[發明專利]地下核電站放射性廢水地下遷移防護系統

有效

• 申請號: 201410264273.7
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN104060632A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 鈕新強;李洪斌;周述達;施華堂;韓前龍;徐年豐;何杰;魚維娜;蘇利軍;房艷國
• 申請（專利權）人: 長江勘測規劃設計研究有限責任公司
• 主分類號: E02D31/00
• 分類號: E02D31/00
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 陳家安

技術領域

本發明涉及地下核電站安全系統，具體指一種地下核電站放射性廢水地下遷移防護系統。

技術背景

根據國家核安全局《核電廠廠址選擇與水文地質的關系》(HAD101/06)及《核電廠廠址中放射性物質水力彌散問題》(HAD101/05)準則，放射性核素在地下的遷移是受地下水運動(輸送)、污染峰的傳播(水力彌散)、固相中放射性核素的滯留和釋放(相間分布)控制的。核素在地下水輸送、水力彌散及相間分布等不同遷移過程中，遷移的載體介質均是地下水。因此，通過工程措施，阻斷地下水的運動即可對含核素的放射性廢水地下遷移起到防護作用。地下核電站如發生安全殼破裂等嚴重事故工況，內部放射性廢水將會向反應堆洞室外部巖體遷移，污染地下水體，造成重大環境污染。放射性廢水地下遷移包括地下水輸送、水力彌散及相間分布等復雜過程，影響放射性廢水地下遷移的因素眾多，涉及事故源點的位置、巖體特征、地下水類型、遷移途徑等。因此，需要建立相應的防護系統，避免地下核電站放射性廢水在地下遷移帶來的影響。

目前，國內外尚無投入商業運行的大型地下核電站，相應的地下核電站放射性廢水地下遷移防護系統研究屬于全新的技術領域。已建的地下核廢料處置場一般通過將核廢料鋼罐密封、外覆粘土等隔離層并置于巖體深洞井中處置，與地下核電站的遷移防護在建筑物布置上存在很大差異，可借鑒性差。此外，放射性廢水地下遷移不僅影響因素復雜，而且防護要求極高，單一的手段難以確保防護安全，必須綜合考慮多重防護布置形式，以確保發生核事故時，放射性廢水地下遷移處于受控處置狀態。

發明內容

本發明針對地下核電站在嚴重事故狀態下放射性廢水可能向外遷移的狀況，提供一種具有高效、多重防護的地下核電站放射性廢水地下遷移防護系統。

經過創新研發，結合核電技術與地下巖體工程滲控技術，對地下核電站嚴重事故工況下的放射性廢水地下遷移防護布置形式與措施進行分析，創新的將水電站工程的滲流控制措施應用于地下核電站放射性廢水地下遷移防護中，綜合設置地下核電站放射性廢水地下遷移多重防護措施。

為了實現上述目的，本發明所設計的地下核電站放射性廢水地下遷移防護系統，其特殊之處在于：包括反應堆洞室防護層和核島外圍總防護，所述反應堆洞室防護層包括圍繞反應堆洞室的具有防止內水外滲的內襯層、具有集中疏水功能的滲水集中疏排層和巖體裂隙充填隔滲層；所述核島外圍總防護設置在核島(反應堆洞室和輔助洞室共同組成的地下洞室群)外圍，由起阻隔天然巖體地下水作用的隔水層構成。其中，所述巖體裂隙充填隔滲層包括內巖體裂隙充填層和外巖體裂隙充填層。

優選地，所述的反應堆洞室防護層由內往外依次是內襯層、內巖體裂隙充填層、滲水集中疏排層和外巖體裂隙充填層。

進一步地，所述內襯層由鋼筋混凝土結構構成或鋼筋混凝土加防水板材綜合構成。內襯層起封閉作用，避免嚴重事故工況下反應堆洞室充冷卻水后向外部巖體滲漏的可能。為了使此結構具有更高的防滲性，所述混凝土為具有高防滲等級的混凝土。

更進一步地，所述內巖體裂隙充填層和外巖體裂隙充填層均由巖體裂隙內的灌漿物和巖體本身構成。內巖體裂隙充填層位于反應堆洞室洞壁及圍巖部位，進一步增強洞壁及圍巖的防滲性。外巖體裂隙充填層起阻隔洞室群巖體與反應堆廠房洞室周巖體地下水水力交換的作用。

再進一步地，所述滲水集中疏排層由多層排水洞及洞內鉆設的上下相互搭接的排水孔組成。滲水集中疏排層使嚴重事故工況下可能發生的經內襯層、內巖體裂隙充填層后的微量滲水在防護區內集中疏排。為了保證疏排效果，所述排水孔間隔應小于2m。

再進一步地，所述外圍總防護隔水層由多層排水洞及洞內鉆設的上下相互搭接的排水孔組成。隔水層可阻隔天然地下水向地下洞室群的滲漏，降低地下水滲壓，保證洞室的圍巖穩定，并阻隔地下洞室群內外的水力聯系，使地下洞室群處于巖體疏干區。

本發明的優點在于：針對地下核電站在嚴重事故下放射性廢水地下遷移的特點，重點對反應堆洞室進行防護，結合巖體的天然防護性能設計有內襯層、滲水集中疏排層和巖體裂隙充填層，充分的隔斷放射性廢水地下遷移的通道，并設收集、處置、監測系統。對核電正常運行、特別是在嚴重事故下可能產生的放射性廢水在工程防護區內進行攔截、收集與處置，防止大規模放射性物質遷移的可能性，以符合國家核安全相關標準。

附圖說明

圖1為一種地下核電站放射性廢水地下遷移防護系統的結構示意圖。

圖2為圖1所示防護系統在模擬工況1、工況2、工況3下滲流場水頭等值線分布圖(單位：m)。