核岛布置设计介绍

1、核岛布置设计介绍2一、概述一、概述1.核岛布置设计是核电设计的重要环节，是建造施工的基础，既要确保系统功能的实现，又要考虑施工的方便；2. 核岛布置设计是多工种综合设计的过程；3. 核岛布置设计的主要工作包括：核岛厂房的总体布局；核岛厂房内各种物项的布置；4. 核电厂主厂房包括核岛和常规岛，核岛主要包括反应堆厂房及相关的安全和辅助厂房。第1页/共34页3核电厂主厂房三维示意图一、概述一、概述第2页/共34页41. 核岛布置总的原则要求保证安全性，兼顾经济性。2. 核电设计总的安全要求1）必须提供手段以便在运行工况和事故工况期间和之后安全停闭反应堆并保持安全停堆状态；2）必须提供手段以便在停堆后

2、以及运行工况和事故工况期间和之后从堆芯排出余热；3）必须提供手段以减少放射性物质释放的可能性，并保证任何释放在运行工况期间和之后低于规定限值，在事故工况期间和之后低于可接受限值。3. 核岛布置总的设计目标1）减少放射性照射；2）优化结构、系统和设备布局；3）方便建造、运行和维修。二、核岛布置设计原则二、核岛布置设计原则第3页/共34页54. 核岛布置设计依据的法规、标准1）遵照执行核安全法规、导则、相关国家标准等，例如： HAF102 核动力厂设计安全规定 HAD102/04 核电厂内部飞射物及其二次效应的防护 HAD102/11 核电厂防火 HAD102/12 核电厂辐射防护设计2）参照执行

3、国外相关标准规范，例如： RCC-P 法国压水堆核电厂系统设计和建造规则 RCC-I 压水堆核电站防火设计和建造规则 二、核岛布置设计原则二、核岛布置设计原则第4页/共34页61. 核岛布置设计主要工作流程1）根据系统配置及系统流程并综合考虑相关要求，确定核岛厂房的划分和总体布局；2）统筹考虑工艺系统、通风、电气仪控等工种设备和主要物项，在厂房内划分设备隔间，确定设备的位置； 3）根据土建条件，土建专业进行建筑、结构设计；4）各工种进行详细布置设计；5）施工图设计。三、核岛布置设计主要内容三、核岛布置设计主要内容第5页/共34页7三、核岛布置设计主要内容三、核岛布置设计主要内容第6页/共34页

4、82. 核岛厂房总体布局1）以系统设计为基础：系统配置，系统流程，设备外形；2）安全性原则： 根据系统功能划分厂房，使各厂房功能相对独立 。如反应堆厂房主要包容主回路系统，燃料厂房则集中布置了燃料操作和贮存的系统设备； 执行安全功能的系统和设备尽可能布置在不同的厂房内，如安喷系统、安注系统与辅助给水系统设备布置在不同的厂房内，应急发电设备布置在独立的厂房等。3）经济性原则：核岛厂房应布局紧凑，使占地面积和空间体积尽量小。三、核岛布置设计主要内容三、核岛布置设计主要内容第7页/共34页93. 核岛厂房设备布置1）设备布置要满足安全性要求： 保持多重系统部件间的独立性； 保持系统部件和假设始发事件

5、效应之间的独立性； 保持不同安全等级的系统部件之间的适当独立性； 保持安全重要物项和非安全重要物项之间的独立性。在布置设计中通常采用实体隔离来保证实现独立性。实体隔离包括：空间分隔；屏障分隔；上述两种方法的组合。2）设备布置要满足可操作性要求：在布置设计时，要为物项的安装、检查及维修留出足够的空间，并设置必要的设施。三、核岛布置设计主要内容三、核岛布置设计主要内容第8页/共34页10三、核岛布置设计主要内容三、核岛布置设计主要内容核岛总体布置图第9页/共34页113. 核岛厂房设备布置3）设备布置要满足辐射防护的要求： 放射性设备与非放射性设备进行隔离； 放射性设备之间进行隔离； 很少需要操作

6、或不需要操作的设备与频繁操作的设备进行隔离； 需要频繁操作的设备之间进行隔离； 辐射源和工作人员之间的距离要尽可能的远； 非放射性设备设置在绿区； 屏蔽。三、核岛布置设计主要内容三、核岛布置设计主要内容第10页/共34页12在核电厂的核岛厂房内，不同系统和房间的辐射水平相差很大，为了防止放射性污染的扩散，合理组织人流和气流，以及为了便于运行管理，使工作人员受照为合理可行尽量低水平，必须对核岛厂房进行辐射分区。辐射分区按照国家标准GB18871-2002规定的要求分为控制区和监督区，控制区规定为在其中连续工作的人员一年内受到的辐射照射可能超过5mSv 的区域，也就是剂量率大于2.5Sv/h 的区

7、域。在控制区内，特殊管理区和禁止进入区的边界和标志定义如下： 绿区D10Sv/h 黄区10Sv/h D1mSv/h 橙区1mSv/h D0.01Sv/h 红区0.01Sv/h D监督区标识为白区，是指在其中工作的人员所受到的照射水平小于最大年剂量限值50mSv的1/10的区域，即5mSv/a。三、核岛布置设计主要内容三、核岛布置设计主要内容第11页/共34页13三、核岛布置设计主要内容三、核岛布置设计主要内容核岛厂房辐射分区图第12页/共34页143. 核岛厂房设备布置4）设备布置要满足防火的要求： 冗余的安全系统、设备或部件之间隔离； 设备布置应避开包容可燃流体管道和外壁温度较高的热管； 仪

8、表、控制设备和电缆之间进行隔离； 设计合理的人员疏散通道； 提供应急照明和通讯措施。安全防火分区是为了限制火灾的影响，将核岛相关厂房分隔成若干防火空间。三、核岛布置设计主要内容三、核岛布置设计主要内容第13页/共34页15三、核岛布置设计主要内容三、核岛布置设计主要内容防火分区图第14页/共34页163. 核岛厂房设备布置4）设备布置要满足防水淹的要求：核岛布置的防水淹设计，应确保下列安全功能的实现： 保持反应堆冷却剂系统的完整性； 使反应堆安全停堆并保证余热的导出； 使放射性物质的释放在厂址边界减低到容许值。即使核岛内部发生水淹事故，以上安全功能也不能丧失。防水淹分区的设置是为了防止水淹造成

9、与安全相关的系统和设备失效，从而保证不会因水灾危及堆的安全。三、核岛布置设计主要内容三、核岛布置设计主要内容第15页/共34页17三、核岛布置设计主要内容三、核岛布置设计主要内容核岛防水淹分区图第16页/共34页184. 土建条件图土建接口条件是布置设计的一项重要工作，是布置专业提给土建专业进行结构设计的主要依据。土建接口条件有：D0、D1、D2、D3、Dx，随着布置设计的深入，接口条件也逐渐详细。 D0条件用于土建结构的初期设计。D0图应能使土建工程设计者确定结构的尺寸，进行地震分析，计算楼层响应谱及不均匀沉降，确定基础尺寸； D1条件应使土建工程设计者能详细计算和研究构筑物及建筑物； D2

10、条件使D1条件充实完整，应满足土建专业出版模板图、配筋图及主要钢结构图的需要。 D3为装修条件图； DX为次要钢结构及金属结构条件图。三、核岛布置设计主要内容三、核岛布置设计主要内容第17页/共34页195. 详细布置设计在详细布置设计阶段，主要开展如下工作： 工艺管道布置设计，完成管道布置图、支吊架位置图等文件； 主要工艺管道进行力学分析计算； 通风管道布置设计； 电缆托盘布置设计。6. 施工图设计在施工图设计阶段，主要编制用于施工的安装文件和图册，如工艺管道的ISO图、支吊架组装图等。三、核岛布置设计主要内容三、核岛布置设计主要内容第18页/共34页20三、核岛布置设计主要内容三、核岛布置

11、设计主要内容综合布置图第19页/共34页21三、核岛布置设计主要内容三、核岛布置设计主要内容管道布置图第20页/共34页22三、核岛布置设计主要内容三、核岛布置设计主要内容支吊架位置图第21页/共34页23三、核岛布置设计主要内容三、核岛布置设计主要内容管道ISO图第22页/共34页24三、核岛布置设计主要内容三、核岛布置设计主要内容支吊架组装图第23页/共34页25由于核岛厂房内物项繁多，空间关系复杂，而三维设计具有很好的直观性，平且具有数据库支持，所以三维设计已逐渐成为核电站布置设计的主要平台。三维设计可以进行： 各工种物项三维建模 工艺系统二、三维校验（系统流程与布置设计的校验）； 人员

12、通道、设备吊运通道、检修场地的设计； 多专业的综合与碰撞检查； 各专业图纸生成； 材料物项清单的统计； 远程协同设计等。 四、三维设计四、三维设计第24页/共34页26四、三维设计四、三维设计核岛厂房三维模型第25页/共34页27核岛布置是保证系统功能得以实现的具体设计环节，与核岛的安全直接相关。布置设计完成的施工文件，是施工顺利实施的前提，因此布置设计与施工工期也密切相关。核岛包含土建、工艺、通风和电仪等多工种物项，布置设计复杂而且工作量大，需要合理组织、协同设计，并积极采用先进的设计手段，最终得到合理可行的布置方案。 五、总结五、总结第26页/共34页28第27页/共34页294. 核岛布

13、置设计依据的法规、标准1）遵照执行核安全法规、导则、相关国家标准等，例如： HAF102 核动力厂设计安全规定 HAD102/04 核电厂内部飞射物及其二次效应的防护 HAD102/11 核电厂防火 HAD102/12 核电厂辐射防护设计2）参照执行国外相关标准规范，例如： RCC-P 法国压水堆核电厂系统设计和建造规则 RCC-I 压水堆核电站防火设计和建造规则 二、核岛布置设计原则二、核岛布置设计原则第28页/共34页303. 核岛厂房设备布置1）设备布置要满足安全性要求： 保持多重系统部件间的独立性； 保持系统部件和假设始发事件效应之间的独立性； 保持不同安全等级的系统部件之间的适当独立

14、性； 保持安全重要物项和非安全重要物项之间的独立性。在布置设计中通常采用实体隔离来保证实现独立性。实体隔离包括：空间分隔；屏障分隔；上述两种方法的组合。2）设备布置要满足可操作性要求：在布置设计时，要为物项的安装、检查及维修留出足够的空间，并设置必要的设施。三、核岛布置设计主要内容三、核岛布置设计主要内容第29页/共34页31三、核岛布置设计主要内容三、核岛布置设计主要内容核岛总体布置图第30页/共34页32三、核岛布置设计主要内容三、核岛布置设计主要内容核岛厂房辐射分区图第31页/共34页334. 土建条件图土建接口条件是布置设计的一项重要工作，是布置专业提给土建专业进行结构设计的主要依据。土建接口条件有：D0、D1、D2、D3、Dx，随着布置设计的深入，接口条件也逐渐详细。 D0条件用于土建结构的初期设计