地下核电站非能动安全壳冷却系统运行特性研究

非能动安全壳冷却系统依靠上升段和下降段密度差驱动形成的自然循环流动排出安全壳内热量,此类非能动系统不需要外部电源、泵等能动设备,简化了系统,依靠自然作用,不需要控制。在地下核电站中,非能动安全壳冷却系统换热器与换热水箱之间的水位差高达180米,可形成很大自然循环驱动头,利于自然循环流动和换热。利用RELAP5模拟表明,随着换热器进口温度上升,上升段出口处出现闪蒸,引起两相自然循环流动振荡和流动漂移现象,这会降低系统排热能力,并对设备造成不利影响。

地下核电站严重事故防护措施分析

地下核电站是核电建设的一种新理念,拟将全部核岛建筑置于地下岩体中。严重事故防护是核电安全设计不可或缺的一环,是衡量第三代核电技术的重要指标,地下核电站相较于地面核电站,其严重事故防护具有独特的优势,如洞室提供多一重的放射性包容屏障,高位水池提供较大的非能动注入压头和充足水源等。文章从纵深防御多重屏障依次退防的角度介绍地下核电站严重事故对策的设置,分析与地面核电站的差异和收益。

建设大型地下核电站 开创核电安全发展新途径

日本福岛核事故以后,探索一种在极端条件下也能保证放射性物质不向外界扩散的核电技术,是未来核电安全发展的重要方向。结合我国国情,从安全性、国家发展战略、水电核电联合、公众接受度等方面论述了发展地下核电站的重要意义。研究表明,地下核电站深埋于地下,利用地下洞室围岩的包容性,有利于事故后果可控,符合我国核安全规划的要求;同时,地下核电站有助于消除公众对核电的恐惧心理。发展地下核电站适应我国国情,是实施创新驱动发展战略的重要举措。

地下核电站安全壳再循环系统设计的初步论证

核电站建造于地下,反应堆厂房洞室外具备天然的裂变产物屏障,在安全壳外洞室内设置安全壳再循环系统,预防并缓解放射性裂变产物释放,维持安全壳的完整性。该系统同时整合了卸压、过滤、排热安全功能,充分发挥地下核电站重力补水和天然屏障的安全优势,可以非能动运行。本文通过简单的计算分析开展初步论证,证明该系统可以有效实现三大安全功能,是适合于地下核电站的安全系统。

地下核电厂通风问题探讨

与地面核电厂相比,地下核电厂的通风要求更高、难度也更大。以阶地平埋式地下核电厂为例,介绍了地下核岛通风系统的设计思路、工艺流程及其所面临的一些问题,分析了将核岛深埋于山体内的地下核电厂在通风系统上针对这些问题进行了分析研究并探讨了相应对策,如将排风烟囱和新风井按较高抗震烈度设计、增设备用电源等。可为地下核电厂工程通风系统设计提供参考。

地下核电厂选址中的地质因素初探

地下核电厂是安全发展核电的一条新途径,主要特点是将核电站反应堆及带放射性的辅助厂房等涉核部分建筑物置于地下洞室内,其厂址选择需遵循核电厂选址有关的标准和法规,并满足建设大型地下洞室工程等方面的要求。在介绍地下核电厂选址所遵循的法规和需考虑因素的基础上,结合其建设条件与特点,对厂址选择中须考虑的地质因素进行了分析与探讨。可为地下核电厂的选址提供参考。

地下核电站概念设计厂址总平面布置方案比选

简要介绍了山区和丘陵地区示范性概念设计地下核电厂址总体规划和总平面布置方案。通过比较山区概念设计A厂址阶地平埋、阶地下埋布置方案的土石方开挖支护费用、循环水补水费用等,并综合考虑取水可靠性、道路及运输成本、洞室群稳定性影响因素、主蒸汽管道长度、施工等因素,A厂址推荐采用阶地平埋布置方案。对山区A厂址和丘陵地区B厂址阶地平埋布置方案主要费用的对比研究表明,在丘陵地区建设地下核电站更容易获得足够大的地面平台且土石方开挖工程量小;循环水补水扬程低,提水费用低,取水可靠性相对较高;道路施工相对简单,运输成本低;在丘陵地区地下核电站建设应优先选择阶地平埋布置形式。

地下核电站总体布置形式研究

将核电站涉核建筑物布置于山体洞室内,利用洞室厚层围岩的防护作用来提高核电站的安全性,是未来核电站建设的一种新思路。基于地下核电站设计思想,结合国内成熟核电技术及地下工程经验,通过对核电站建筑物分类、地下厂房布置的分析,开展了地下核电站的总体布置形式研究,并提出了4种适用于不同厂址条件的总体布置形式。研究成果表明,大型核电站采用地下布置总体上是可行的,其中"阶地平埋"方案适应核电系统的条件较好,施工安装及交运条件均较为方便,可优先考虑。

地下核电站裂隙岩体中核素运移分析

地下核电站将反应堆等涉核建筑物布置于稳定的山体中,在厂址选择时必须评价极端严重事故工况下可能的地下水污染对外界环境的影响。结合地下核电站洞室群赋存岩体特征,提出采用以三维渗透系数张量表示的等效连续介质模型模拟裂隙岩体渗流特性,建立"隐含断层"渗流模型,求解洞室群三维渗流场。并以该渗流场为基础,进行核素运移计算。对某初选的地下核电站厂址进行模拟计算表明:在渗控措施作用下,地下洞室群工程区处于"疏干"状态;即使在严重事故工况下,向反应堆洞室内注入冷却水后,洞室内外渗流场不连通,核素不会随消防水渗入外界。

地下核电站可行性分析及基于MCDA技术的优选

将核电站建于地下,不仅可充分利用土地资源,节约成本,还能更好地利用其非能动安全性,同时避免了在发生严重核事故时放射性物质向大气中的扩散,提高核电站的安全性。本文介绍了4种不同地下核电站设计方案,从不同角度分析了各方案的可行性,并对可行方案使用多判据决策分析技术,从核电站的安全性、经济效益、对环境的影响、施工的难易程度等方面进行综合评定后选出最优方案,从而综合、全面地考评了地下核电站这一新的核电设计构想。

地下核电站液态放射性源项评估方法研究

目前国内外对于地面核电站液态放射性物质的迁移和源项研究已较为成熟,而对地下核电系统的研究则不多。结合精细化燃耗计算方法,提出了核反应堆厂房、地下洞室内液态放射性物质的平衡方程及向地下迁移的泄露模型,实现了对地下核电站严重事故液态放射性源项的精确评估。该方法可针对具体地下核反应堆计算科学精确的严重事故源项,从而进一步用于地下核电站严重事故的分析、场外公众剂量的评估、应急计划区的划分及应急计划的制定等,保障地下核电站周边公众的辐射安全。

地下核电厂混凝土施工及大型设备安装技术研究

由于地下洞室内空间有限,而大型核岛设备尺寸较大,在受限的地下空间进行混凝土施工和大型设备安装,是地下核电厂建设可行性研究必须要解决的关键问题。针对地下核电厂混凝土施工及大型设备安装的特点,开展了地下核电厂房洞室混凝土衬砌、反应堆厂房安全壳混凝土施工和大型核岛设备安装的相关技术研究,首次提出了适合地下核电厂混凝土施工和大型设备安装的技术方案,并对相关技术方案实施的可行性进行了论证,为地下核电厂后续的研究和工程实践提供了理论依据。

地下核电厂非能动安全壳冷却系统概率安全分析

地下核电厂使用洞室型安全壳替代地面核电厂的混凝土安全壳,并设计了外置管网式非能动冷却系统。为了定量评价地下核电厂洞室型安全壳外置管网式非能动冷却系统的可靠性,利用概率安全分析(PSA)方法,以外置管网式非能动安全壳冷却系统失效为顶事件建立故障树,计算了系统失效概率及各子系统的重要度。根据计算结果有针对性地优化了外置管网式非能动安全壳冷却系统,提高了系统的可靠性。

地下核电厂:老概念,新发展

【美国《核新闻》2004年12月报道】地下核电厂概念是将若干座核反应堆及其乏燃料贮存设施与处置库共同置于地下，形成地下核能联合体。这种联合体可以发电和产氢，并通过横跨大陆的网络将电和氢输送到美国各地。这种早已提出的老概念在过去一段时间里出现了新的发展，因此有必要重温一下。

地下核电站洞室群排水系统设计

地下核电站洞室内积水含有放射性,存在污染地下水的可能。针对地下核电站系统布置的特殊性及复杂性,提出了一套地下核电站洞室群排水系统设计方案,即利用虹吸管路和虹吸井构建非能动排水系统,并验证了该系统的排水效率。结果表明:该系统虹吸装置内形成的负压能使管道中的水有压流动,加快流动速度,排水效果好,无论是意外积水还是严重事故工况下,排水系统均能有组织、高效地将积水排出地下洞室。相关经验可供类似工程借鉴。

地下核电站严重事故下过滤排放系统设计与研究

地下核电站发生严重事故时,安全壳的完整性面临超压威胁。结合地下核电站洞室屏障的特点,提出了地下核电站严重事故下过滤排放系统设计。该设计可有效缓解严重事故时的超压问题,既能在严重事故时对安全壳进行快速泄压,保障安全壳的完整性,又能对排放气体进行缓存,事故后经多次过滤再进行安全排放,减小对环境的放射性污染。研究成果可为地下核电站安全壳过滤排放系统设计提供一定的参考。

地下核电厂旋风式冷却塔设计探讨

空气直接冷却具有节约水资源、节省设备等诸多优点,已较为成熟地应用于我国水资源紧缺区域的火电厂冷却中。但在核电领域中,因对可靠性要求很高,现有的空冷技术因对电力依赖程度高而未被广泛接受。通过借鉴消防领域的火旋风现象及烟囱效应原理,提出一种可实现非能动空气冷却的地下核电厂旋风式冷却塔。通过分析,初步论证了采用空冷实现地下核电厂二次侧非能动排热的可行性。提出的旋风式冷却塔也可扩展应用于整个核电厂三回路散热及其他火电、化工等行业的散热。

地下核电站与低中放处置场联合布置可行性探讨

目前,地面核电厂低中放废物的处理和处置设施采取分离布置的方式。同样在目前地下核电厂的概念设计中,其低中放废物的处理方案仍为在核岛内处理,整备好的废物运往地面废物处置场,这其中有进一步优化的空间。由于地下核电厂的厂房深度与岩洞型低中放处置场的处置深度接近,选址条件类似,可以考虑将两者进行统一布置。针对低中放废物的处理,从布置、处理处置工艺等角度初步提出了3种联合布置方案,并讨论了将低中放处置场与地下核电厂进行整体布置的可行性。

地下核电厂烟羽应急计划区划分初步研究

应急计划区的范围对于核电站场外应急具有重要的意义。地下核电厂由于山体围岩的包容作用,发生核事故时释放至大气中的源项相对较小。采用hotspot软件,对地下核电厂山体围岩的屏蔽效应及地下核电厂大气弥散进行研究,并在此基础上对地下核电厂的烟羽应急计划区进行划分。结果表明,该地下核电厂在技术上具备取消场外应急的可能性。

地下核电厂二次侧余热非能动空冷应用可行性探讨

地下核电厂可达性不如地面核电厂,因此设置足够可靠的措施保证堆芯热量能及时排除显得尤为重要。空气作为便捷、经济的冷却热阱,在火力发电中已有广泛应用。通过模拟消防领域火旋风的形成条件和烟囱效应产生条件,提出了一种地下核电站二次侧非能动余热排除系统,并对其非能动排热性能进行了分析。初步计算表明:该系统可实现地下核电站二次侧余热的非能动空冷排热。