核島主廠房的設計方法以及反應堆核島主廠房布置結構與流程
2023-07-17 14:22:33 1
1.本技術的實施例涉及核島主廠房的設計方法，尤其是涉及一種適用於鈉冷快中子反應堆的核島主廠房的設計方法以及反應堆核島主廠房布置結構。
背景技術：
2.核電廠的核島主廠房是容納反應堆、核蒸汽供應及其輔助系統的建築物，核島主廠房的總體布置設計研究的是核島主廠房的總體布局、確定核島主廠房總體布置圖，進而形成核島主廠房的建築圖。核電廠核島主廠房的總體布置設計與核電廠核島主工藝系統冷卻劑的選取、主工藝系統的配置及服務於主工藝系統的配套系統設置等緊密相關，不同的核電機組堆型，核島主廠房總體布置存在很大的差異。
3.作為第四代核電技術的鈉冷快中子反應堆(以下簡稱鈉冷快堆)，由於反應堆自身的特點以及冷卻劑與工藝系統設置的不同，導致鈉冷快堆核島主廠房布置與二代、三代壓水堆核電機組的廠房布置有很大的差別，可借鑑和參考的總體布置設計方案有限；同時，鈉冷快堆核島主廠房的總體布置設計缺乏行之有效的正向設計流程，如何實現鈉冷快堆核島主廠房總體布置的緊湊化，提高鈉冷快堆核島主廠房總體布置設計的合理性和經濟性，是亟待解決的問題。
技術實現要素：
4.為了解決上述或者其它方面的至少一種技術問題，本技術的實施例提供一種核島主廠房的設計方法以及反應堆核島主廠房布置結構，能夠實現鈉冷快堆核島主廠房總體布置的緊湊化，提高鈉冷快堆核島主廠房總體布置設計的合理性和經濟性。
5.根據本技術一個方面的實施例，提供一種核島主廠房的設計方法，包括步驟：s100：對核島主廠房按照功能劃分成包括反應堆本體模塊、一迴路輔助系統模塊、燃料操作和組件設備清洗模塊、燃料貯存模塊、二迴路主系統模塊、二迴路輔助系統模塊、和事故餘熱排出模塊的功能模塊；s200：確定所述反應堆本體模塊的位置；s300：獲得所述反應堆本體模塊與其他的多個功能模塊之間、以及其他的多個功能模塊之間的主導關聯屬性，所述主導關聯屬性包括自然循環需求、輻射防護需求和轉運距離需求，其中，所述自然循環需求的優先級高於所述輻射防護需求的優先級，所述輻射防護需求的優先級高於所述轉運距離的優先級；s400：根據所述反應堆本體模塊的位置和與其他的多個功能模塊之間的主導關聯屬性及優先級確定其他的多個功能模塊的位置；以及s500：根據每個功能模塊內的子功能模塊之間的主導關聯屬性確定各個子功能模塊的位置；其中，所述自然循環需求表徵兩個功能模塊之間存在利用自然循環的冷卻劑進行熱交換的結構，所述輻射防護需求表徵兩個功能模塊之間存在流通具有輻射材料的管道，所述轉運距離需求表徵兩個功能模塊之間存在物料的轉運。
6.根據本技術另一個方面的實施例，提供一種反應堆核島主廠房布置結構，包括：反應堆本體模塊；二迴路主系統模塊，與所述反應堆本體模塊相鄰設置；事故餘熱排出模塊，
分別與所述反應堆本體模塊、所述二迴路主系統模塊相鄰設置；一迴路輔助系統模塊，與所述二迴路主系統模塊對稱的設置在所述反應堆本體模塊的兩側；燃料操作和組件設備清洗模塊，與所述事故餘熱排出模塊對稱的設置在所述反應堆本體模塊的兩側；燃料貯存模塊，與所述燃料操作和組件設備清洗模塊相鄰設置。
7.根據本技術的實施例的核島主廠房的設計方法，將核島主廠房按照功能劃分成多個功能模塊，通過梳理快堆核島主廠房總體布置設計的正向設計流程，鑑別核島主廠房總體布置設計中各個功能模塊間的主導關聯屬性和因素，用於指導快堆核島主廠房的總體布置設計，有利於實現核島主廠房總體布置的緊湊化設計，提高池式鈉冷快堆核島主廠房總體布置設計的合理性和經濟性。
附圖說明
8.圖1是根據本技術實施例的核島主廠房的設計方法的流程圖；
9.圖2是根據本技術實施例的核島主廠房的設計方法的各個功能模塊之間以及各個子模塊之間主導關聯屬性的示意圖；
10.圖3是根據本技術另一實施例的核島主廠房的設計方法的流程框圖；以及
11.圖4是根據本技術實施例的反應堆核島主廠房布置結構的平面結構示意圖。
12.上述附圖中，附圖標記含義具體如下：
13.100-反應堆本體模塊；
14.200-二迴路主系統模塊；
15.210-鈉分配器子模塊；
16.220-蒸汽發生器子模塊；
17.230-鈉緩衝罐子模塊；
18.240-主泵子模塊；
19.300-事故餘熱排出模塊；
20.400-一迴路輔助系統模塊；
21.410-放射性氬氣吹掃與衰變子模塊；
22.420-一迴路鈉淨化子模塊；
23.430-一迴路鈉充排子模塊；
24.500-燃料操作和組件設備清洗模塊；以及
25.600-燃料貯存模塊。
具體實施方式
26.為使本技術的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照附圖，對本技術作進一步的詳細說明。
27.但是應該理解，這些描述只是示例性的，而並非要限制本技術的範圍。在下面的詳細描述中，為便於解釋，闡述了許多具體的細節以提供對本技術實施例的全面理解。然而，明顯地，一個或多個實施例在沒有這些具體細節的情況下也可以被實施。此外，在以下說明中，省略了對公知技術的描述，以避免不必要地混淆本技術的概念。
28.在此使用的術語僅僅是為了描述具體實施例，而並非意在限制本技術。在此使用
的術語「包括」表明了特徵、步驟、操作的存在，但是並不排除存在或添加一個或多個其他特徵。
29.在此使用的所有術語(包括技術和科學術語)具有本領域技術人員通常所理解的含義，除非另外定義。應注意，這裡使用的術語應解釋為具有與本說明書的上下文相一致的含義，而不應以理想化或過於刻板的方式來解釋。
30.圖1是根據本技術實施例的核島主廠房的設計方法的流程圖。
31.根據本技術一個方面的實施例提供一種核島主廠房的設計方法，如圖1所示，包括步驟s100～步驟s500。
32.步驟s100包括對核島主廠房按照功能劃分成包括反應堆本體模塊、一迴路輔助系統模塊、燃料操作和組件設備清洗模塊、燃料貯存模塊、二迴路主系統模塊、二迴路輔助系統模塊、和事故餘熱排出模塊的功能模塊。
33.步驟s200包括確定反應堆本體模塊的位置。
34.步驟s300包括獲得反應堆本體模塊與其他的多個功能模塊之間、以及其他的多個功能模塊之間的主導關聯屬性，主導關聯屬性包括自然循環需求、輻射防護需求和轉運距離需求，其中，自然循環需求的優先級高於輻射防護需求的優先級，輻射防護需求的優先級高於轉運距離的優先級。
35.步驟s400包括根據反應堆本體模塊的位置和與其他的多個功能模塊之間的主導關聯屬性及優先級確定其他的多個功能模塊的位置；以及
36.步驟s500包括根據每個功能模塊內的子功能模塊之間的主導關聯屬性確定各個子功能模塊的位置。
37.在步驟s300中，自然循環需求表徵兩個功能模塊之間存在利用自然循環的冷卻劑進行熱交換的結構，輻射防護需求表徵兩個功能模塊之間存在流通具有輻射材料的管道，轉運距離需求表徵兩個功能模塊之間存在物料的轉運。
38.在本實施例中，將核島主廠房按照功能劃分成多個功能模塊，通過梳理快堆核島主廠房總體布置設計的正向設計流程，鑑別核島主廠房總體布置設計中各個功能模塊間的主導關聯屬性和因素，用於指導快堆核島主廠房的總體布置設計，有利於實現核島主廠房總體布置的緊湊化設計，提高池式鈉冷快堆核島主廠房總體布置設計的合理性和經濟性。
39.圖2是根據本技術實施例的核島主廠房的設計方法的各個功能模塊之間以及各個子模塊之間主導關聯屬性的示意圖。
40.根據本技術的一些實施例，如圖2所示，在步驟s300中，反應堆本體模塊與二迴路主系統模塊之間滿足自然循環需求，反應堆本體模塊與事故餘熱排出模塊之間滿足自然循環需求，一迴路輔助系統模塊與反應堆本體模塊之間滿足輻射防護需求，反應堆本體模塊與燃料操作和組件設備清洗模塊滿足轉運距離需求，燃料操作和組件設備清洗模塊與燃料貯存模塊之間滿足轉運距離需求。
41.根據本技術的一些實施例，步驟s400包括子步驟s410～子步驟s430。
42.子步驟s410包括分別將二迴路主系統模塊、事故餘熱排出模塊與反應堆本體模塊相鄰設置以使主管道長度最短。
43.子步驟s420包括將一迴路輔助系統模塊與反應堆本體模塊相鄰設置以使輻射防護的成本最低。
44.子步驟s430包括將燃料操作和組件設備清洗模塊、燃料貯存模塊與反應堆本體模塊相鄰設置以使相對距離最短。
45.根據本技術的一些實施例，二迴路主系統模塊包括通過鈉管道順序連接的鈉分配子模塊、蒸汽發生器子模塊、鈉緩衝罐子模塊和主泵子模塊，在子步驟s410中，依次確定蒸汽發生器子模塊、鈉緩衝罐子模塊、主泵子模塊和鈉分配子模塊的位置，以使得鈉管道總長度最短。
46.根據本技術的一些實施例，子步驟s410包括子步驟s411～子步驟s412。
47.子步驟s411包括根據蒸汽發生器子模塊與反應堆本體模塊的相對高度確定蒸汽發生器子模塊的位置。
48.子步驟s412包括根據蒸汽發生器子模塊的位置確定鈉緩衝罐子模塊、主泵子模塊和鈉分配子模塊的位置。
49.根據本技術的一些實施例，在子步驟s420中，影響輻射防護的成本的因素包括放射性管道長度、鈉管道長度和屏蔽層厚度。
50.在本實施例中，一迴路中鈉冷卻劑具有放射性，需要對其進行輻射防護的處理，主要體現在對鈉冷卻劑流經管道的防護上，對應的，管道長度和防護層厚度是輻射防護成本的主要影響因素。
51.根據本技術的一些實施例，一迴路輔助系統模塊包括放射性氬氣吹掃與衰變子模塊、一迴路鈉淨化子模塊和一迴路鈉充排子模塊，步驟s500包括：將放射性氬氣吹掃與衰變子模塊與反應堆本體模塊相鄰設置以滿足放射性氬氣吹掃與衰變子模塊與反應堆本體模塊之間的放射性管道長度最短；將一迴路鈉淨化子模塊與反應堆本體模塊相鄰設置以滿足一迴路鈉淨化子模塊與反應堆本體模塊之間的屏蔽層厚度最小；以及將一迴路鈉充排子模塊與反應堆本體模塊相鄰設置以滿足一迴路鈉充排與反應堆本體模塊之間的鈉管道長度最短。
52.根據本技術的一些實施例，在子步驟s410之後還包括步驟：將二迴路輔助系統模塊與二迴路主系統模塊相鄰設置以使輻射防護的成本最低，其中，二迴路輔助系統模塊與二迴路主系統模塊滿足足輻射防護需求。
53.根據本技術的一些實施例，反應堆本體模塊適用於實現堆芯反應及熱量傳遞。
54.根據本技術的一些實施例，在步驟s500之後還包括步驟s600，按照通風、電氣、儀控的順序確定各個功能模塊的輔助配套系統的管廊和工藝間的位置。
55.圖3是根據本技術另一實施例的核島主廠房的設計方法的流程框圖。
56.根據本技術的一些實施例，如圖3所示，首先對核島主廠房按照功能劃分區域。
57.反應對本體所在的工藝間是堆坑，堆坑是一迴路主系統的核心，其位置決定了一迴路輔助系統、燃料操作和組件、設備清洗、燃料貯存、二迴路主系統、二迴路輔助系統、事故餘熱排出系統的位置，基於此，首先確定堆坑工藝間的尺寸和位置。
58.堆坑位置確定後，堆坑與一迴路輔助系統工藝間的主導因素為輻射防護(例如放射性管道長度、工藝間數量、屏蔽厚度等)，因此緊鄰堆坑確定一迴路放射性輔助系統工藝間的位置。
59.本技術為鈉冷快堆，採用閉式換料，燃料操作和組件、設備清洗的轉運距離是堆坑與燃料操作和設備清洗工藝間的主導因素，緊鄰堆坑確定燃料操作和設備清洗工藝間的位
置。
60.堆坑與二迴路主系統的蒸汽發生器、鈉緩衝罐、二迴路主泵的工藝間的主導因素為自然循環要求(若有)和二迴路主管道長度。首先確定蒸汽發生器工藝間與堆坑的相對高度，進而確定鈉緩衝罐工藝間、二迴路主泵工藝間的位置。
61.事故餘熱排出的自然循環要求，決定了堆坑與鈉空氣熱交換器工藝間的相對位置，進而確定了事故餘熱排出系統輔助工藝間的位置。
62.反應堆大廳的尺寸主要由燃料操作和設備清洗工藝、一迴路輔助系統、二迴路主系統確定。
63.蒸汽發生器工藝間的位置決定了蒸汽發生器事故保護系統、二迴路輔助系統工藝間的位置。
64.反應堆與燃料貯存工藝的關係，決定了燃料貯存工藝間位置(例如新燃料、貯存水池等)。
65.上述各主工藝模塊的相對位置形成了核島主工藝的總體布局。
66.在完成核島主工藝的總體布局後，針對上述各主工藝模塊，確定各主工藝模塊的輔助配套系統的管廊和工藝間，按通風、電氣、儀控的順序進行確定，再結合核島主工藝總體布局，確定核島主廠房總體布置。
67.圖4是根據本技術實施例的反應堆核島主廠房布置結構的平面結構示意圖。
68.根據本技術另一個方面的實施例提供一種反應堆核島主廠房布置結構，如圖4所示，包括反應堆本體模塊100、二迴路主系統模塊200、事故餘熱排出模塊300、一迴路輔助系統模塊400、燃料操作和組件設備清洗模塊500和燃料貯存模塊600。
69.二迴路主系統模塊200與反應堆本體模塊100相鄰設置。
70.事故餘熱排出模塊300分別與反應堆本體模塊100、二迴路主系統模塊200相鄰設置。
71.一迴路輔助系統模塊400與二迴路主系統模塊200對稱的設置在反應堆本體模塊100的兩側。
72.燃料操作和組件設備清洗模塊500與事故餘熱排出模塊300對稱的設置在反應堆本體模塊100的兩側。
73.燃料貯存模塊600與燃料操作和組件設備清洗模塊500相鄰設置。
74.根據本技術的一些實施例，反應堆本體模塊包括反應堆主容器、一迴路系統設備和熱交換器。一迴路系統設備與一迴路輔助系統模塊連接。熱交換器與二迴路主系統模塊連接。
75.根據本技術的一些實施例，一迴路輔助系統模塊包括放射性氬氣吹掃與衰變子模塊410、一迴路鈉淨化子模塊420和一迴路鈉充排子模塊430。鈉充排子模塊430與一迴路系統設備連接。
76.一迴路鈉淨化子模塊420與一迴路鈉充排子模塊430連接用以淨化一迴路中冷卻劑鈉中的雜質，其中，雜質包括金屬、非金屬雜質、腐蝕產物和裂變產物等。放射性氬氣吹掃與衰變子模塊410適用於為一迴路中的鈉提供氬氣保護。
77.根據本技術的一些實施例，燃料貯存模塊包括貯存庫和乏燃料貯存水池。貯存庫與燃料操作和組件設備清洗模塊連接，貯存庫適用於存放新的燃料組件。乏燃料貯存水池
與燃料操作和組件設備清洗模塊連接，乏燃料貯存水池適用於儲存乏燃料、破損燃料以及提供對燃料進行檢查、修復、運輸的水下操作的場所。
78.根據本技術的一些實施例，二迴路主系統模塊包括鈉分配器子模塊210、蒸汽發生器子模塊220、鈉緩衝罐子模塊230和主泵子模塊240。蒸汽發生器子模塊220與熱交換器連接。鈉緩衝罐子模塊230與蒸汽發生器子模塊220連接。主泵子模塊240設置在蒸汽發生器子模塊220與鈉緩衝罐子模塊230之間。
79.根據本技術的一些實施例，反應堆核島主廠房布置結構還包括二迴路輔助系統模塊，二迴路輔助系統模塊包括二迴路鈉充排子模塊、二迴路鈉淨化子模塊和蒸汽發生器事故保護子模塊。二迴路鈉充排子模塊與鈉緩衝罐子模塊230連接。二迴路鈉淨化子模塊與二迴路鈉充排子模塊連接用以淨化二迴路中冷卻劑鈉中的雜質。蒸汽發生器事故保護子模塊與蒸汽發生器子模塊連接。
80.根據本技術的一些實施例，反應堆核島主廠房布置結構還包括輔助配套系統，輔助配套系統包括管廊，管廊適用於連接各個功能模塊以提供各個模塊之間的通風、電氣連接或通信連接。
81.至此，已經結合附圖對本技術實施例進行了詳細描述。需要說明的是，在附圖或說明書正文中，未繪示或描述的實現方式，均為所屬技術領域中普通技術人員所知的形式，並未進行詳細說明。此外，上述對各零部件的定義並不僅限於實施例中提到的各種具體結構、形狀或方式，本領域普通技術人員可對其進行簡單地更改或替換。
82.還需要說明的是，在本技術的具體實施例中，除非有所知名為相反之意，本說明書及所附權利要求中的數值參數是近似值，能夠根據通過本技術的內容所得的所需特性改變。具體而言，所有使用於說明書及權利要求中表示組成的尺寸、範圍條件等等的數字，應理解為在所有情況中是受到「約」的用語所修飾。一般情況下，其表達的含義是指包含由特定數量在一些實施例中
±
10％的變化、在一些實施例中
±
5％的變化、在一些實施例中
±
1％的變化、在一些實施例中
±
0.5％的變化。
83.本領域技術人員可以理解，本技術的各個實施例和/或權利要求中記載的特徵可以進行多種組合或/或結合，即使這樣的組合或結合沒有明確記載於本技術中。特別地，在不脫離本技術精神和教導的情況下，本技術的各個實施例和/或權利要求中記載的特徵可以進行多種組合和/或結合。所有這些組合和/或結合均落入本技術的範圍。
84.以上所述的具體實施例，對本技術的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應理解的是，以上所述僅為本技術的具體實施例而已，並不用於限制本技術，凡在本技術的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本技術的保護範圍之內。