本發(fā)明屬于地下核電站技術(shù)，具體地指一種基于閉式循環(huán)的發(fā)電與核燃料處理處置一體化核能基地。

背景技術(shù)：

核燃料循環(huán)，以核電廠發(fā)電為分界點(diǎn)，分為循環(huán)前段和后段，循環(huán)前段包括鈾礦開采、鈾濃縮及燃料制備等，一般在鈾礦區(qū)和鈾濃縮廠完成；循環(huán)后段包括乏燃料的后處理和核三廢的處理與最終處置，根據(jù)我國相關(guān)法規(guī)，對乏燃料實(shí)施閉式循環(huán)，及經(jīng)過后處理廠回收乏燃料中的堆后鈾和钚，并對剩余的高放廢物進(jìn)行處理。

目前的核電廠廢物處理主要有兩種形式，一種以m310堆型為代表，放射性廢物進(jìn)行單堆處理，另一種以三代的ap1000為代表，實(shí)施單堆和離堆srtf相結(jié)合的布置形式。這兩種形式由于廢物廠房處理廢物功能的重合，都會在一定程度上浪費(fèi)了廠址資源和處理功能。

根據(jù)iaea于2009年發(fā)布的新的放射性廢物分類方法，對放射性廢物分為6大類：豁免廢物、極短壽命廢物、極低放射性廢物、低放射性廢物、中放射性廢物、高放廢物?；砻鈴U物可以直接排放，極短壽命廢物經(jīng)貯存衰變后排放，對于極低放射性和低放射性廢物進(jìn)行有控制的近地表處置，對于中放廢物其建議進(jìn)行幾十到幾百米深度的中等深度處置，高放廢物進(jìn)行地質(zhì)處置。我國目前的處置法規(guī)與iaea的建議略有不同，總體上在不斷進(jìn)行修正完善并向國際接軌。

同核電廠一樣，乏燃料后處理廠和廢物處置庫建設(shè)面臨的首要問題就是基于核安全的廠址選擇。首先，從工程角度考慮地震、地質(zhì)、環(huán)境、安全分析等，選址條件與核電站類似，但符合條件的廠址很少，選址困難；其次，廠址的選擇受到越來越多的公眾壓力，如最近的連云港核燃料循環(huán)項(xiàng)目暫停事件。但是，目前全世界包括中國，核電廠、燃料循環(huán)設(shè)施和處置庫的建設(shè)都是單獨(dú)規(guī)劃、單獨(dú)選址，由此造成的選址困難、廠址資源浪費(fèi)、廠址分散帶來的核安全問題，總體經(jīng)濟(jì)性問題，以及乏燃料和廢物的長途運(yùn)輸安全等問題急需改變。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有背景方法的不足之處，提出一種基于閉式循環(huán)的發(fā)電與核燃料處理處置一體化核能基地，既解決了核電站廠址選擇問題，減輕了廠址分散帶來的核安保難度，又避免了乏燃料和核廢物在長途運(yùn)輸過程中可能的核泄漏，還可以共用核電廠的工藝系統(tǒng)功能區(qū)，整體經(jīng)濟(jì)性更好

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的基于閉式循環(huán)的發(fā)電與核燃料處理處置一體化核能基地，包括核能發(fā)電區(qū)、乏燃料和廢物處理區(qū)、廢物最終處置區(qū)，所述核能發(fā)電區(qū)包括反應(yīng)堆廠房、核輔助廠房、燃料廠房，其特殊之處在于，所述乏燃料和廢物處理區(qū)包括乏燃料后處理廠房和廢物處理廠房，所述廢物處置區(qū)包括運(yùn)行近地表處置庫、退役近地表處置庫、中等深度處置庫和深地質(zhì)處置庫。

進(jìn)一步地，所述乏燃料后處理廠房緊鄰燃料廠房布置，所述燃料廠房中產(chǎn)生的乏燃料通過行吊運(yùn)送至乏燃料后處理廠房。乏燃料后處理廠房屬于安全相關(guān)廠房，為便于劃分安全分區(qū)和進(jìn)行實(shí)體隔離，其整體靠近核島乏燃料水池，接收水池中衰變數(shù)年的乏燃料，對乏燃料進(jìn)行回收處理，處理過程中產(chǎn)生的放射性廢物轉(zhuǎn)運(yùn)至廢物處理廠房。

更進(jìn)一步地，所述廢物處理廠房包括用于根據(jù)低中高的輻射級別分揀放射性廢物的放射性廢物接收分揀廠房、用于壓縮和打包放射性廢物的廢物壓縮打包廠房、用于臨時貯存放射性廢物的廢物貯存廠房和用于轉(zhuǎn)運(yùn)放射性廢物的廢物轉(zhuǎn)運(yùn)廠房。廢物處理廠房位于乏燃料后處理廠房的外側(cè)，通過地下通道穿過乏燃料后處理廠房連接至核島的核輔助廠房，地下通道中鋪設(shè)軌道運(yùn)送處理前廢物至廢物處理廠房，各機(jī)組的廢物轉(zhuǎn)運(yùn)至廢物處理廠房進(jìn)行集中處理，廢物處理廠房根據(jù)工藝要求分為廢物接收分揀區(qū)、廢物壓縮打包區(qū)、廢物貯存區(qū)以及廢物轉(zhuǎn)運(yùn)區(qū)。

更進(jìn)一步地，所述乏燃料后處理廠房中設(shè)置有用于存放后處理過程中產(chǎn)生的放射性廢物的廢物集中和轉(zhuǎn)運(yùn)廠房，所述廢物集中和轉(zhuǎn)運(yùn)廠房與放射性廢物接收分揀廠房緊鄰布置。

更進(jìn)一步地，所述核輔助廠房通過地下轉(zhuǎn)運(yùn)通道與放射性廢物接收分揀廠房連通。所述地下轉(zhuǎn)運(yùn)通道中通過軌道小車或者坡道運(yùn)輸形式轉(zhuǎn)運(yùn)從核輔助廠房輸出的處理前廢物。

更進(jìn)一步地，所述廢物處置區(qū)為一地多層布置形式，所述運(yùn)行近地表處置庫、退役近地表處置庫位于地上緊鄰廢物轉(zhuǎn)運(yùn)廠房，用于處置極低放和低放廢物。廢物最終處置區(qū)根據(jù)放射性廢物的放射性水平和壽命進(jìn)行分類和不同深度的處置。所述中等深度處置庫位于地下100～150m，用于處置中放和長壽命低放廢物，所述深地質(zhì)處置庫位于地下300～500m，用于處置高放廢物。

更進(jìn)一步地，所述運(yùn)行近地表處置庫、退役近地表處置庫的地下空間設(shè)置有施工運(yùn)行通道和通風(fēng)豎井，所述中等深度處置庫和深地質(zhì)處置庫均與施工運(yùn)行通道和通風(fēng)豎井連通。中等深度處置庫和深地質(zhì)處置庫共用施工運(yùn)行通道和通風(fēng)豎井，便于隧洞挖掘、物料運(yùn)輸和最終的處置庫運(yùn)行。

本發(fā)明將核能基地根據(jù)功能分為發(fā)電區(qū)、燃料和廢物處理區(qū)、廢物最終處置區(qū)，整個核能基地統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一選址、統(tǒng)一投資，便于規(guī)劃，節(jié)省了廠址資源。乏燃料實(shí)施閉式循環(huán)，乏燃料池中經(jīng)衰變釋熱后的乏燃料在燃料處理功能區(qū)就近處理，后處理過程中產(chǎn)生的放射性廢物直接在廢物處置區(qū)處理，避免了功能重疊。放射性廢物處置庫就近建設(shè)，按廢物種類進(jìn)行分層設(shè)計(jì)，滿足各放射級別廢物的處置需求，中等深度處置庫和高放地質(zhì)處置庫共用施工和運(yùn)行通道，節(jié)省了施工總量。同時，乏燃料和廢物通過就近處理和處置，避免了長途運(yùn)輸中的輻射危險。

附圖說明

圖1為本發(fā)明基于閉式循環(huán)的發(fā)電與核燃料處理處置的一體化核能基地的平面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明基于閉式循環(huán)的發(fā)電與核燃料處理處置的一體化核能基地的正視圖；

圖3為本發(fā)明基于閉式循環(huán)的發(fā)電與核燃料處理處置的一體化核能基地運(yùn)行的流程圖；

圖中：a.核能發(fā)電區(qū)，b.乏燃料和核廢物處理區(qū)，c.核廢物最終處置區(qū)；

1.反應(yīng)堆廠房，2.核輔助廠房，3.燃料廠房，4.連接廠房，5.電氣廠房，6.汽輪機(jī)廠房，7.乏燃料后處理廠房，8.乏燃料后處理廢物廠房，9.電廠處理前廢物運(yùn)輸通道，10.放射性廢物接收分揀廠房，11.廢物壓縮打包廠房，12.廢物貯存廠房，13.廢物轉(zhuǎn)運(yùn)廠房，14.運(yùn)行廢物近地表處置庫，15.退役廢物近地表處置庫，16.地下處置庫施工運(yùn)行隧洞，17.通風(fēng)豎井，18.中等深度處置庫，19.深地質(zhì)處置庫。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(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。

如圖1～圖3所示，本發(fā)明一種基于閉式循環(huán)的發(fā)電與核燃料處理處置一體化核能基地包括核能發(fā)電區(qū)a、乏燃料和廢物處理區(qū)b和廢物最終處置區(qū)c。

核能發(fā)電區(qū)a包括反應(yīng)堆廠房1、核輔助廠房2、燃料廠房3、連接廠房4、電氣廠房5、汽輪機(jī)廠房6。本實(shí)施例中暫列4臺發(fā)電機(jī)組，每臺機(jī)組類似于常規(guī)的核電廠，但不同于傳統(tǒng)m310的單堆廢物處理形式，以及ap1000的單堆與離堆srtf相結(jié)合的處理形式，本發(fā)明把全場放射性廢物的處理功能和設(shè)施整合到燃料和廢物處理區(qū)b。

乏燃料和廢物處理區(qū)b包括乏燃料后處理廠房7和廢物處理廠房。廢物處理廠房包括用于根據(jù)低中高的輻射級別分揀放射性廢物的放射性廢物接收分揀廠房10、用于壓縮和打包放射性廢物的廢物壓縮打包廠房11、用于臨時貯存放射性廢物的廢物貯存廠房12和用于轉(zhuǎn)運(yùn)放射性廢物的廢物轉(zhuǎn)運(yùn)廠房13。

為便于乏燃料轉(zhuǎn)運(yùn)和整體核安全分區(qū)，燃料和廢物處理區(qū)b中的乏燃料后處理廠房7緊鄰燃料廠房3，燃料廠房3中經(jīng)衰變釋熱后的乏燃料通過行吊轉(zhuǎn)運(yùn)至乏燃料后處理廠房7，乏燃料回收后的钚和堆后鈾則轉(zhuǎn)運(yùn)至基地外的mox工廠和鈾濃縮廠，從而形成閉式循環(huán)，而后處理過程中產(chǎn)生的放射性廢物則通過廢物集中和轉(zhuǎn)運(yùn)廠房8運(yùn)送至放射性廢物接收分揀廠房1010。用于存放后處理過程中產(chǎn)生的放射性廢物的廢物集中和轉(zhuǎn)運(yùn)廠房8中設(shè)置于乏燃料后處理廠房7內(nèi)，廢物集中和轉(zhuǎn)運(yùn)廠房8與放射性廢物接收分揀廠房10緊鄰布置。同樣，核電廠產(chǎn)生的放射性廢物經(jīng)過地下轉(zhuǎn)運(yùn)通道9通過軌道小車或者坡道運(yùn)輸形式從核輔助廠房2轉(zhuǎn)運(yùn)至放射性廢物接收分揀廠房10。在放射性廢物接收分揀廠房10，各類廢物根據(jù)低中高的輻射級別進(jìn)行分揀，然后放射性廢物根據(jù)工藝流程分別經(jīng)過廢物壓縮打包廠房11，各級別廢物包分別臨時貯存在廢物貯存廠房12的各貯存區(qū)，各類廢物達(dá)到處置要求時通過廢物轉(zhuǎn)運(yùn)廠房13運(yùn)至廢物最終處置區(qū)c。

廢物處置區(qū)c為一地多層布置形式，包括運(yùn)行近地表處置庫14、退役近地表處置庫15、中等深度處置庫18和深地質(zhì)處置庫19。運(yùn)行近地表處置庫14、退役近地表處置庫15位于地上緊鄰廢物轉(zhuǎn)運(yùn)廠房13，用于處置極低放和低放廢物。近地表處置庫位于廢物處理廠房附近，處置庫下部挖掘兩條隧洞至地下100米左右的中等深度處置庫18，用于處置中放和長壽命低放廢物，繼續(xù)挖掘至地下300至500米的深地質(zhì)處置庫19，用于處置高放廢物，中等深度處置庫18和深地質(zhì)處置庫19共用施工和運(yùn)行隧洞。

由于處置區(qū)c臨近廢物處理區(qū)b，因此可以取消常規(guī)處置庫的地面設(shè)施，地面設(shè)施的各項(xiàng)功能整合到廢物處理區(qū)b。根據(jù)處置庫一地多層的布置原則，中等深度處置庫18和深地質(zhì)處置庫19位于近地表處置庫14和15的地下空間，通過近地表處置區(qū)的施工運(yùn)行通道16連通至地下空間，中等深度處置庫18和深地質(zhì)處置庫19共用施工運(yùn)行通道16和通風(fēng)豎井17，便于隧洞挖掘、物料運(yùn)輸和最終的處置庫運(yùn)行。通過處置庫一地多層的布置，達(dá)到了低中高各輻射級別廢物最終處置的要求。

其它未詳細(xì)說明的部分均為現(xiàn)有技術(shù)。本發(fā)明并不嚴(yán)格地局限于上述實(shí)施例。