基于闭式循环的发电与核燃料处理处置一体化核能基地的制作方法

本发明属于地下核电站技术，具体地指一种基于闭式循环的发电与核燃料处理处置一体化核能基地。

背景技术：

核燃料循环，以核电厂发电为分界点，分为循环前段和后段，循环前段包括铀矿开采、铀浓缩及燃料制备等，一般在铀矿区和铀浓缩厂完成；循环后段包括乏燃料的后处理和核三废的处理与最终处置，根据我国相关法规，对乏燃料实施闭式循环，及经过后处理厂回收乏燃料中的堆后铀和钚，并对剩余的高放废物进行处理。

目前的核电厂废物处理主要有两种形式，一种以m310堆型为代表，放射性废物进行单堆处理，另一种以三代的ap1000为代表，实施单堆和离堆srtf相结合的布置形式。这两种形式由于废物厂房处理废物功能的重合，都会在一定程度上浪费了厂址资源和处理功能。

根据iaea于2009年发布的新的放射性废物分类方法，对放射性废物分为6大类：豁免废物、极短寿命废物、极低放射性废物、低放射性废物、中放射性废物、高放废物。豁免废物可以直接排放，极短寿命废物经贮存衰变后排放，对于极低放射性和低放射性废物进行有控制的近地表处置，对于中放废物其建议进行几十到几百米深度的中等深度处置，高放废物进行地质处置。我国目前的处置法规与iaea的建议略有不同，总体上在不断进行修正完善并向国际接轨。

同核电厂一样，乏燃料后处理厂和废物处置库建设面临的首要问题就是基于核安全的厂址选择。首先，从工程角度考虑地震、地质、环境、安全分析等，选址条件与核电站类似，但符合条件的厂址很少，选址困难；其次，厂址的选择受到越来越多的公众压力，如最近的连云港核燃料循环项目暂停事件。但是，目前全世界包括中国，核电厂、燃料循环设施和处置库的建设都是单独规划、单独选址，由此造成的选址困难、厂址资源浪费、厂址分散带来的核安全问题，总体经济性问题，以及乏燃料和废物的长途运输安全等问题急需改变。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有背景方法的不足之处，提出一种基于闭式循环的发电与核燃料处理处置一体化核能基地，既解决了核电站厂址选择问题，减轻了厂址分散带来的核安保难度，又避免了乏燃料和核废物在长途运输过程中可能的核泄漏，还可以共用核电厂的工艺系统功能区，整体经济性更好

为实现上述目的，本发明所设计的基于闭式循环的发电与核燃料处理处置一体化核能基地，包括核能发电区、乏燃料和废物处理区、废物最终处置区，所述核能发电区包括反应堆厂房、核辅助厂房、燃料厂房，其特殊之处在于，所述乏燃料和废物处理区包括乏燃料后处理厂房和废物处理厂房，所述废物处置区包括运行近地表处置库、退役近地表处置库、中等深度处置库和深地质处置库。

进一步地，所述乏燃料后处理厂房紧邻燃料厂房布置，所述燃料厂房中产生的乏燃料通过行吊运送至乏燃料后处理厂房。乏燃料后处理厂房属于安全相关厂房，为便于划分安全分区和进行实体隔离，其整体靠近核岛乏燃料水池，接收水池中衰变数年的乏燃料，对乏燃料进行回收处理，处理过程中产生的放射性废物转运至废物处理厂房。

更进一步地，所述废物处理厂房包括用于根据低中高的辐射级别分拣放射性废物的放射性废物接收分拣厂房、用于压缩和打包放射性废物的废物压缩打包厂房、用于临时贮存放射性废物的废物贮存厂房和用于转运放射性废物的废物转运厂房。废物处理厂房位于乏燃料后处理厂房的外侧，通过地下通道穿过乏燃料后处理厂房连接至核岛的核辅助厂房，地下通道中铺设轨道运送处理前废物至废物处理厂房，各机组的废物转运至废物处理厂房进行集中处理，废物处理厂房根据工艺要求分为废物接收分拣区、废物压缩打包区、废物贮存区以及废物转运区。

更进一步地，所述乏燃料后处理厂房中设置有用于存放后处理过程中产生的放射性废物的废物集中和转运厂房，所述废物集中和转运厂房与放射性废物接收分拣厂房紧邻布置。

更进一步地，所述核辅助厂房通过地下转运通道与放射性废物接收分拣厂房连通。所述地下转运通道中通过轨道小车或者坡道运输形式转运从核辅助厂房输出的处理前废物。

更进一步地，所述废物处置区为一地多层布置形式，所述运行近地表处置库、退役近地表处置库位于地上紧邻废物转运厂房，用于处置极低放和低放废物。废物最终处置区根据放射性废物的放射性水平和寿命进行分类和不同深度的处置。所述中等深度处置库位于地下100～150m，用于处置中放和长寿命低放废物，所述深地质处置库位于地下300～500m，用于处置高放废物。

更进一步地，所述运行近地表处置库、退役近地表处置库的地下空间设置有施工运行通道和通风竖井，所述中等深度处置库和深地质处置库均与施工运行通道和通风竖井连通。中等深度处置库和深地质处置库共用施工运行通道和通风竖井，便于隧洞挖掘、物料运输和最终的处置库运行。

本发明将核能基地根据功能分为发电区、燃料和废物处理区、废物最终处置区，整个核能基地统一规划、统一选址、统一投资，便于规划，节省了厂址资源。乏燃料实施闭式循环，乏燃料池中经衰变释热后的乏燃料在燃料处理功能区就近处理，后处理过程中产生的放射性废物直接在废物处置区处理，避免了功能重叠。放射性废物处置库就近建设，按废物种类进行分层设计，满足各放射级别废物的处置需求，中等深度处置库和高放地质处置库共用施工和运行通道，节省了施工总量。同时，乏燃料和废物通过就近处理和处置，避免了长途运输中的辐射危险。

附图说明

图1为本发明基于闭式循环的发电与核燃料处理处置的一体化核能基地的平面结构示意图；

图2为本发明基于闭式循环的发电与核燃料处理处置的一体化核能基地的正视图；

图3为本发明基于闭式循环的发电与核燃料处理处置的一体化核能基地运行的流程图；

图中：a.核能发电区，b.乏燃料和核废物处理区，c.核废物最终处置区；

1.反应堆厂房，2.核辅助厂房，3.燃料厂房，4.连接厂房，5.电气厂房，6.汽轮机厂房，7.乏燃料后处理厂房，8.乏燃料后处理废物厂房，9.电厂处理前废物运输通道，10.放射性废物接收分拣厂房，11.废物压缩打包厂房，12.废物贮存厂房，13.废物转运厂房，14.运行废物近地表处置库，15.退役废物近地表处置库，16.地下处置库施工运行隧洞，17.通风竖井，18.中等深度处置库，19.深地质处置库。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。

如图1～图3所示，本发明一种基于闭式循环的发电与核燃料处理处置一体化核能基地包括核能发电区a、乏燃料和废物处理区b和废物最终处置区c。

核能发电区a包括反应堆厂房1、核辅助厂房2、燃料厂房3、连接厂房4、电气厂房5、汽轮机厂房6。本实施例中暂列4台发电机组，每台机组类似于常规的核电厂，但不同于传统m310的单堆废物处理形式，以及ap1000的单堆与离堆srtf相结合的处理形式，本发明把全场放射性废物的处理功能和设施整合到燃料和废物处理区b。

乏燃料和废物处理区b包括乏燃料后处理厂房7和废物处理厂房。废物处理厂房包括用于根据低中高的辐射级别分拣放射性废物的放射性废物接收分拣厂房10、用于压缩和打包放射性废物的废物压缩打包厂房11、用于临时贮存放射性废物的废物贮存厂房12和用于转运放射性废物的废物转运厂房13。

为便于乏燃料转运和整体核安全分区，燃料和废物处理区b中的乏燃料后处理厂房7紧邻燃料厂房3，燃料厂房3中经衰变释热后的乏燃料通过行吊转运至乏燃料后处理厂房7，乏燃料回收后的钚和堆后铀则转运至基地外的mox工厂和铀浓缩厂，从而形成闭式循环，而后处理过程中产生的放射性废物则通过废物集中和转运厂房8运送至放射性废物接收分拣厂房1010。用于存放后处理过程中产生的放射性废物的废物集中和转运厂房8中设置于乏燃料后处理厂房7内，废物集中和转运厂房8与放射性废物接收分拣厂房10紧邻布置。同样，核电厂产生的放射性废物经过地下转运通道9通过轨道小车或者坡道运输形式从核辅助厂房2转运至放射性废物接收分拣厂房10。在放射性废物接收分拣厂房10，各类废物根据低中高的辐射级别进行分拣，然后放射性废物根据工艺流程分别经过废物压缩打包厂房11，各级别废物包分别临时贮存在废物贮存厂房12的各贮存区，各类废物达到处置要求时通过废物转运厂房13运至废物最终处置区c。

废物处置区c为一地多层布置形式，包括运行近地表处置库14、退役近地表处置库15、中等深度处置库18和深地质处置库19。运行近地表处置库14、退役近地表处置库15位于地上紧邻废物转运厂房13，用于处置极低放和低放废物。近地表处置库位于废物处理厂房附近，处置库下部挖掘两条隧洞至地下100米左右的中等深度处置库18，用于处置中放和长寿命低放废物，继续挖掘至地下300至500米的深地质处置库19，用于处置高放废物，中等深度处置库18和深地质处置库19共用施工和运行隧洞。

由于处置区c临近废物处理区b，因此可以取消常规处置库的地面设施，地面设施的各项功能整合到废物处理区b。根据处置库一地多层的布置原则，中等深度处置库18和深地质处置库19位于近地表处置库14和15的地下空间，通过近地表处置区的施工运行通道16连通至地下空间，中等深度处置库18和深地质处置库19共用施工运行通道16和通风竖井17，便于隧洞挖掘、物料运输和最终的处置库运行。通过处置库一地多层的布置，达到了低中高各辐射级别废物最终处置的要求。

其它未详细说明的部分均为现有技术。本发明并不严格地局限于上述实施例。