核电厂多机组反应堆厂房间距分析研究

王　栋

核电厂多机组反应堆厂房间距分析研究

王栋

（中国核电工程有限公司北京核工程研究设计院，北京100840）

目前国内对核电厂核岛厂房间距的分析研究比较少，该研究对核电厂总平面布置具有非常重要的影响，不仅可以节约厂区用地还可以缩短室外管线及廊道的长度，尤其对基岩面有限的厂址，具有非常重要的经济意义。本文以某核电工程为例，采用理论联系实际的方法，对核电厂核岛厂房间距进行分析研究，得出核岛厂房间距的合理取值及注意事项，为优化核电厂总平面布置提供一定的参考。

核电厂核岛；厂房间距；总平面布置

目前全球气候环境逐年恶化，极端气象出现频率增加，应对全球环境变化的影响需要世界各国的共同努力。为了改善环境我国承诺在2030年前，二氧化碳的排放不再增长，达到峰值之后逐步降低；到2060年以前，通过节能减排、优化能源和产业结构等措施，抵消自身产生的二氧化碳，实现二氧化碳的“零排放”。

为了实现2030年碳达峰2060年碳中和的国家战略目标，某地拟建设核能供热示范项目为当地提供热能同时兼顾发电。由于核岛主厂房对地基承载力有一定要求，虽然国外部分核电发达国家具有将核岛主厂房布置在非基岩的情况，但我国实际情况目前并没有将核岛主厂房直接布置在软土或沙土等地基的成功案例，现阶段仍处于研究阶段。相信随着科研能力的不断增强，我们国家的建设能力一定会有突破。届时以往受制于地基条件不好的核电厂址将成为可选厂址，这对我国核电厂选址工作将是很大的促进，同时也会降低地基处理费用。由于上述原因目前国内核电厂的核岛反应堆厂房要求布置在承载力达到一定数值的地基上，但拟建厂址基岩面非常有限，如按原有工程经验设置的核岛间距，部分核岛厂房需要进行地基处理比如换填、打桩等工程措施，将大大增加工程费用、施工难度及建设周期，并且在安审过程中，也很难通过。因为核安全厂房如核岛主厂房在国内并无桩基处理的成功案例，但是采用换填处理的工程量又巨大，经济费用过高。故如何合理进行核岛主厂房定位、确定核岛反应堆厂房间距成为总图专业的需要解决的首要问题。

合理确定核岛主厂房间距可以节约厂区用地面积、缩短沟道管线及道路的长度，具有可观的经济性。作为EPC企业需要将设计、施工相融合，才能为企业带来更高的效益。

1 核岛主厂房间距的影响因素

确定核岛主厂房间距实质是确定核岛主厂房之间的净距，影响因素主要有厂址地基条件、两核岛主厂房之间建构物规划用地及由于分期建设采用的临时实物保护的规划用地、大件吊装的施工用地。在一般的设计过程中地基条件和分期建设的因素都考虑得比较充分，本文不再赘述。但从施工角度对施工吊装及相关因素考虑得不太周全，对EPC企业而言这部分短板亟待补齐；且本文中的拟建厂址是核能供热示范项目不同于普通的小范围民用供热，供应的是长期稳定的工业蒸汽同时考虑供电、以热定电，这在国内属于首创、属于示范项目，故分析其核岛主厂房间建构物的规划用地也是必要的。

基于上述分析，本文主要从两核岛主厂房之间建构物的规划用地面积及施工用地两方面进行研究。施工用地主要考虑是用于核岛穹顶、蒸汽发生器等大件吊装的3 200 t起重机吊装的操作及拼装用地面积。

1.1　核岛主厂房之间建构筑物用地

核岛主厂房之间的主要建构物一般包括核岛厂房周边道路、实体保卫围墙、厂区主要道路、路灯及各种直埋沟道管线如综合管廊、重要厂用水管廊、雨水、污水、电力、通信等，其用地可根据具体厂址进行分析确定。

1.2　核岛大件设备吊装用地

核岛大件设备吊装主要指核岛穹顶、蒸汽发生器通过3 200 t起重机在T型场地（简称T型台）上进行吊装，T型台的尺寸为20 m×94 m+20 m×37 m，占地面积为2 620 m2，地基承载力要求不小于50 t/m2；起重机行走通道宽度不小于20 m，组装场地用地尺寸不小于210 m×50 m，地基承载力不小于25 t/m2。

2 具体案例分析

2.1　工程概况

某核能供热示范项目，规划首期同时开工建设1台“华龙一号”机组及1台60万kW高温气冷堆机组，实现热电联供。目前“华龙一号”机组作为我国自主研发、具有自主知识产权的第三代核电机组，首台机组已实现了商运；高温气冷堆机组是第四代核电堆型技术，作为世界首座高温气冷堆示范项目的山东石岛湾20万kW核电工程有望今年年底发电实现商用。

2.2　厂址地基条件

该项目厂址地基条件较差，基岩面非常有限且部分已被当地进行采石而破坏。为了尽可能利用有限的基岩面，使“华龙一号”核岛及高温堆主厂房均能布置在基岩上，需要对核岛主厂房间距进行分析，使反应堆中心间距减少至合理尺寸，即能满足建构物布置，也能满足施工吊装用地的要求。

2.3 “华龙一号”机组与高温堆机组之间建构物分析

据前期资料本项目“华龙一号”核岛主厂房与高温堆核岛主厂房，为对称式布置。平面布置图如图1所示。

图1　某核能供热示范项目“华龙一号”与高温堆机组平面布置示意图

“华龙一号”核岛主厂房与高温堆核岛主厂房之间的主要建、构筑物见表1所示。

表1 “华龙一号”与高温堆机组之间主要建、构筑物一览表

“华龙一号”核岛主厂房与高温堆主厂房之间通道剖面示意图，见图2所示。

经过上述对“华龙一号”机型和高温堆机型之间建、构筑物的用地分析，如果不考虑大件设备吊装的因素，“华龙一号”核岛主厂房与高温堆核岛主厂房之间的通道间距不宜小于92.7 m，核岛反应堆中心间距不宜小于209.8 m，设计中可按210 m进行考虑。

2.4　核岛大件设备吊装用地分析

根据福清5、6号核电项目及漳州1、2号核电项目，吊装核岛穹顶、蒸汽发生器的工程经验，所使用的3 200 t起重机的整体外形如图3所示。

福清5、6号核电项目3 200 t起重机吊装大件设备的T型台分别布置安全厂房的两侧，由于T型台方向不同，T型台中心距离核岛中心间距分别为72 m和117 m，如图4、图5所示。

漳州1、2号核电项目3 200 t起重机吊装T型台布置在龙门架一侧，T型台中心距离核岛中心为117 m，如图6所示。

图2 “华龙一号”与高温堆之间管沟布置剖面示意图

图3　3 200 t起重机示意图

图4　福清5号机组穹顶吊装示意图

图5　福清6号机组穹顶吊装示意图

图6　漳州1、2号机组穹顶吊装示意图

1台60万kW高温堆机组是由3台20万kW机组构成，大件设备吊装需要满足3台20万kW核岛的吊装需要，T型台中心距离核岛水平间距为92 m，规划示意图如图7所示。

图7　60万kW高温堆机组吊装示意图

2.5　核岛反应堆中心间距分析

由上分析可知“华龙一号”机组的T型台可以布置在除常规岛一侧的核岛周围，且T型台本身的方向可以根据实际情况优化布置；60万kW高温堆机组的T型台，宜布置在可兼顾吊装两端核岛的一侧。对于某核能供热示范项目，“华龙一号”机组与高温堆机组的核岛厂房对称式布置，为节约用地及提高3 200 t起重机的吊装效率，将两机组的大件吊装规划用地统筹规划使用。既可以满足“华龙一号”机组的吊装需要，也可以满足高温堆机组的吊装需要。统筹规划分析，“华龙一号”与高温堆对称式机组布置的吊装规划用地，见图8所示。

通过上述分析，某核能供热示范项目“华龙一号”机组与对称布置的高温堆机组之间考虑使用一台3 200 t起重机进行大件设备吊装时，T型台布置采用优化后的双T型台。核岛反应堆中心间距不宜小于209 m，设计可按210 m考虑。与“华龙一号”机组与高温堆机组之间布置管线、沟道、围栏、道路等建构物所需的空间尺寸一致，核岛反应堆中心间距设计按210 m考虑。

图8　3 200 t起重机双T型台吊装用地规划示意图

3 结论

在核电厂总平面布置中，核岛反应堆中心间距的确定至关重要。合理的厂房间距不仅可以满足设计要求、也应该满足施工操作的需要，降低地基处理费用，提高工程效率。

本文通过对某核能供热示范项目实际案例进行分析，核岛反应堆中心间距除满足设计要求的建构物用地之外，也满足3 200 t起重机吊装大件设备T型台布置的用地。此外，在布置大件吊车行走路径及吊装场地时，需要注意如下几点：

（1）起重机行走道路和吊装占位点应尽可能避开管廊等地下设施，以降低对地下设施采取保护措施的费用。

（2）起重机行走道路和吊装占位点应尽可能避开施工较早的BOP子项，如除盐水厂房、联合泵房及开关站等处于关键路径的BOP子项，避免延误工期。

（3） T型台布置吊装占位点尽量能同时满足多台设备的吊装要求，以降低吊装占位点的地基处理费用。

（4）起重机行走道路尽可能利用现场现有交通道路。

以上为本文从设计、施工角度对核岛主厂房间距的分析研究，希望可以对今后核电厂的建设起到一定作用。

［1］ 中华人民共和国住房和城乡建设部 核电厂总平面及运输设计规范：GB/T 50294—2014［S］．北京：中国计划出版社，2014．

［2］ 中华人民共和国住房和城乡建设部 工业企业总平面设计规范：GB 50187—2012［S］．北京：中国计划出版社，2012．

Analysis and Study on the Distance between Multi-unit Reactor Buildings in Nuclear Power Plant

WANG Dong

（China Nuclear Power Engineering Co.，Ltd.Beijing Nuclear Engineering Research and Design Institue，Beijing 100840，China）

The analysis and research on the space between nuclear island buildings in nuclear power plants are relatively few at preseat.The analysis and research of nuclear island plant spacing of nuclear power plant has a very important impact on the general layout of nuclear power plant, which can not only save the plant area, but also shorten the length of outdoor pipelines and corridors, especially for the site with limited bedrock surface, which has a very important economic significance. This paper takes one nuclear power project as an example, adopting the method of integrating theory with practice and analyzing the plant spacing of nuclear island in nuclear power plant, and obtaining the value of nuclear island plant spacing and precautions, so as to provide a certain optimization basis for optimizing the general layout of nuclear power plant.

Nuclear island of nuclear power plant; Distance between buildings; General layout

TL48

A

0258-0918（2022）06-1305-07

2021-10-28

王栋（1981—），男，山西繁峙人，高级工程师，硕士，现主要从事核电厂总平面设计相关研究