核电厂地下管网结构化数据建模研究

在数字化设计平台建设过程中,为了解决缺少专业设计软件的情况下少量地下管网模型的生产和集成问题,需要建立一种与设计软件解绑的建模方式。通过研究使用结构化的管网数据驱动生成三维模型的方法,实现核电厂已有地下管道和管道附属物快速逆向建模,进一步实现核电厂室外工程设计模型和施工模型的集成与应用。

Feasibility of underground NPP and its MCDA-based optimization

The underground nuclear power plant(NPP)makes full use of land resources, reduces costs, makes better use of its passive safety, and avoids radioactivity release into the atmosphere in serious nuclear accidents.In this paper, for obtaining comprehensive and integrated analyses on this new NPP design, we introduce four kinds of underground NPP designs, analyze the feasibility of each design from various aspects, and use the multiple criteria decision analysis method to choose the best option.

将核电站反应堆置于地下的设想

由日本福岛核电站核泄漏事故设想，如果把核电站的反应堆置于山体内（即地下），当核泄漏发生，可将其封闭在地下洞室内，从而防止核泄漏扩散。当今水电站的厂房大部分置于地下，地下发电厂房在长期的建设实践中积累了丰富的地下工程施工经验，在技术上具有完全的可操作性；水电站地下厂房单位体积土建工程造价约600～1500元／m^3，经济上具有合理性；圆筒形的核岛（安全壳）体形可有效降低围岩应力，岩体结构具有安全性；地下厂房具有远优于地面厂房的抗震性；地下核电站在选址上还占有优势，可节约农耕用地，减少对居民生活的影响。通过成熟的工程处理措施，地下核电站的密闭性、冷却水、地下水污染等问题均可得到妥善处理。更进一步地设想，可把水电站与核电站组合在一起，从而形成强大的、无排放的清洁电源。综合我国未来的能源需求以及当前核电发展的困境，地下核电站则是一个可取的选择。

某核电站排水暗涵地基不均匀性估计

基于某核电站排水暗涵地基不均匀性较突出问题,构建了包括暗涵、伸缩缝、地基岩土层的三维有限差分数值模型,考虑岩土体的材料非线性,在静力分析的基础上依据厂址地震动时程重点进行了动力分析。结果表明,尽管地基的绝对沉降值稍大,但伸缩缝两端的竖向、横向和轴向相对静、动位移及各岩土层的静、动态承载力均基本满足要求。

地下RC结构物地震响应特征土工离心试验的模拟

地下结构物抗震稳定性的研究具有重要实际意义。基于动态土工离心试验,应用有效应力法分析了不同水平地震作用下土层和地下RC结构物的最大水平位移、不同埋深的土层加速度和超孔隙水压力变化规律,以及结构物的破坏发展特征,并进一步与试验结果进行了相互验证和对比,取得了较好效果,为重要地下结构物的抗震设计提供了依据和参考。

复杂非均质场地条件下核电厂HPX泵房的静动力联合分析

EPR核电厂循环水泵房(HPX)给循环冷却水(CRF)系统供水,为抗震Ⅰ类物项,厂址地基中非均质特性的影响尤为重要。以国内某核电厂实际厂址条件为背景,基于ANSYS分析平台建立了泵房-地基三维有限元整体计算模型,细致模拟捕虏体的力学特性和空间分布形态,并提出基于隐式Newmark的静动力时程分析法,对地基竖向变形及承载能力,基础底面接地率、抗滑和抗倾覆稳定性以及泵房主应力分布等进行了综合评价。计算结果表明,在该厂址实际的分布状态情况下,捕虏体的存在对泵房地基的安全性影响较小,局部压应力超标不影响整体稳定性,所评价指标均能满足规范要求,不需要进行地基处理措施,也验证了所建立静动力联合分析模型的可靠性及良好的工程适用性,结合ANSYS软件丰富的单元模型及非线性分析能力,该模型具有解决复杂核电结构非线性动力问题的潜力。

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。

南海现代珊瑚骨骼中放射性核素特征指纹

利用地表实验室高纯锗γ谱仪、中国锦屏极深地下实验室高纯锗γ谱仪、低本底β计数器系统测定我国南海1500km空间跨度上10个不同站位、5种不同种类和形状的现代珊瑚骨骼中6种最主要的天然放射性核素(238U、226Ra、228Ra、40K)和人工放射性核素(137Cs和90Sr)的含量,获得现代珊瑚骨骼中放射性核素平均活度排序为238U(29.94Bq/kg)>40K(11.72Bq/kg)>228Ra(6.37Bq/kg)>226Ra(3.16Bq/kg)>90Sr(1.21Bq/kg)>137Cs(<0.06Bq/kg).除了岸礁的珊瑚骨骼中228Ra活度高于环礁的珊瑚骨骼中228Ra活度的现象外,不同种类、不同离岸距离的珊瑚骨骼之间的同种放射性核素活度没有显著差异.本研究进一步对比珊瑚骨骼、珊瑚礁区沉积物、非珊瑚礁区的海洋沉积物、全球土壤的放射性核素活度含量,阐明珊瑚礁区是地表罕见的极低放射性水平区域,并指出现代珊瑚骨骼具有极低的226Ra/238U活度比值(~0.1)和极高的90Sr/137Cs活度比值(1000)的指纹特征.

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。

分布式光纤测温系统在核电厂的应用实践

火灾自动报警系统是核电厂消防的必要组成部分,核电厂的特殊性使得该系统的可靠性和稳定性尤为重要。传统温度传感器以电信号为工作基础,易受到核电厂潮湿、盐雾、强电磁干扰、易燃易爆等环境影响,无法保证长期稳定运行。分布式光纤测温系统是基于光信号传输,具有抗电磁干扰、耐腐蚀、耐潮湿、耐盐碱等显著特点,拉曼散射和光时域反射工作原理可实现长距离、实时、在线监测、分布精确定位等技术特性,可靠性与稳定性已得到验证。经系统解调后的数据可实时显示,还可通过阈值设定进行预警和报警,做到防患于未“燃”。基于田湾核电站地下廊道及变压器区域探测器换型改造项目,简述分布式光纤测温系统技术原理,重点介绍现有实施方案及效果,并探索其他可行应用实践。

某核电站常规岛地下空间防结露浅析

对该核电站常规岛地下空间的结露情况进行了分析和调研,提出了通过合理调节和控制厂房温度,确保厂房内有结露风险的实体表面温度高于室外空气露点温度,从而避免厂房内产生结露现象的措施。针对该核电站常规岛,给出了地下空间合理的设计温度。

岭澳核电站核岛厂房地下防水施工及质量控制

介绍地下防水施工选用的必坚定３０００自粘性防水卷材的性能、铺贴方法及各道工序的质量控制要求。

Fluidyn-Pollusol在核电厂地下水数值模拟中的应用

介绍了Fluidyn-Pollusol模型的基本理论,从输入、运行、输出三方面,阐述了Fluidyn-Pollusol的主要处理模块,并以某核电厂工程为例,分析了Fluidyn-Pollusol在地下水数值模拟中的应用,以供参考借鉴。

地下压力非光滑钢管弹性稳定优化研究

为避免目前火(核)电厂地下压力非光滑钢管选用水平布置槽钢为刚性环设计的不足,提出了采用竖向布置的槽钢压力刚性环的新方法,建立了地下压力非光滑钢管弹性稳定优化设计的数学模型及采用竖向布置的槽钢作为刚性环的方案,并结合工程实例,对循环水地下压力非光滑钢管进行弹性稳定优化研究,结果表明采用竖向布置的槽钢为刚性环,选用投资最小的刚性环型号、刚性环间距即采用"经济间距经济环"优化设计方案,与原"小环小间距"计方案相比,技术可靠、经济效益显著。

核电厂消防水池抗震分析与设计

文章首先介绍了反应位移法的基本原理,然后结合设计实例,采用反应位移法对华能山东石岛湾核电厂高温气冷堆核电站示范工程地下消防水池进行抗震分析与设计。经过对比分析得出,相同条件下,水池无水状态是最不利工况,且运行安全地震震动OBE-1工况对水池的结构计算起控制作用。在OBE-1工况下按照反应位移法计算的消防水池构件截面合理,截面验算满足规范要求,能够保证运行安全地震震动下结构的完整性。文章的计算分析方法可为类似工程的抗震分析与设计提供设计指导和参考。