非能动和能动安全系统及其布置方案的制作方法

1.本发明属于安全壳布置领域，具体涉及一种非能动和能动安全系统及其布置方案。


背景技术：

2.根据nb/t 20231-2013解释，专设安全设施(esf)是指压水堆核电厂在设计基准事故期间或事故后，用于预防堆芯损坏或缓解事故后果而专门设置的核安全级构筑物、系统和部件的统称，是压水堆核电厂安全系统的一部分，在可能的情况下，esf的设计和功能应尽可能考虑超设计基准事故工况的要求。受具体顶层技术路线和安全系统设计理念影响，不同堆型的安全系统配置也会有差异，与之对应的核电厂核岛厂房布置方案也会出现变化。安全系统布置是核岛厂房布置设计的重要组成部分，主要目标是根据安全系统特征和布置需求，结合核岛厂房总体布局，合理规划其主要物项在核岛厂房中的位置布局及空间关系。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种非能动和能动安全系统及其布置方案，实现三环路压水堆反应堆厂房内部全范围非能动安全系统功能实现，最大程度的简化核电厂设计，实现核岛厂房合理、紧凑布置，提升核电厂经济性。
4.解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种非能动和能动安全系统的布置方案，包括以下步骤：
5.典型三环路的反应堆冷却剂系统设置于安全壳内，非能动安全系统的水箱和水池与三环路的反应堆冷却剂系统连接并为其提供冷却水，在典型三环路的反应堆冷却剂系统和单层预应力钢筋混凝土安全壳的基础上，将非能动安全系统的水箱和水池设置在安全壳周边的核岛厂房。
6.优选的是，所述的非能动和能动安全系统的布置方案，还包括以下步骤：
7.在安全壳的内部结构底层区域设置多功能混凝土填充区以实现混风、疏水、卸压功能。
8.优选的是，所述的非能动和能动安全系统的布置方案，还包括以下步骤：
9.在所述混凝土填充区中布置水池、疏排间、通风结构、堆坑、廊道，所述通风结构包括通风主结构和通风分支结构，水池用于接收疏水。
10.优选的是，所述的非能动和能动安全系统的布置方案，非能动安全系统水箱采用水罐形式，或者，非能动安全系统水箱采用具有承压能力、防漏水的混凝土水箱形式，非能动安全系统水箱用于承受大失水事故后的安全壳内压力及温度变化。
11.优选的是，非能动安全系统水箱采用非能动蓄压或高位布置设计，非能动安全系统水箱用于事故工况下向安全壳内注水。
12.优选的是，非能动安全系统水箱临近反应堆厂房布置，距离反应堆厂房为预设距
离。
13.优选的是，非能动安全系统水箱采用高位布置设计时，非能动安全系统水箱布置高度用于事故工况下依靠重力实现非能动注水功能，非能动安全系统水箱布置在反应堆厂房周边厂房的屋顶。
14.优选的是，非能动安全系统水箱和水池采用抗震i类土建结构进行承载，非能动安全系统水箱的隔间的屋顶用于承载非能动安全系统水池；非能动安全系统水箱数量少于非能动安全系统水池时，非能动安全系统水池与下方厂房屋顶之间设置用于支撑的土建结构。
15.优选的是，所述的非能动和能动安全系统的布置方案，还包括以下步骤：
16.三回路的压力容器设置于安全壳中心，三个回路沿着安全壳的轴向将壳内空间分隔为三个底面为扇形的扇形区，分别为第一扇形区、第二扇形区、第三扇形区。
17.优选的是，所述的非能动和能动安全系统的布置方案，还包括以下步骤：
18.在第二扇形区、第三扇形区两个扇形区分别设置上部隔间、下部隔间，上部隔间设置于下部隔间上方，下部隔间用于布置非能动安全系统设备，上部隔间用于布置通风设备。
19.优选的是，所述的非能动和能动安全系统的布置方案，还包括以下步骤：
20.在安全壳内的非能动安全系统换热器之间设定预设的第一高度差，用于形成自然循环，将安全壳内的热量导出到安全壳外的土建水池中。
21.优选的是，所述的非能动和能动安全系统的布置方案，还包括以下步骤：
22.将能动安全系统的水泵与地坑过滤器之间设定预设的第二高度差，用于泵体汽蚀余量需求。
23.本发明还提供一种非能动和能动安全系统，其由上述的布置方案得到。
24.本发明创新性的提出了一种非能动和能动安全系统及其布置方案，该方案可以在典型三环路压水堆堆型的核岛厂房中实现全范围非能动设计，从而大幅度简化核电厂设计，从而压缩核岛厂房规模、降低电厂运行维护成本，提高企业运维效率、质量及总体经济性。
附图说明
25.图1是本发明实施例1中的非能动和能动安全系统的俯视图；
26.图2是本发明实施例1中的非能动和能动安全系统的主视图。
27.图中：1-安全壳；2-第一扇形区；3-第二扇形区；4-第三扇形区；5-构件池；6-波动管；7-蒸汽发生器；8-压力容器；9-第一蒸汽发生器；10-第二蒸汽发生器；11-第三蒸汽发生器；12-第一轴封泵；
28.13-第二轴封泵；14-第三轴封泵；15-非能动安全系统a列；16-非能动安全系统b列；17-内墙体；18-堆坑；19-换料水池；20-外墙体；21-上部隔间；22-下部隔间；23-非能动安全系统；24-通风设备；25-非能动安全系统水箱；26-周边厂房；27-非能动安全系统水池；28-非能动安全系统换热器；29-工艺间；30-非能动安全系统换热器。
具体实施方式
29.为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方
式对本发明作进一步详细描述。
30.下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。
31.在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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专利和简化描述，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专利的限制。
32.在本专利的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。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专利中的具体含义。
33.实施例1
34.本实施例提供一种非能动和能动安全系统的布置方案，包括以
35.下步骤：
36.典型三环路的反应堆冷却剂系统设置于安全壳内，非能动安全系统的水箱和水池与三环路的反应堆冷却剂系统连接并为其提供冷却水，在典型三环路的反应堆冷却剂系统和单层预应力钢筋混凝土安全壳的基础上，将非能动安全系统的水箱和水池设置在安全壳周边的核岛厂房。
37.本实施例还提供一种非能动和能动安全系统，其由上述的布置方案得到。
38.本实施例创新性的提出了一种非能动和能动安全系统及其布置方案，该方案可以在典型三环路压水堆堆型的核岛厂房中实现全范围非能动设计，从而大幅度简化核电厂设计，从而压缩核岛厂房规模、降低电厂运行维护成本，提高企业运维效率、质量及总体经济性。
39.实施例2
40.如图1、2所示，本实施例提供一种非能动和能动安全系统的布置方案，包括以下步骤：
41.典型三环路的反应堆冷却剂系统设置于安全壳1内，非能动安全系统的水箱和水池与三环路的反应堆冷却剂系统连接并为其提供冷却水，在典型三环路的反应堆冷却剂系统和单层预应力钢筋混凝土安全壳1的基础上，将非能动安全系统的水箱和水池设置在安全壳1周边的核岛厂房。
42.优选的是，所述的非能动和能动安全系统的布置方案，还包括以下步骤：
43.在安全壳1的内部结构底层区域设置多功能混凝土填充区以实现混风、疏水、卸压功能。
44.压力容器设置于安全壳1中心，三个回路沿着安全壳1的轴向将壳内空间分隔为三个底面为扇形的扇形区，分别为第一扇形区2、第二扇形区3、第三扇形区4。
45.在第一扇形区2布置用于存放堆内构件的构件池5、波动管6、稳压器；
46.将非能动安全系统23在安全壳1内的物项分系列分别布置在第二扇形区3、第三扇形区4内；
47.在安全壳1的内部结构底层区域设置混凝土填充区，在混凝土填充区填充混凝土。具体的，在安全壳1的内部结构底层区域大部分区域填充为混凝土。其中，安全壳1为采用单层预应力钢筋混凝土安全壳，安全壳1内的压水堆型为三环路的压水堆型；
48.将用于全范围非能动堆腔淹没的非能动安全系统水箱25设置在反应堆厂房的安全壳1外。具体的，非能动安全系统水箱25为大容量水箱。该布置方案以便实现安全壳1内各层的布置和通行需求并控制安全壳1直径，以进一步缩减实现全范围非能动堆腔淹没所需要的水体积。
49.具体的，本实施例中轴封泵为立式轴封主泵，蒸汽发生器7为立式蒸汽发生器7。本实施例中的非能动和能动安全系统的布置方案涉及安全系统物项、反应堆厂房内部土建结构布置设计。物项包括安全系统涉及到的管道、设备、土建结构、钢结构。
50.堆内构件是反应堆压力容器8这个大设备的内部组件，在压力容器8内是上下重叠放置的，但是拿出来后有上下重叠放和水平平行放置两种方案。由于堆内构件尺寸较大且需要考虑辐射屏蔽，必然会占据扇区的一大部分空间。
51.构件池5是为了存放构件和实现燃料组件翻转而设置的水池，设置构件池5的目的主要是进行辐射屏蔽。
52.根据国家法规规定，为了保证绝对的安全性，核电站安全级的安全系统需要进行冗余设计，这样应对同一个事故时执行同样安全功能的安全系统有两套完全相同的设备。为了区分这两套系统，业内惯用描述是同一系统不同的系列。
53.根据系统功能实现的需求，非能动系统的物项包括地坑过滤器、安全注入箱(应对中低压事故进程，通用设计)、堆芯补水箱(应对高压事故进程，通用设计)、大容量高位水箱(应对低压事故进程，通用设计)和配套的管道阀门等。一般而言上述物项与上述冷却剂回路设备(压力容器、蒸汽发生器等)及通风系统设备，是布置在反应堆厂房安全壳内部并对安全壳内部土建结构设计产生重大影响的物项，本发明的创新点是，在确保上述物项的布置空间需求和功能要求都得到满足的前提下，得到了一种安全性、经济性都较好的核岛厂房布置设计方案。
54.优选的是，所述将反应堆的安全壳1内的空间分隔为三个底面为扇形的扇形区的具体方法为：
55.安全壳1内三环路的压水堆型的压力容器8分别通过管道与三个环路的蒸汽发生器7、轴封泵连接，三个环路各自的蒸汽发生器7、轴封泵连接，形成三个闭合回路，三个环路各自的稳压器与蒸汽发生器7和压力容器8之间的连接管道相连，稳压器用于实现压力平衡，压力容器8设置于安全壳1的轴向轴中心，三个闭合回路沿着安全壳1的轴向将反应堆的安全壳1内的空间分隔为三个底面为扇形的扇形区，分别为第一扇形区2、第二扇形区3、第三扇形区4。
56.蒸汽发生器7下方设置有工艺间29。
57.具体的，该布置方案针对冷却剂回路采用三环路设计的典型压水堆堆型，冷却剂回路包括：一个压力容器8、三个蒸汽发生器7、三个轴封泵、一个稳压器。
58.具体的，三个蒸汽发生器7分别为第一蒸汽发生器9、第二蒸汽发生器10、第三蒸汽发生器11。三个轴封泵分别为第一轴封泵12、第二轴封泵13、第三轴封泵14。
59.压力容器8分别与第一蒸汽发生器9、第一轴封泵12连接，第一蒸汽发生器9、第一
轴封泵12连接，形成第一闭合回路。压力容器8分别与第二蒸汽发生器10、第二轴封泵13连接，第二蒸汽发生器10、第二轴封泵13连接，形成第二闭合回路。压力容器8分别与第三蒸汽发生器11、第三轴封泵14连接，第三蒸汽发生器11、第三轴封泵14连接，形成第三闭合回路。
60.第一闭合回路与第二闭合回路之间的扇形区为第一扇形区2，第二闭合回路与第三闭合回路之间的扇形区为第二扇形区3，第三闭合回路与第一闭合回路之间的扇形区为第三扇形区4。
61.非能动安全系统23在安全壳1内的物项分系列分别为非能动安全系统a列15、非能动安全系统b列16，非能动安全系统a列15设置于第二扇形区3，非能动安全系统b列16设置于第三扇形区4。
62.优选的是，所述的非能动和能动安全系统的布置方案，还包括以下步骤：
63.在安全壳1内设置闭合的内墙体17，在内墙体17围成的区域内设置堆坑18、换料水池19、压力容器8，换料水池19设置于堆坑18上方，压力容器8部分位于堆坑18内，压力容器8其余部分位于换料水池19内；
64.在安全壳1内布置闭合的外墙体20，外墙体20布置在内墙体17外围外侧，蒸汽发生器7、轴封泵、稳压器布置于内墙体17与外墙体20之间的区域，内墙体17、外墙体20用于设备的屏蔽和支撑。
65.优选的是，所述的非能动和能动安全系统的布置方案，还包括以下步骤：
66.在第二扇形区3、第三扇形区4两个扇形区分别设置上部隔间21、下部隔间22，上部隔间21设置于下部隔间22上方，下部隔间22用于布置非能动安全系统23设备，上部隔间21用于布置通风设备24。该布置方案用以降低对安全壳1筒体中上部区域的占空需求，便于安全壳1内非能动安全系统换热器28的布置。
67.优选的是，所述的非能动和能动安全系统的布置方案，还包括以下步骤：
68.在所述混凝土填充区中布置水池、疏排间、通风结构、堆坑18、廊道，所述通风结构包括通风主结构和通风分支结构，水池用于接收疏水，以保证上述系统安全稳定运行。这些必要物项以最大程度的缩减实现全范围非能动堆腔淹没所需要的水体积。
69.优选的是，非能动安全系统水箱25采用水罐形式设计，或者，非能动安全系统水箱25采用具有承压能力、防漏水的混凝土水箱形式，非能动安全系统水箱25用于承受大失水(loca)事故后的安全壳1内压力及温度变化而不出现泄露。
70.优选的是，所述非能动安全系统水箱25为一个或多个。
71.优选的是，非能动安全系统水箱25采用非能动蓄压或高位布置设计，非能动安全系统水箱25用于事故工况下向安全壳1内注水功能。
72.具体的，非能动安全系统水箱25采用高位布置，高位为预设高度的高位。
73.优选的是，非能动安全系统水箱25临近反应堆厂房布置，距离反应堆厂房为预设距离。
74.优选的是，所述非能动安全系统水箱25采用非能动蓄压设计时，非能动安全系统水箱25对其与反应堆厂房的相对空间关系(远、近、高、低)无特定要求；出于经济性、安全性考虑等宜临近反应堆厂房布置。
75.优选的是，非能动安全系统水箱25采用高位布置设计时，非能动安全系统水箱25布置高度用于满足事故工况下依靠重力实现非能动注水功能，出于经济性、安全性考虑，非
能动安全系统水箱25布置在反应堆厂房周边厂房26的屋顶。
76.优选的是，非能动安全系统水箱25和非能动安全系统水池27采用抗震i类土建结构进行承载，非能动安全系统水箱25的隔间的屋顶用于承载大型非能动安全系统水池27。非能动安全系统水池27为非能动安全系统土建水池；非能动安全系统水箱25数量少于非能动安全系统水池27时，非能动安全系统水池27与下方厂房屋顶之间设置专门用于支撑非能动安全系统水池27的土建结构。非能动安全系统水池27内可以布置非能动安全系统换热器30，配合相应管线设计作为非能动安全系统能力的拓展措施。
77.优选的是，所述的非能动和能动安全系统的布置方案，还包括以下步骤：
78.在安全壳1内的非能动安全系统换热器28之间设定预设的第一高度差，用于形成安全可靠的自然循环，将安全壳1内的热量导出到安全壳1外的大型土建水池中。
79.具体的，大型土建水池与非能动安全系统23位于安全壳1内的非能动安全系统换热器28存在15m高差以便形成安全可靠的汽-水自然循环。
80.优选的是，所述的非能动和能动安全系统的布置方案，还包括以下步骤：
81.将能动安全系统的水泵与地坑过滤器之间设定预设的第二高度差，用于泵体汽蚀余量需求。
82.水泵、地坑过滤器和压力容器8通过管道连通，事故情况下，水泵将地坑过滤器净化过的水注入压力容器8内，实现压力容器8内热量的导出。水泵布置在较低位置，两者之间通过连续下降的管道连接，可以有效提高系统安全性和泵设备可靠性。这个第二高度差，是本实施例中体现能动系统布置的最直接的一个。
83.优选的是，第二高度差为7～15米。
84.具体的，将能动安全系统的水泵与地坑过滤器之间设置8m高差，以满足泵体汽蚀余量需求。
85.本实施例还提供一种非能动和能动安全系统，其由上述的布置方案得到。
86.本实施例创新性的提出了一种非能动和能动安全系统及其布置方案，该方案将安全系统的布置与核岛厂房总体规划相统一，该方案可以在典型三环路压水堆堆型的核岛厂房中实现全范围非能动设计，通过对安全系统主要物项在核岛厂房内的布置进行全新设计，充分利用核岛厂房各构筑物的优势，在实现安全系统功能的同时，从而大幅度简化核电厂设计，从而压缩核岛厂房规模、降低电厂运行维护成本，实现核岛厂房合理、紧凑布置，以降低建造成本，提高企业运维效率、质量及总体经济性。
87.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种非能动和能动安全系统的布置方案，其特征在于，包括以下步骤：典型三环路的反应堆冷却剂系统设置于安全壳内，非能动安全系统的水箱和水池与三环路的反应堆冷却剂系统连接并为其提供冷却水，在典型三环路的反应堆冷却剂系统和单层预应力钢筋混凝土安全壳的基础上，将非能动安全系统的水箱和水池设置在安全壳周边的核岛厂房。2.根据权利要求1所述的非能动和能动安全系统的布置方案，其特征在于，还包括以下步骤：在安全壳的内部结构底层区域设置多功能混凝土填充区以实现混风、疏水、卸压功能。3.根据权利要求2所述的非能动和能动安全系统的布置方案，其特征在于，还包括以下步骤：在所述混凝土填充区中布置水池、疏排间、通风结构、堆坑、廊道，所述通风结构包括通风主结构和通风分支结构，水池用于接收疏水。4.根据权利要求1所述的非能动和能动安全系统的布置方案，其特征在于，非能动安全系统水箱采用水罐形式，或者，非能动安全系统水箱采用具有承压能力、防漏水的混凝土水箱形式，非能动安全系统水箱用于承受大失水事故后的安全壳内压力及温度变化。5.根据权利要求1所述的非能动和能动安全系统的布置方案，其特征在于，非能动安全系统水箱采用非能动蓄压或高位布置设计，非能动安全系统水箱用于事故工况下向安全壳内注水。6.根据权利要求1所述的非能动和能动安全系统的布置方案，其特征在于，非能动安全系统水箱临近反应堆厂房布置，距离反应堆厂房为预设距离。7.根据权利要求1所述的非能动和能动安全系统的布置方案，其特征在于，非能动安全系统水箱采用高位布置设计时，非能动安全系统水箱布置高度用于事故工况下依靠重力实现非能动注水功能，非能动安全系统水箱布置在反应堆厂房周边厂房的屋顶。8.根据权利要求1所述的非能动和能动安全系统的布置方案，其特征在于，非能动安全系统水箱和水池采用抗震i类土建结构进行承载，非能动安全系统水箱的隔间的屋顶用于承载非能动安全系统水池；非能动安全系统水箱数量少于非能动安全系统水池时，非能动安全系统水池与下方厂房屋顶之间设置用于支撑的土建结构。9.根据权利要求1～8所述的非能动和能动安全系统的布置方案，其特征在于，还包括以下步骤：三回路的压力容器设置于安全壳中心，三个回路沿着安全壳的轴向将壳内空间分隔为三个底面为扇形的扇形区，分别为第一扇形区、第二扇形区、第三扇形区。10.根据权利要求9所述的非能动和能动安全系统的布置方案，其特征在于，还包括以下步骤：在第二扇形区、第三扇形区两个扇形区分别设置上部隔间、下部隔间，上部隔间设置于下部隔间上方，下部隔间用于布置非能动安全系统设备，上部隔间用于布置通风设备。11.根据权利要求1～8、10任意一项所述的非能动和能动安全系统的布置方案，其特征在于，还包括以下步骤：在安全壳内的非能动安全系统换热器之间设定预设的第一高度差，用于形成自然循环，将安全壳内的热量导出到安全壳外的土建水池中。
12.根据权利要求1～8、10任意一项所述的非能动和能动安全系统的布置方案，其特征在于，还包括以下步骤：将能动安全系统的水泵与地坑过滤器之间设定预设的第二高度差，用于泵体汽蚀余量需求。13.一种非能动和能动安全系统，其特征在于，其由权利要求1～12任意一项所述的布置方案得到。

技术总结
本发明公开了一种非能动和能动安全系统及其布置方案，包括以下步骤：典型三环路的反应堆冷却剂系统设置于安全壳内，非能动安全系统的水箱和水池与三环路的反应堆冷却剂系统连接并为其提供冷却水，在典型三环路的反应堆冷却剂系统和单层预应力钢筋混凝土安全壳的基础上，将非能动安全系统的水箱和水池设置在安全壳周边的核岛厂房。本发明创新性的提出了一种非能动和能动安全系统及其布置方案，该方案可以在典型三环路压水堆堆型的核岛厂房中实现全范围非能动设计，从而大幅度简化核电厂设计，从而压缩核岛厂房规模、降低电厂运行维护成本，提高企业运维效率、质量及总体经济性。提高企业运维效率、质量及总体经济性。提高企业运维效率、质量及总体经济性。


技术研发人员：荆春宁 吴宇翔 王振中 谷振杰 王付军 曲昌明 薛静 贾小攀 贝晨 赵晓山 樊彦芳 苏锦成 吴巧英 褚松良 白冰鹤 王广飞 黄若琳 刘玉林 吴茜婷 郑云涛
受保护的技术使用者：中国核电工程有限公司
技术研发日：2023.05.19
技术公布日：2023/8/24