地下核电站放射性废水地下迁移防护系统技术方案

本发明专利技术公开了一种地下核电站放射性废水地下迁移防护系统，其特征在于：包括反应堆洞室防护层和具有阻隔天然岩体地下水作用的核岛外围总防护，所述反应堆防护层包括围绕反应堆洞室的具有防止内水外渗的内衬层、具有集中疏水功能的渗水集中疏排层和岩体裂隙充填层，所述外围总防护设置在反应堆洞室和辅助洞室共同组成的地下洞室群外围。针对地下核电站在严重事故下放射性废水地下迁移的特点，重点对反应堆洞室进行防护，防止大规模放射性物质迁移的可能性，以符合国家核安全相关标准。

【技术实现步骤摘要】
地下核电站放射性废水地下迁移防护系统
本专利技术涉及地下核电站安全系统，具体指一种地下核电站放射性废水地下迁移防 护系统。 技术背景 根据国家核安全局《核电厂厂址选择与水文地质的关系》（HAD101/06)及《核电厂 厂址中放射性物质水力弥散问题》(HAD101/05)准则，放射性核素在地下的迁移是受地下水 运动（输送）、污染峰的传播（水力弥散）、固相中放射性核素的滞留和释放（相间分布） 控制的。核素在地下水输送、水力弥散及相间分布等不同迁移过程中，迁移的载体介质均是 地下水。因此，通过工程措施，阻断地下水的运动即可对含核素的放射性废水地下迁移起到 防护作用。地下核电站如发生安全壳破裂等严重事故工况，内部放射性废水将会向反应堆 洞室外部岩体迁移，污染地下水体，造成重大环境污染。放射性废水地下迁移包括地下水输 送、水力弥散及相间分布等复杂过程，影响放射性废水地下迁移的因素众多，涉及事故源点 的位置、岩体特征、地下水类型、迁移途径等。因此，需要建立相应的防护系统，避免地下核 电站放射性废水在地下迁移带来的影响。 目前，国内外尚无投入商业运行的大型地下核电站，相应的地下核电站放射性废 水地下迁移防护系统研究属于全新的
。已建的地下核废料处置场一般通过将核废 料钢罐密封、外覆粘土等隔离层并置于岩体深洞井中处置，与地下核电站的迁移防护在建 筑物布置上存在很大差异，可借鉴性差。此外，放射性废水地下迁移不仅影响因素复杂，而 且防护要求极高，单一的手段难以确保防护安全，必须综合考虑多重防护布置形式，以确保 发生核事故时，放射性废水地下迁移处于受控处置状态。
技术实现思路
本专利技术针对地下核电站在严重事故状态下放射性废水可能向外迁移的状况，提供 一种具有高效、多重防护的地下核电站放射性废水地下迁移防护系统。 经过创新研发，结合核电技术与地下岩体工程渗控技术，对地下核电站严重事故 工况下的放射性废水地下迁移防护布置形式与措施进行分析，创新的将水电站工程的渗流 控制措施应用于地下核电站放射性废水地下迁移防护中，综合设置地下核电站放射性废水 地下迁移多重防护措施。 为了实现上述目的，本专利技术所设计的地下核电站放射性废水地下迁移防护系统， 其特殊之处在于：包括反应堆洞室防护层和核岛外围总防护，所述反应堆洞室防护层包括 围绕反应堆洞室的具有防止内水外渗的内衬层、具有集中疏水功能的渗水集中疏排层和岩 体裂隙充填隔渗层；所述核岛外围总防护设置在核岛（反应堆洞室和辅助洞室共同组成的 地下洞室群）外围，由起阻隔天然岩体地下水作用的隔水层构成。其中，所述岩体裂隙充填 隔渗层包括内岩体裂隙充填层和外岩体裂隙充填层。 优选地，所述的反应堆洞室防护层由内往外依次是内衬层、内岩体裂隙充填层、渗 水集中疏排层和外岩体裂隙充填层。 进一步地，所述内衬层由钢筋混凝土结构构成或钢筋混凝土加防水板材综合构 成。内衬层起封闭作用，避免严重事故工况下反应堆洞室充冷却水后向外部岩体渗漏的可 能。为了使此结构具有更高的防渗性，所述混凝土为具有高防渗等级的混凝土。 更进一步地，所述内岩体裂隙充填层和外岩体裂隙充填层均由岩体裂隙内的灌浆 物和岩体本身构成。内岩体裂隙充填层位于反应堆洞室洞壁及围岩部位，进一步增强洞壁 及围岩的防渗性。外岩体裂隙充填层起阻隔洞室群岩体与反应堆厂房洞室周岩体地下水水 力交换的作用。 再进一步地，所述渗水集中疏排层由多层排水洞及洞内钻设的上下相互搭接的排 水孔组成。渗水集中疏排层使严重事故工况下可能发生的经内衬层、内岩体裂隙充填层后 的微量渗水在防护区内集中疏排。为了保证疏排效果，所述排水孔间隔应小于2m。 toon] 再进一步地，所述外围总防护隔水层由多层排水洞及洞内钻设的上下相互搭接的 排水孔组成。隔水层可阻隔天然地下水向地下洞室群的渗漏，降低地下水渗压，保证洞室的 围岩稳定，并阻隔地下洞室群内外的水力联系，使地下洞室群处于岩体疏干区。 本专利技术的优点在于：针对地下核电站在严重事故下放射性废水地下迁移的特点， 重点对反应堆洞室进行防护，结合岩体的天然防护性能设计有内衬层、渗水集中疏排层和 岩体裂隙充填层，充分的隔断放射性废水地下迁移的通道，并设收集、处置、监测系统。对核 电正常运行、特别是在严重事故下可能产生的放射性废水在工程防护区内进行拦截、收集 与处置，防止大规模放射性物质迁移的可能性，以符合国家核安全相关标准。 【附图说明】 图1为一种地下核电站放射性废水地下迁移防护系统的结构示意图。 图2为图1所示防护系统在模拟工况1、工况2、工况3下渗流场水头等值线分布 图（单位：m)。 图3为图1所示防护系统在模拟工况4下渗流场水头等值线分布图（单位：m)。 图中：反应堆洞室防护层S，内衬层Si，岩体裂隙充填层S2，内岩体裂隙充填层S 2+ 外岩体裂隙充填层s2_2，渗水集中疏排层S3，排水孔S3_i，排水洞s 3_2，核岛外围总防护隔水层 Z，排水孔Zi，排水洞Z2，集中处理收集渗水A，监测点B，检、传、报可视化系统C。 【具体实施方式】 下面结合附图和具体实例对本专利技术作进一步的详细描述： 图1中所示的地下核电站放射性废水地下迁移防护系统，包括反应堆洞室防护层 S和具有阻隔天然岩体地下水作用的核岛外围总防护隔水层Z，各防护层均为封闭结构，反 应堆洞室防护层S包括围绕反应堆洞室的具有防止内水外渗的内衬层Si、具有集中疏水功 能的渗水集中疏排层s 3和岩体裂隙充填层s2，其中，岩体裂隙充填层s2包括内岩体裂隙充 填层s 2_i和外岩体裂隙充填层S2_2，核岛外围总防护Z设置在反应堆洞室和辅助洞室共同组 成的地下洞室群外围。 反应堆厂房完全保留地面核电站所有核安全防护措施，即在安全壳内及安全壳外 部保留原监控、收集、贮存和处置设施，在排放点设置监控及专用排放设施等。地下核电站 放射性废水主要来源于反应堆厂房在严重事故工况下的外渗，为此，针对反应堆厂房洞室 在保留地面核电站安全防护措施的基础上重点加强防护，四个层次的防护措施具体结构如 下所示： 1)高性能洞壁防护区，即内衬层Si : 内衬层Si设置在反应堆厂房洞室内壁，内衬层Si由高防渗性钢筋混凝衬砌层构 成，其中，顶拱及周圈衬砌混凝土厚度初定〇. 5m?lm ;底板衬砌混凝土厚度可根据需要适 当加厚。衬砌混凝土为抗渗等级W12,渗透系数约1.3Xl(T9Cm/ S。同时，对反应堆厂房洞壁 所有围岩裂隙采用高防渗材料崁缝封闭。为防止地震作用对反应堆洞室衬砌混凝土开裂的 影响导致充冷却水后渗漏量加大，亦可在反应堆洞室底板及四周采用钢衬方案。在地震引 起的严重事故工况下，既可在钢衬洞室内充冷却水防止堆芯熔化事故的发生，又可避免发 生洞内冷却水向外部岩体渗漏的可能，以确保核防护安全。 抗渗等级为W12的衬砌混凝土可抵抗120m水头压力作用而不发生混凝土渗水。 如国内已建成的世界最高的水布垭面板堆石坝，最大坝高233m，该坝型坝体隔渗完全依靠 混凝土面板，该面板抗渗等级为W12,其最大厚度仅1. lm，工程已投入运行多年，未发生异 常。地下核电安全壳破裂的严重事故工况下，为防止熔堆，洞本文档来自技高网...

【技术保护点】
地下核电站放射性废水地下迁移防护系统，其特征在于：包括反应堆洞室防护层(S)和具有阻隔天然岩体地下水作用的核岛外围总防护隔水层(Z)，所述反应堆防护层(S)包括围绕反应堆洞室的具有防止内水外渗的内衬层(S1)、具有集中疏水功能的渗水集中疏排层(S3)和岩体裂隙充填层(S2)，所述外围总防护隔水层(Z)设置在反应堆洞室和辅助洞室共同组成的地下洞室群外围。

【技术特征摘要】
1. 地下核电站放射性废水地下迁移防护系统，其特征在于：包括反应堆洞室防护层 (S)和具有阻隔天然岩体地下水作用的核岛外围总防护隔水层（Z)，所述反应堆防护层（S) 包括围绕反应堆洞室的具有防止内水外渗的内衬层（Si)、具有集中疏水功能的渗水集中疏 排层（s 3)和岩体裂隙充填层（S2)，所述外围总防护隔水层（Z)设置在反应堆洞室和辅助洞 室共同组成的地下洞室群外围。2. 根据权利要求1所述的地下核电站放射性废水地下迁移防护系统，其特征在于：所 述岩体裂隙充填层（s2)包括内岩体裂隙充填层（s 2_i)和外岩体裂隙充填层（s2_2)。3. 根据权利要求2所述的地下核电站放射性废水地下迁移防护系统，其特征在于：所 述的反应堆洞室防护层由内往外依次是内衬层（SJ、内岩体裂隙充填层（S 2_i)、渗水集中疏 排层（s3)和外岩体裂隙充...

【专利技术属性】
技术研发人员：钮新强，李洪斌，周述达，施华堂，韩前龙，徐年丰，何杰，鱼维娜，苏利军，房艳国，
申请(专利权)人：长江勘测规划设计研究有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42