[发明专利]反应堆及带放射性的辅助厂房置于地下的大型核电站

说明书

技术领域

本发明涉及核电技术，具体地指一种反应堆及带放射性的辅助厂房置于地下的大型核电站。

背景技术

核电站是将铀、钚等核燃料在裂变反应中产生的能量转变为电能的一种发电厂。目前大型商业核电站一般采用压水堆，单堆功率600MW以上，其工作原理为：核燃料在反应堆设备内发生裂变反应而产生大量热能，再用一回路中的高压水把热能带出，在蒸汽发生器内产生蒸汽，蒸汽通过二回路传输至汽轮机，并带动发电机组发电，发电后的蒸汽通过三回路冷凝后返回蒸汽发生器。核电站建筑物一般分为两部分：利用原子核裂变生产蒸汽的核岛，即包括反应堆装置和一回路系统，利用蒸汽发电的常规岛，即包括汽轮发电机系统、冷却塔、其它辅助设备等。

目前世界上已建的大型商业核电站，其核岛、常规岛等建筑物均布置于地面上，如中国的大亚湾、秦山，美国的三哩岛、河湾，法国的瓦郎斯，日本的福岛，前苏联的切尔诺贝利核电站等。常规地面大型商业核电站在通常情况下足以保障核电站的安全，但恶劣环境或战争情况下，这些核电站建设型式在放射性核素防护方面存在一定的不足，具体有：

(1)常规地面大型商业核电站在熔堆等超基准事故下，可能导致放射性核素的外泄。如前苏联的切尔诺贝利核电站熔堆事故，造成大规模放射性核素外泄，对区域自然环境造成重大破坏；

(2)常规地面大型商业核电站在抵御海啸、地震等自然灾害方面，安全性存在一定不足。如地震引发的海啸对日本福岛核电站造成较大破坏，致使大量放射性核素外泄至大气、海洋和土壤，对全球生态系统造成重大破坏；

(3)常规地面大型商业核电站的涉核建筑物均位于地表，在战争情况下抵御导弹打击、飞机撞击的能力较弱；

(4)常规地面大型商业核电站的最后一道防御屏障是安全壳，若安全壳破裂将造成放射性核素大规模外泄入大气层。如日本福岛核电站反应堆氢爆造成安全壳破裂，致使大量放射性核素外泄至大气层。

专利201320131035.X公开了一种地下核电厂，将核岛及常规岛置于地下，并被地下承压壳覆盖。其在抵御台风、海啸等自然灾害方面较常规地面核电站有一定进步，但这种建设型式经济性较差，且在熔堆事故、导弹打击等情况下，其核安全防护能力显得有所不足。这主要是因为：

(1)核电站一般由核岛和常规岛两部分组成，其中核岛主要由反应堆厂房、辅助厂房等涉核建筑物组成。提高核电站的核安全防护能力，主要是将核岛等涉核建筑物置于地下。而该专利将非涉核的常规岛也置于地下，对核安全防护作用有限，却增加额外的工程投资，经济性较差。如单堆600MW的核电站，其常规岛的汽轮发电机厂房尺寸约110m×110m×60m。建设容纳如此大规模常规岛的地下工程，不但存在巨大工程风险，也将显著提高工程造价。

(2)依照该专利的思路，将核岛及常规岛建设在地下深埋数米的坑道内，并被地下承压壳覆盖。在战争情况下，现有导弹完全有能力击穿地下承压壳，并炸毁核反应堆。目前已知的钻地导弹最大深度达60m。

(3)在熔堆事故情况下，反应堆底板被熔穿，核燃料进入地下岩体或土体。放射性核素将随地下水扩散入整个生物圈，造成大范围的核污染。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种安全性高、经济合理的反应堆及带放射性的辅助厂房置于地下的大型核电站。

为实现上述目的，本发明所设计的反应堆及带放射性的辅助厂房置于地下的大型核电站，包括核岛和常规岛，所述核岛利用核裂变能产生蒸汽，所述常规岛利用核岛所产生的蒸汽发电，其特征在于：所述核岛设置在地下洞室群中，所述常规岛设置在地面。

其中，所述核岛包括反应堆厂房及辅助厂房，所述常规岛包括汽轮发电机厂房、冷却塔。所述反应堆厂房包括安全壳以及安全壳内设置的反应堆、压力容器、蒸汽发生器、冷却剂泵，所述反应堆、蒸汽发生器、冷却剂泵通过管道串联形成一回路，作为蒸汽供应系统。所述辅助厂房包括核燃料厂房、核辅助厂房、安全厂房、电气厂房、连接厂房、核废物厂房等。所述汽轮发电机厂房包括设置其内的汽轮机、发电机、冷凝器，所述汽轮机通过蒸汽管道与所述蒸汽发生器串联形成二回路，高压蒸汽推动汽轮机转动，带动发电机发电；所述冷凝器与所述冷却塔通过管道串联形成三回路，对做功后的二回路蒸汽进行冷却。

进一步地，所述地下洞室群为岩体中人工挖成的洞室群。