一种双堆共用反应堆厂房的核能供热堆布置方法
阅读说明：本技术 一种双堆共用反应堆厂房的核能供热堆布置方法 (Nuclear energy heat supply reactor arrangement method of double-reactor shared reactor factory building ) 是由 夏栓 马娟 黄若涛 武心壮 李逸 韩鹏 于 2021-10-14 设计创作，主要内容包括：本发明涉及核能供热堆布置技术领域,具体公开了一种双堆共用反应堆厂房的核能供热堆布置方法,同两个一体化反应堆本体及包容其的安全壳容纳于同一个反应堆厂房内,除专设安全设施及与反应堆运行直接相关的辅助系统单堆配置以外,其余安全相关及放射性包容的系统尽量共用,从而减少抗震I类反应堆厂房的占地面积和体容量,提高经济性；在保障安全性、可运行性、施工可行性的基本前提下,将反应堆冷却剂系统和专设安全设施布置大大简化,双堆共用装换料系统和部分辅助、三废和支持系统,相比传统堆型,大大减少了抗震I类核岛厂房的占地面积和体容量,降低了建造成本,具有优越的经济性能。(The invention relates to the technical field of nuclear energy heat supply reactor arrangement, and particularly discloses a nuclear energy heat supply reactor arrangement method of a double-reactor shared reactor plant, wherein two integrated reactor bodies and containment vessels containing the reactor bodies are contained in the same reactor plant, except for single-reactor configuration of a special safety facility and an auxiliary system directly related to the operation of a reactor, other safety-related and radioactivity-contained systems are shared as much as possible, so that the floor area and the volume capacity of an earthquake-resistant I-type reactor plant are reduced, and the economy is improved; on the basic premise of ensuring safety, operability and construction feasibility, the arrangement of a reactor coolant system and a special safety facility is greatly simplified, and a refueling system and a partial auxiliary, three-waste and supporting system are shared by double piles.)
技术领域
本发明涉及核能供热堆布置技术领域，具体为一种双堆共用反应堆厂房的核能供热堆布置方法。
背景技术
能源问题事关国家安全、经济发展全局，也关乎生态环境保护与气候变化进程。我国的能源供应结构以煤、石油、天然气等化石燃料为主，随着温室效应、PM2.5、大气污染等一系列对环境问题的关注和化石能源逐渐减少，国家致力于能源结构调整，大力发展可再生能源，安全利用核能资源。
近年我国北方地区冬季大多利用化石燃料取暖，因此，常受到雾霾的严重困扰。核能是被公认的唯一现实的可大规模替代常规能源的既清洁又经济的现代能源，核能在民用核电方面的研发、运行和维修等技术已经非常成熟。核能供热是核能应用新的发展方向。它的基本工作原理是：核反应堆产生核裂变释放热能加热主回路冷却剂，然后通过中间隔离回路进行热交换，将热水供给用户。核能供热在各种新型能源利用形式的衡量中，成为我国调整能源结构、治理环境问题的现实选择。
核能供热技术需要在安全性、可运行性和建造可行性的基础上考虑经济性，才能有广阔的市场应用前景。常规核能供热核岛厂房布置方案中，采用单堆盖图章的布置模式，即单个反应堆布置在独立的反应堆厂房内，并配备独立的辅助厂房，抗震I类厂房占地面积较大、建造成本较高。
针对上述情况，本方案考虑双堆核能供热厂布置采用两个反应堆被各自独立的安全壳包容后，共同浸没于同一个安全壳水池中，容纳在同一个反应堆厂房内，以减少抗震厂房占地面积，提高经济性。
发明内容
本发明的目的在于形成一种双堆共用反应堆厂房的核能供热堆布置方法，同两个一体化反应堆本体及包容其的安全壳容纳于同一个反应堆厂房内，除专设安全设施及与反应堆运行直接相关的辅助系统单堆配置以外，其余安全相关及放射性包容的系统尽量共用，从而减少抗震I类反应堆厂房的占地面积和体容量，提高经济性。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种双堆共用反应堆厂房的核能供热堆布置方法，包括以下具体的步骤：
(1)、放射性的反应堆厂房和非放射性的电气控制厂房共用一个筏基，均为抗震I类厂房；
(2)、非安全相关的低放或非放射性系统设施、放射性通风系统，与核岛厂房控制区出入口组成附属厂房，位于反应堆厂房一侧；电气控制厂房位于反应堆厂房另一侧；供热站及非安全相关的电气系统布置在反应堆厂房另外两侧；反应堆水池和装换料系统布置在反应堆厂房的中轴线上，辅助系统、三废系统及相关的电气配电间、就地控制室分别布置在两侧；
(3)、反应堆结构将堆芯、控制棒驱动机构、稳压器和蒸汽发生器集成为一体化设备，两个一体化反应堆本体被各自独立的安全壳包容后，共同浸没于同一个安全壳水池中，容纳在同一个反应堆厂房内；采用堆芯整体吊装的水下壳外换料系统，该系统包括双堆共享燃料贮存搁架、控制驱动机构存放搁架、运输通道、乏燃料池、装料池、清洗池、反应堆厂房行吊、装卸料机、新燃料升降机、燃料抓取机、燃料运输设备和厂房外运通道；
(4)、反应堆冷却剂系统和专设安全设施单堆设置：反应堆冷却剂系统和堆芯冷却系统包含于钢制安全壳中，二次侧非能动余热排出系统和安全壳导热系统布置在壳外的反应堆水池中，贯穿安全壳的有工艺接管、电气贯穿件均从安全壳顶部穿出，通过快拆接头与安全壳外部件连接；
(5)、与反应堆运行相关的辅助系统和支持系统单堆配置，其它系统双堆共用；中放和高放系统均布置在反应堆厂房，低放和非放的工艺系统布置在附属厂房地面层，放射性通风系统布置在附属厂房地上二层，通过楼板与地面层隔离形成合理的辐射分区；
(6)、安全级电气系统、主控室、停堆相关的设备间和配套的暖通设施均布置在电气控制厂房，非安全级电气系统布置在供热站，毗邻反应堆厂房。
作为本发明的一种优选方案，电气控制厂房分为五层，层高与反应堆厂房相匹配；其中，主控制室、技术支持中心、1E级电气间和直流设备间、动力中心和计算机间等布置在该厂房内，服务该厂房的非放射性通风系统布置在顶层。
作为本发明的一种优选方案，反应堆厂房共五个层面，地下二层，地上三层；其中，反应堆水池中轴为轴线，单堆设置的正常余热排出系统、化学容积控制系统、乏燃料池冷却净化系统和放射性气体处理系统镜像布置在同一反应堆厂房的最低层面；双堆共用的放射性废液系统的收集和暂存设备也位于该层面。
作为本发明的一种优选方案，单堆设置的化学容积控制系统下泄设备、容控箱及相关管路镜像布置在地下一层；化学容积控制系统、乏燃料冷却净化系统和放射性废液系统的树脂床和过滤器也集中布置在地下一层；双堆共用的装换料系统和外运通道、废固放射性滤芯储存间和工艺、电气贯穿区也位于该层面；其它放射性固体废物处理系统和工艺管阀间位于地上一层。
作为本发明的一种优选方案，地上二层主要是反应堆厂房大厅和运行平台层面，换料时安全壳上部和堆本体上部组件放置于运行平台上，用于吊装主设备部件的行吊安装在反应堆大厅最上部区域。
作为本发明的一种优选方案，附属厂房分为两层，位于地面层和地上二层；双堆共用的放射性废液系统低放设备及管路、化学容积控制系统的硼酸设备及管路、以及反应堆厂房的控制区出入口布置在地面层；除去除盐水系统和设备冷却水系统外，双堆共用的非放射性工艺系统也布置在地面层，设备间与厂区相通；放射性通风系统位于地上二层，服务于反应堆厂房和附属厂房。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提供的一种双堆共用反应堆厂房的核能供热堆布置方法，在保障安全性、可运行性、施工可行性的基本前提下，将反应堆冷却剂系统和专设安全设施布置大大简化，双堆共用装换料系统和部分辅助、三废和支持系统，相比传统堆型，大大减少了抗震I类核岛厂房的占地面积和体容量，降低了建造成本，具有优越的经济性能。
附图说明
图1为本发明的核能供热堆地下二层布置简图；
图2为本发明的核能供热堆地下一层布置简图；
图3为本发明的核能供热堆地面一层布置简图；
图4为本发明的核能供热堆地面二层布置简图；
图5为本发明的核能供热堆地面三层布置简图；
图6为核能供热堆反应堆厂房立面布置简图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
请参阅图1-6，本发明提供一种技术方案：一种双堆共用反应堆厂房的核能供热堆布置方法，包括以下步骤：
(1)、放射性的反应堆厂房和非放射性的电气控制厂房共用一个筏基，均为抗震I类厂房；
(2)、非安全相关的低放或非放射性系统设施、放射性通风系统，与核岛厂房控制区出入口组成附属厂房，位于反应堆厂房一侧；电气控制厂房位于反应堆厂房另一侧；供热站及非安全相关的电气系统布置在反应堆厂房另外两侧；反应堆水池和装换料系统布置在反应堆厂房的中轴线上，辅助系统、三废系统及相关的电气配电间、就地控制室分别布置在两侧；
(3)、反应堆结构将堆芯、控制棒驱动机构、稳压器和蒸汽发生器集成为一体化设备，两个一体化反应堆本体被各自独立的安全壳包容后，共同浸没于同一个安全壳水池中，容纳在同一个反应堆厂房内；采用堆芯整体吊装的水下壳外换料系统，该系统包括双堆共享燃料贮存搁架、控制驱动机构存放搁架、运输通道、乏燃料池、装料池、清洗池、反应堆厂房行吊、装卸料机、新燃料升降机、燃料抓取机、燃料运输设备和厂房外运通道；
(4)、反应堆冷却剂系统和专设安全设施单堆设置：反应堆冷却剂系统和堆芯冷却系统包含于钢制安全壳中，二次侧非能动余热排出系统和安全壳导热系统布置在壳外的反应堆水池中，贯穿安全壳的有工艺接管、电气贯穿件均从安全壳顶部穿出，通过快拆接头与安全壳外部件连接；
(5)、与反应堆运行相关的辅助系统和支持系统单堆配置，其它系统双堆共用；中放和高放系统均布置在反应堆厂房，低放和非放的工艺系统布置在附属厂房地面层，放射性通风系统布置在附属厂房地上二层，通过楼板与地面层隔离形成合理的辐射分区；
(6)、安全级电气系统、主控室、停堆相关的设备间和配套的暖通设施均布置在电气控制厂房，非安全级电气系统布置在供热站，毗邻反应堆厂房。
具体的，电气控制厂房分为五层，层高与反应堆厂房相匹配；其中，主控制室、技术支持中心、1E级电气间和直流设备间、动力中心和计算机间等布置在该厂房内，服务该厂房的非放射性通风系统布置在顶层。
具体的，反应堆厂房共五个层面，地下二层，地上三层；其中，反应堆水池中轴为轴线，单堆设置的正常余热排出系统、化学容积控制系统、乏燃料池冷却净化系统和放射性气体处理系统镜像布置在同一反应堆厂房的最低层面；双堆共用的放射性废液系统的收集和暂存设备也位于该层面。
具体的，单堆设置的化学容积控制系统下泄设备、容控箱及相关管路镜像布置在地下一层；化学容积控制系统、乏燃料冷却净化系统和放射性废液系统的树脂床和过滤器也集中布置在地下一层；双堆共用的装换料系统和外运通道、废固放射性滤芯储存间和工艺、电气贯穿区也位于该层面；其它放射性固体废物处理系统和工艺管阀间位于地上一层。
具体的，地上二层主要是反应堆厂房大厅和运行平台层面，换料时安全壳上部和堆本体上部组件放置于运行平台上，用于吊装主设备部件的行吊安装在反应堆大厅最上部区域。
具体的，附属厂房分为两层，位于地面层和地上二层；双堆共用的放射性废液系统低放设备及管路、化学容积控制系统的硼酸设备及管路、以及反应堆厂房的控制区出入口布置在地面层；除去除盐水系统和设备冷却水系统外，双堆共用的非放射性工艺系统也布置在地面层，设备间与厂区相通；放射性通风系统位于地上二层，服务于反应堆厂房和附属厂房。
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图6反应堆厂房里面布置简图所示，进一步补充说明。
反应堆厂房一个反应堆停堆换料操作时，需将安全壳顶部与反应堆水池顶部的管道快速解耦拆开，吊走上部安全壳，然后再吊走反应堆压力容器上部筒体，分别存放在操作平台上，吊走与换料水池连通的水闸门并放置在水池右侧的暂存位置，然后进行水下换料操作。反应堆水池和乏燃料池的下部空间进行有效利用，根据系统功能和接口合理布置工艺系统相关设备和管路。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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