆腔注水管线16，所述非能动堆腔注水管线16的出口端位于反应堆压力容器6与反应堆堆腔7的间隙中，非能动堆腔注水管线16的入口端连接在冷却水源洞室15中。

本实施例中，充分考虑山体1中洞室稳定性等因素，设计直径小于50m，高小于30m的圆筒形储水洞作为冷却水源洞室15，实际操作中，冷却水源洞室15按直径25m，高度20m挖掘而成，其容量为39250m³，这相对于传统地面核电站的大型储水设备－换料水箱、辅助给水箱及安注箱的容积和的10多倍，并且这一水量注入反应堆洞室5后，也能淹没反应堆洞室5到足够高度，以应对安全壳18完整性遭到破坏的极端事故，防止大量放射性物质向大气环境释放。另外，本实施例中，由于具有足够的冷却水水源，所述安全壳18采用钢制安全壳，可以使其完全浸泡在水中，维持反应堆的长期导热冷却。为充分利用冷却水源洞室15，本实施例中，核电机组的乏燃料水池补水及冷却管线也连接于冷却水源洞室15上，同时乏燃料水池位于冷却水源洞室15的下方，以实现冷却水源洞室15对乏燃料水池的非能动补水。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，如图1所示，为便于利用设置的冷却水源洞室15具有较大的蓄水量的特点，用于核反应堆正常运行过程中的冷却，为便于所述反应堆洞室冷却管线还包括反应堆洞室非能动冷却循环管线23，所述反应堆洞室非能动冷却循环管线23包括第一上升管和第一下降管，所述第一上升管和第一下降管的两端分别通过一个第一换热器24相连，且两个第一换热器24分别位于反应堆洞室5和冷却水源洞室15中。

所述安全壳冷却管线还包括安全壳非能动冷却循环管线10，所述安全壳非能动冷却循环管线10包括第二上升管和第二下降管，所述第二上升管和第二下降管的两端分别通过一个第二换热器9相连，且两个第二换热器9分别位于安全壳18和冷却水源洞室15内。

所述安全壳18内还设置有蒸汽发生器8，所述安全厂房洞室2中设置有辅助给水泵4，所述辅助给水泵4的入口端通过辅助给水管线20与冷却水源洞室15相连，辅助给水泵4的出口连接在蒸汽发生器8上，蒸汽发生器8的出口端通过二次非能动余排循环管线11与冷却水源洞室15相连，且二次非能动余排循环管线11的出口端还设置有汽水分离器25。

所述安全壳冷却管线还包括安喷管线21、安注管线27、安注泵26和安喷泵3，所述安喷泵3及安注泵26的入口端分别通过安喷管线21和安注管线27与冷却水源洞室15相连，安喷泵3的出口端连接在喷淋环19上，安注泵26的出口端连接在反应堆压力容器6入口管线上。

所述冷却水源洞室15的壁面上还设置为内衬13。

所述冷却水源洞室15的底部与反应堆洞室5的顶部高度差介于50-80m之间。

所述非能动反应堆洞室注水通道17的入口端上还设置有用于水封的闸门14。

本实施例中，在山体1中还设置有安全厂房洞室2，所述安全厂房洞室2作为安全厂房使用，用于容置安喷泵3、安注泵26和辅助给水泵4等。

还包括出口位于冷却水源洞室15中的补水管12，所述补水管12向冷却水源洞室15通过设置在冷却水源洞室15液面上的浮球加以控制。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于山体深埋式核电站的集成冷却水源***，包括向反应堆提供冷却水的冷却管线和用于容置冷却水的冷却水容器，所述冷却管线包括反应堆洞室冷却管线、安全壳冷却管线和反应堆压力容器冷却管线，其特征在于，所述反应堆设置在位于山体（1）的反应堆洞室（5）中，所述冷却水容器为设置在山体（1）中的冷却水源洞室（15），所述冷却水源洞室（15）位于反应堆洞室（5）的上方，所述反应堆洞室（5）中设置有安全壳（18），所述安全壳（18）中设置有反应堆堆腔（7）和喷淋环（19），所述反应堆堆腔（7）中设置有反应堆压力容器（6）；

所述反应堆洞室冷却管线包括出口端和入口端分别位于反应堆洞室（5）和冷却水源洞室（15）中的非能动反应堆洞室注水通道（17）；

所述安全壳冷却管线包括出口端和入口端分别连接喷淋环（19）和冷却水源洞室（15）的非能动安全壳喷淋管线（22）；

所述反应堆压力容器冷却管线包括非能动堆腔注水管线（16），所述非能动堆腔注水管线（16）的出口端位于反应堆压力容器（6）与反应堆堆腔（7）的间隙中，非能动堆腔注水管线（16）的入口端连接在冷却水源洞室（15）中。

2.根据权利要求1所述的一种基于山体深埋式核电站的集成冷却水源***，其特征在于，所述反应堆洞室冷却管线还包括反应堆洞室非能动冷却循环管线（23），所述反应堆洞室非能动冷却循环管线（23）包括第一上升管和第一下降管，所述第一上升管和第一下降管的两端分别通过一个第一换热器（24）相连，且两个第一换热器（24）分别位于反应堆洞室（5）和冷却水源洞室（15）中。

3.根据权利要求1所述的一种基于山体深埋式核电站的集成冷却水源***，其特征在于，所述安全壳冷却管线还包括安全壳非能动冷却循环管线（10），所述安全壳非能动冷却循环管线（10）包括第二上升管和第二下降管，所述第二上升管和第二下降管的两端分别通过一个第二换热器（9）相连，且两个第二换热器（9）分别位于安全壳（18）和冷却水源洞室（15）内。

4.根据权利要求1所述的一种基于山体深埋式核电站的集成冷却水源***，其特征在于，所述安全壳（18）内还设置有蒸汽发生器（8），所述安全厂房洞室（2）中设置有辅助给水泵（4），所述辅助给水泵（4）的入口端通过辅助给水管线（20）与冷却水源洞室（15）相连，辅助给水泵（4）的出口连接在蒸汽发生器（8）上，蒸汽发生器（8）的出口端通过二次非能动余排循环管线（11）与冷却水源洞室（15）相连，且二次非能动余排循环管线（11）的出口端还设置有汽水分离器（25）。

5.根据权利要求1所述的一种基于山体深埋式核电站的集成冷却水源***，其特征在于，所述安全壳冷却管线还包括安喷管线（21）、安注管线（27）、安注泵（26）和安喷泵（3），所述安喷泵（3）及安注泵（26）的入口端分别通过安喷管线（21）和安注管线（27）与冷却水源洞室（15）相连，安喷泵（3）的出口端连接在喷淋环（19）上，安注泵（26）的出口端连接在反应堆压力容器（6）入口管线上。

6.根据权利要求1所述的一种基于山体深埋式核电站的集成冷却水源***，其特征在于，所述冷却水源洞室（15）的壁面上还设置为内衬（13）。

7.根据权利要求1所述的一种基于山体深埋式核电站的集成冷却水源***，其特征在于，所述冷却水源洞室（15）的底部与反应堆洞室（5）的顶部高度差介于50-80m之间。

8.根据权利要求1所述的一种基于山体深埋式核电站的集成冷却水源***，其特征在于，所述非能动反应堆洞室注水通道（17）的入口端上还设置有用于水封的闸门（14）。