本發(fā)明涉及地下核電技術(shù)，具體地指一種核島洞室群長廊形布置地下核電站。

背景技術(shù)：
前蘇聯(lián)切爾諾貝利核事故、美國三哩島核事故、以及日本福島核事故表明，在極端事故情況下現(xiàn)有地面核電站不足以有效防控核泄露，確保核安全。為此，國內(nèi)外一些學(xué)者、研究機(jī)構(gòu)提出將大型商業(yè)核電站建設(shè)于地下，利用巖體的天然屏蔽作用，使極端事故情況下核污染得以有效控制，提高核電站的安保等級。美國、日本、前蘇聯(lián)、歐洲等國家和地區(qū)自上世紀(jì)70年代至今，陸續(xù)進(jìn)行了地下核電站的概念設(shè)計(jì)研究，其建設(shè)的基本思路是將核電站涉核設(shè)備，例如反應(yīng)堆、蒸汽發(fā)生器、主泵、穩(wěn)壓器、一回路管道及相關(guān)附屬設(shè)備等，安放于地下洞室內(nèi)。這種建設(shè)方式，設(shè)備布置靈活，地下洞室規(guī)模較小，洞室施工開挖難度較低。雖然相關(guān)研究早已有之，但目前世界上并無大型商業(yè)地下核電站的工程實(shí)例。這主要是因?yàn)椋孩賹⒑穗娬窘ㄔO(shè)于地下，由于洞室開挖，土建工程費(fèi)用將有所增加；②為降低設(shè)備運(yùn)行的事故率，在核電站建設(shè)過程中應(yīng)盡量減小對參考電站現(xiàn)有設(shè)備工藝系統(tǒng)的改動(dòng)。如按照上述地下核電站建設(shè)思路，將核電站涉核設(shè)備根據(jù)地下洞室的空間要求，靈活布置于洞室內(nèi)，雖然能在一定程度上減小洞室規(guī)模，但將使涉核設(shè)備的布置與現(xiàn)有地面參考電站有較大不同，從而需進(jìn)行大量的安全性評估和論證，且不符合世界第三代核電建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的總思路?，F(xiàn)有地面商業(yè)核電站核島各廠房，例如反應(yīng)堆廠房、燃料廠房、電氣廠房、安全廠房、核輔助廠房等，其內(nèi)部設(shè)備布置均經(jīng)過嚴(yán)格論證，具有標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化的特點(diǎn)。由此，大型商業(yè)地下核電站建設(shè)中，應(yīng)盡量保障核島各廠房的結(jié)構(gòu)形式、相互位置關(guān)系、內(nèi)部設(shè)備布置等不進(jìn)行大的改變，以減少核工藝系統(tǒng)的調(diào)整。但是，受地下洞室開挖技術(shù)的限制，難以提供一個(gè)足夠大的洞室，將現(xiàn)有地面核島各廠房完全復(fù)制建設(shè)于地下。即保障核島各廠房的結(jié)構(gòu)形式、相互位置關(guān)系、內(nèi)部設(shè)備布置等不進(jìn)行大的調(diào)整，又能滿足現(xiàn)有地下洞室開挖技術(shù)的要求，地下核電站建設(shè)最簡單的方式是將現(xiàn)有地面核電站中核島各廠房以反應(yīng)堆廠房為中心沿徑向拉伸，將各廠房布置于不同的小型洞室內(nèi)，從而在整體上呈現(xiàn)環(huán)形布置的特點(diǎn)。如此，需建設(shè)反應(yīng)堆廠房洞室、燃料廠房洞室、安全廠房洞室、核輔助廠房洞室、電氣廠房洞室、連接廠房洞室等6個(gè)獨(dú)立的地下洞室。這樣在地下洞室群開挖中，需布置三層、共38條施工支洞，施工干擾大，不利于洞室群圍巖穩(wěn)定。而且，環(huán)形布置中，燃料廠房洞室、連接廠房洞室等洞室的軸線相互垂直，無法保障各洞室軸線均與巖層走向和地應(yīng)力大主應(yīng)力方向呈大角度相交，不利于洞室圍巖穩(wěn)定。因此，有必要對地下核島洞室群的布置形式進(jìn)行優(yōu)化，以減少洞室、施工支洞數(shù)量，同時(shí)使各洞室軸線平行，以便核島洞室群布置時(shí)規(guī)避不利巖層走向和地應(yīng)力大主應(yīng)力方向。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的提供一種技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的核島洞室群長廊形布置地下核電站，將現(xiàn)有地面核電站核島建筑物布置于地下巖體中。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的核島洞室群長廊形布置地下核電站，核島洞室群長廊形布置地下核電站，包括利用核裂變能產(chǎn)生蒸汽的核島，其特殊之處在于：所述核島設(shè)置在地下洞室群中，所述地下洞室群中，用于放置輔助廠房的輔助洞室群對立地布置于反應(yīng)堆廠房洞室兩側(cè)，形成長廊結(jié)構(gòu)；所述反應(yīng)堆廠房洞室上部巖體或地表設(shè)置有非能動(dòng)水池，所述非能動(dòng)水池通過管道與反應(yīng)堆廠房連接，以便核事故工況下冷卻水自流進(jìn)入反應(yīng)堆廠房。其中，所述輔助洞室群包括用于放置電氣廠房的電氣廠房洞室、用于放置燃料廠房的燃料廠房洞室、用于設(shè)置安全設(shè)備的安全廠房洞室、和用于放置核輔助廠房的核輔助廠房洞室。進(jìn)一步地，所述電氣廠房洞室和燃料廠房洞室分別位于長廊結(jié)構(gòu)對立的兩側(cè)。如此，兩長廊形洞室的軸線相互平行，利于洞群布置時(shí)規(guī)避不利巖層走向和地應(yīng)力大主應(yīng)力方向。優(yōu)選地，所述核輔助廠房洞室、安全廠房洞室與燃料廠房洞室在同一側(cè)，且所述核輔助廠房洞室、安全廠房洞室與燃料廠房洞室為同一組合洞室，以便減少洞室和施工支洞的數(shù)量。其中，所述安全廠房洞室有兩個(gè)，互為備用，如此可保障在一個(gè)安全廠房設(shè)備出現(xiàn)事故的情況下，另一個(gè)安全廠房可保障核反應(yīng)堆的正常運(yùn)行。所述組合洞室內(nèi)，兩個(gè)安全廠房位于核燃料廠房的左右兩側(cè)，在物理上進(jìn)行相互隔離，保障一個(gè)安全廠房出現(xiàn)事故不影響另一個(gè)安全廠房的正常運(yùn)行。所述核輔助廠房位于組合洞室的最左側(cè)或者最右側(cè)。進(jìn)一步地，所述電氣廠房洞室內(nèi)設(shè)置有電氣廠房和用于控制蒸汽管道開合的主蒸汽閥室。如此，電氣廠房與地面中央控制室的連接電纜和主蒸汽管道可以布置于同一隧洞內(nèi)，節(jié)約工程投資。更進(jìn)一步地，所述反應(yīng)堆廠房洞室與所述輔助洞室群間設(shè)置有連接隧洞，所述連接隧洞具有交通、管道、電纜、消防和通風(fēng)作用。如此，可保證各輔助廠房與反應(yīng)堆廠房之間的管道、電纜布置于相對獨(dú)立的隧洞內(nèi)，且各輔助廠房洞室內(nèi)的工作人員可不通過其它洞室直接進(jìn)入反應(yīng)堆廠房洞室，利于核安全防護(hù)分區(qū)。再進(jìn)一步的，所述輔助洞室群外圍布置有主交通隧洞，各輔助廠房洞室均設(shè)置有至少兩條交通支洞與主交通隧洞連接，其中，所述主交通隧洞兩端均通達(dá)地表，與地面形成兩個(gè)出入口。如此，可保證各輔助廠房洞室均直接與主交通隧洞連接，便于設(shè)備運(yùn)輸，避免洞室間施工的相互干擾；同時(shí)，各輔助廠房洞室均有兩個(gè)隧洞與主交通隧洞連接，主交通隧洞兩端均通達(dá)地表，可保證在極端事故情況下，如一個(gè)出口因事故無法通行的情況下，人員可通過另一個(gè)出口及時(shí)逃離。為了嚴(yán)重事故下有效控制反應(yīng)堆廠房內(nèi)的壓力，所述核島洞室群長廊形布置地下核電站包括泄壓洞室，所述泄壓洞室位于主隧洞內(nèi)側(cè)，且泄壓洞室僅與反應(yīng)堆廠房洞室相通。本發(fā)明將核電站中涉核建筑物布置于不同的地下洞室內(nèi)，從而形成長廊型地下洞室群。其有益效果主要體現(xiàn)在：(1)通過將核島各廠房布置于不同的地下洞室內(nèi)，將單個(gè)洞室的空間尺寸控制在已建地下洞室的規(guī)模以內(nèi)，從而確?，F(xiàn)有的地下洞室開挖技術(shù)能滿足地下核電站涉核建筑物布置于地下的要求；(2)將核島中的燃料廠房、核輔助廠房、安全廠房等建設(shè)于組合廠房洞室中，有效減少了洞室群主洞室的數(shù)量，利于洞室群圍巖穩(wěn)定；(3)組合廠房洞室、電氣廠房洞室等洞室軸線平行，利于洞群布置時(shí)規(guī)避不利巖層走向和地應(yīng)力大主應(yīng)力方向。(4)非能動(dòng)水池布置于反應(yīng)堆廠房洞室頂部，在核事故情況下能利用勢能自流為反應(yīng)堆消防系統(tǒng)供水。避免事故情況下電力系統(tǒng)供應(yīng)中斷，所引發(fā)的反應(yīng)堆消防系統(tǒng)失效。附圖說明圖1為一種核島洞室群長廊形布置地下核電站的洞室布置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為一種核島洞室群長廊形布置地下核電站的廠房布置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中：反應(yīng)堆廠房洞室1，反應(yīng)堆廠房1.1，輔助廠房洞室群2，電氣廠房洞室3，泄壓洞室4，核輔助廠房洞室5，安全廠房洞室6，燃料廠房洞室7，組合洞室8，核輔助廠房51，安全廠房61，燃料廠房71，管道隧洞9，設(shè)備運(yùn)輸隧洞10，主交通隧洞11，非能動(dòng)水池12，主蒸汽閥室13，電氣廠房14，管道15，連接隧洞16，交通支隧洞17。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但該實(shí)施例不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。為盡量減少核工藝系統(tǒng)的調(diào)整，同時(shí)使地下洞室的建設(shè)規(guī)模處于目前地下洞室的施工技術(shù)水平之內(nèi)，地下核電站建設(shè)最簡單的方式是將現(xiàn)有地面核電站中核島各廠房以反應(yīng)堆廠房為中心沿徑向拉伸，將各廠房布置于不同的小型洞室內(nèi)，從而在整體上呈現(xiàn)環(huán)形布置的特點(diǎn)。如此，需建設(shè)反應(yīng)堆廠房洞室、燃料廠房洞室、安全廠房洞室、核輔助廠房洞室、電氣廠房洞室、連接廠房洞室等6個(gè)獨(dú)立的地下洞室。這樣在地下洞室群開挖中，需布置三層、共38條施工支洞，施工干擾大，不利于洞室群圍巖穩(wěn)定。因此，有必要對地下核島洞室群的布置形式進(jìn)行優(yōu)化，以減少洞室和施工支洞數(shù)量?？紤]到地下洞室開挖中，應(yīng)盡量使洞室軸線與不利巖層走向和地應(yīng)力大主應(yīng)力方向呈大角度相交，以利于洞室圍巖穩(wěn)定。因此，本發(fā)明對地下核島洞室群的優(yōu)化思路是，將燃料廠房洞室與主蒸汽閥室所在的電氣廠房洞室平行布置于反應(yīng)堆廠房洞室的兩對側(cè)，其余廠房建設(shè)于燃料廠房或主蒸汽閥室所在的洞室內(nèi)，從而形成長廊形的核島洞室群布置形式。如此布置，洞室數(shù)量由6個(gè)減少為4個(gè)，施工支洞由38條減少為24條，且各洞室軸線平行，以便核島洞室群布置時(shí)規(guī)避不利巖層走向和地應(yīng)力大主應(yīng)力方向。具體布置形式，如下所述：圖中所示的核島洞室群長廊形布置地下核電站，包括設(shè)置在地下的用于放置反應(yīng)堆廠房1.1的反應(yīng)堆廠房洞室1、用于放置輔助廠房的輔助廠房洞室群2，用于事故情況下包容反應(yīng)堆安全殼內(nèi)高壓氣體的泄壓洞室4。輔助廠房洞室群包括組合洞室2和電氣廠房洞室3。反應(yīng)堆廠房洞室1位于核島洞室群的中部，輔助廠房洞室群呈長廊形相對布置于兩側(cè)，其中組合洞室2位于靠山內(nèi)側(cè)，電氣廠房洞室3位于靠山外側(cè)，泄壓洞室4位于組合洞室2和電氣廠房洞室3的中間巖體區(qū)域。組合洞室2內(nèi)各廠房由圖可知，燃料廠房71居中，燃料廠房71兩側(cè)分別布置有安全廠房61，組合洞室2內(nèi)最左側(cè)布置有核輔助廠房51；電氣廠房洞室3內(nèi)設(shè)置有主蒸汽閥室13和電氣廠房14。反應(yīng)堆廠房洞室1為圓筒形，直徑46m，高87m；組合洞室2為城門洞形，尺寸30m×70.5m×226m(寬×高×長，下同)；電氣廠房洞室3為城門洞形，尺寸30m×60m×60m；為滿足泄壓容積要求，泄壓洞室4為圓筒形，直徑20m，高42m。為滿足洞室頂拱圍巖穩(wěn)定和防御武器打擊的要求，并經(jīng)彈塑性有限元計(jì)算，反應(yīng)堆廠房洞室1和輔助廠房洞室群2的各洞室頂部巖體厚度最少為70m，本方案選擇厚度為135m；為滿足洞室間巖體穩(wěn)定要求，經(jīng)彈塑性有限元計(jì)算，反應(yīng)堆廠房洞室1與組合洞室2間距L1為50m，反應(yīng)堆廠房洞室1與電氣廠房洞室3間距L2為50m，反應(yīng)堆廠房洞室1與泄壓洞室4間距L3為60m。為滿足反應(yīng)堆廠房1.1內(nèi)蒸汽發(fā)生器等大型設(shè)備的運(yùn)輸要求，距反應(yīng)堆廠房洞室1底部29m高處建設(shè)有設(shè)備運(yùn)輸隧洞10，通達(dá)地表；距反應(yīng)堆廠房洞室1底部9m高處建設(shè)有用于布置主蒸汽管道的管道隧洞9，主蒸汽管道連接反應(yīng)堆廠房1.1與地面汽輪機(jī)廠房，且主蒸汽管道上的主蒸汽閥室13位于電氣廠房洞室3內(nèi)；為滿足交通、消防、通風(fēng)、電纜和管道等要求，反應(yīng)堆廠房洞室1與組合洞室2、電氣廠房洞室3、泄壓洞室4通過連接隧洞16連接；為滿足交通、消防、通風(fēng)等要求，組合洞室2、電氣廠房洞3室均建設(shè)至少2條交通支洞17與主交通隧洞11連接，其中電氣廠房還與設(shè)備運(yùn)輸隧洞10連接；主交通洞11兩端通達(dá)地表，與地面形成兩個(gè)出入口。在組合洞室2中，相鄰的廠房有共用的交通支洞17。反應(yīng)堆廠房洞室1上部的地表建設(shè)非能動(dòng)水池12。非能動(dòng)水池12通過多條管道15與反應(yīng)堆廠房1.1連接，以便核事故工況下冷卻水自流進(jìn)入反應(yīng)堆廠房。以上所述僅是本發(fā)明的一種實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。