核島布置設計介紹

1、核島布置設計介紹2一、概述一、概述1.核島布置設計是核電設計的重要環(huán)節(jié)，是建造施工的基礎，既要確保系統(tǒng)功能的實現(xiàn)，又要考慮施工的方便；2. 核島布置設計是多工種綜合設計的過程；3. 核島布置設計的主要工作包括：核島廠房的總體布局；核島廠房內(nèi)各種物項的布置；4. 核電廠主廠房包括核島和常規(guī)島，核島主要包括反應堆廠房及相關的安全和輔助廠房。第1頁/共34頁3核電廠主廠房三維示意圖一、概述一、概述第2頁/共34頁41. 核島布置總的原則要求保證安全性，兼顧經(jīng)濟性。2. 核電設計總的安全要求1）必須提供手段以便在運行工況和事故工況期間和之后安全停閉反應堆并保持安全停堆狀態(tài)；2）必須提供手段以便在停堆后

2、以及運行工況和事故工況期間和之后從堆芯排出余熱；3）必須提供手段以減少放射性物質釋放的可能性，并保證任何釋放在運行工況期間和之后低于規(guī)定限值，在事故工況期間和之后低于可接受限值。3. 核島布置總的設計目標1）減少放射性照射；2）優(yōu)化結構、系統(tǒng)和設備布局；3）方便建造、運行和維修。二、核島布置設計原則二、核島布置設計原則第3頁/共34頁54. 核島布置設計依據(jù)的法規(guī)、標準1）遵照執(zhí)行核安全法規(guī)、導則、相關國家標準等，例如： HAF102 核動力廠設計安全規(guī)定 HAD102/04 核電廠內(nèi)部飛射物及其二次效應的防護 HAD102/11 核電廠防火 HAD102/12 核電廠輻射防護設計2）參照執(zhí)行

3、國外相關標準規(guī)范，例如： RCC-P 法國壓水堆核電廠系統(tǒng)設計和建造規(guī)則 RCC-I 壓水堆核電站防火設計和建造規(guī)則 二、核島布置設計原則二、核島布置設計原則第4頁/共34頁61. 核島布置設計主要工作流程1）根據(jù)系統(tǒng)配置及系統(tǒng)流程并綜合考慮相關要求，確定核島廠房的劃分和總體布局；2）統(tǒng)籌考慮工藝系統(tǒng)、通風、電氣儀控等工種設備和主要物項，在廠房內(nèi)劃分設備隔間，確定設備的位置； 3）根據(jù)土建條件，土建專業(yè)進行建筑、結構設計；4）各工種進行詳細布置設計；5）施工圖設計。三、核島布置設計主要內(nèi)容三、核島布置設計主要內(nèi)容第5頁/共34頁7三、核島布置設計主要內(nèi)容三、核島布置設計主要內(nèi)容第6頁/共34頁

4、82. 核島廠房總體布局1）以系統(tǒng)設計為基礎：系統(tǒng)配置，系統(tǒng)流程，設備外形；2）安全性原則： 根據(jù)系統(tǒng)功能劃分廠房，使各廠房功能相對獨立 。如反應堆廠房主要包容主回路系統(tǒng)，燃料廠房則集中布置了燃料操作和貯存的系統(tǒng)設備； 執(zhí)行安全功能的系統(tǒng)和設備盡可能布置在不同的廠房內(nèi)，如安噴系統(tǒng)、安注系統(tǒng)與輔助給水系統(tǒng)設備布置在不同的廠房內(nèi)，應急發(fā)電設備布置在獨立的廠房等。3）經(jīng)濟性原則：核島廠房應布局緊湊，使占地面積和空間體積盡量小。三、核島布置設計主要內(nèi)容三、核島布置設計主要內(nèi)容第7頁/共34頁93. 核島廠房設備布置1）設備布置要滿足安全性要求： 保持多重系統(tǒng)部件間的獨立性； 保持系統(tǒng)部件和假設始發(fā)事件

5、效應之間的獨立性； 保持不同安全等級的系統(tǒng)部件之間的適當獨立性； 保持安全重要物項和非安全重要物項之間的獨立性。在布置設計中通常采用實體隔離來保證實現(xiàn)獨立性。實體隔離包括：空間分隔；屏障分隔；上述兩種方法的組合。2）設備布置要滿足可操作性要求：在布置設計時，要為物項的安裝、檢查及維修留出足夠的空間，并設置必要的設施。三、核島布置設計主要內(nèi)容三、核島布置設計主要內(nèi)容第8頁/共34頁10三、核島布置設計主要內(nèi)容三、核島布置設計主要內(nèi)容核島總體布置圖第9頁/共34頁113. 核島廠房設備布置3）設備布置要滿足輻射防護的要求： 放射性設備與非放射性設備進行隔離； 放射性設備之間進行隔離； 很少需要操作

6、或不需要操作的設備與頻繁操作的設備進行隔離； 需要頻繁操作的設備之間進行隔離； 輻射源和工作人員之間的距離要盡可能的遠； 非放射性設備設置在綠區(qū)； 屏蔽。三、核島布置設計主要內(nèi)容三、核島布置設計主要內(nèi)容第10頁/共34頁12在核電廠的核島廠房內(nèi)，不同系統(tǒng)和房間的輻射水平相差很大，為了防止放射性污染的擴散，合理組織人流和氣流，以及為了便于運行管理，使工作人員受照為合理可行盡量低水平，必須對核島廠房進行輻射分區(qū)。輻射分區(qū)按照國家標準GB18871-2002規(guī)定的要求分為控制區(qū)和監(jiān)督區(qū)，控制區(qū)規(guī)定為在其中連續(xù)工作的人員一年內(nèi)受到的輻射照射可能超過5mSv 的區(qū)域，也就是劑量率大于2.5Sv/h 的區(qū)

7、域。在控制區(qū)內(nèi)，特殊管理區(qū)和禁止進入?yún)^(qū)的邊界和標志定義如下： 綠區(qū)D10Sv/h 黃區(qū)10Sv/h D1mSv/h 橙區(qū)1mSv/h D0.01Sv/h 紅區(qū)0.01Sv/h D監(jiān)督區(qū)標識為白區(qū)，是指在其中工作的人員所受到的照射水平小于最大年劑量限值50mSv的1/10的區(qū)域，即5mSv/a。三、核島布置設計主要內(nèi)容三、核島布置設計主要內(nèi)容第11頁/共34頁13三、核島布置設計主要內(nèi)容三、核島布置設計主要內(nèi)容核島廠房輻射分區(qū)圖第12頁/共34頁143. 核島廠房設備布置4）設備布置要滿足防火的要求： 冗余的安全系統(tǒng)、設備或部件之間隔離； 設備布置應避開包容可燃流體管道和外壁溫度較高的熱管； 儀

8、表、控制設備和電纜之間進行隔離； 設計合理的人員疏散通道； 提供應急照明和通訊措施。安全防火分區(qū)是為了限制火災的影響，將核島相關廠房分隔成若干防火空間。三、核島布置設計主要內(nèi)容三、核島布置設計主要內(nèi)容第13頁/共34頁15三、核島布置設計主要內(nèi)容三、核島布置設計主要內(nèi)容防火分區(qū)圖第14頁/共34頁163. 核島廠房設備布置4）設備布置要滿足防水淹的要求：核島布置的防水淹設計，應確保下列安全功能的實現(xiàn)： 保持反應堆冷卻劑系統(tǒng)的完整性； 使反應堆安全停堆并保證余熱的導出； 使放射性物質的釋放在廠址邊界減低到容許值。即使核島內(nèi)部發(fā)生水淹事故，以上安全功能也不能喪失。防水淹分區(qū)的設置是為了防止水淹造成

9、與安全相關的系統(tǒng)和設備失效，從而保證不會因水災危及堆的安全。三、核島布置設計主要內(nèi)容三、核島布置設計主要內(nèi)容第15頁/共34頁17三、核島布置設計主要內(nèi)容三、核島布置設計主要內(nèi)容核島防水淹分區(qū)圖第16頁/共34頁184. 土建條件圖土建接口條件是布置設計的一項重要工作，是布置專業(yè)提給土建專業(yè)進行結構設計的主要依據(jù)。土建接口條件有：D0、D1、D2、D3、Dx，隨著布置設計的深入，接口條件也逐漸詳細。 D0條件用于土建結構的初期設計。D0圖應能使土建工程設計者確定結構的尺寸，進行地震分析，計算樓層響應譜及不均勻沉降，確定基礎尺寸； D1條件應使土建工程設計者能詳細計算和研究構筑物及建筑物； D2

10、條件使D1條件充實完整，應滿足土建專業(yè)出版模板圖、配筋圖及主要鋼結構圖的需要。 D3為裝修條件圖； DX為次要鋼結構及金屬結構條件圖。三、核島布置設計主要內(nèi)容三、核島布置設計主要內(nèi)容第17頁/共34頁195. 詳細布置設計在詳細布置設計階段，主要開展如下工作： 工藝管道布置設計，完成管道布置圖、支吊架位置圖等文件； 主要工藝管道進行力學分析計算； 通風管道布置設計； 電纜托盤布置設計。6. 施工圖設計在施工圖設計階段，主要編制用于施工的安裝文件和圖冊，如工藝管道的ISO圖、支吊架組裝圖等。三、核島布置設計主要內(nèi)容三、核島布置設計主要內(nèi)容第18頁/共34頁20三、核島布置設計主要內(nèi)容三、核島布置

11、設計主要內(nèi)容綜合布置圖第19頁/共34頁21三、核島布置設計主要內(nèi)容三、核島布置設計主要內(nèi)容管道布置圖第20頁/共34頁22三、核島布置設計主要內(nèi)容三、核島布置設計主要內(nèi)容支吊架位置圖第21頁/共34頁23三、核島布置設計主要內(nèi)容三、核島布置設計主要內(nèi)容管道ISO圖第22頁/共34頁24三、核島布置設計主要內(nèi)容三、核島布置設計主要內(nèi)容支吊架組裝圖第23頁/共34頁25由于核島廠房內(nèi)物項繁多，空間關系復雜，而三維設計具有很好的直觀性，平且具有數(shù)據(jù)庫支持，所以三維設計已逐漸成為核電站布置設計的主要平臺。三維設計可以進行： 各工種物項三維建模 工藝系統(tǒng)二、三維校驗（系統(tǒng)流程與布置設計的校驗）； 人員

12、通道、設備吊運通道、檢修場地的設計； 多專業(yè)的綜合與碰撞檢查； 各專業(yè)圖紙生成； 材料物項清單的統(tǒng)計； 遠程協(xié)同設計等。 四、三維設計四、三維設計第24頁/共34頁26四、三維設計四、三維設計核島廠房三維模型第25頁/共34頁27核島布置是保證系統(tǒng)功能得以實現(xiàn)的具體設計環(huán)節(jié)，與核島的安全直接相關。布置設計完成的施工文件，是施工順利實施的前提，因此布置設計與施工工期也密切相關。核島包含土建、工藝、通風和電儀等多工種物項，布置設計復雜而且工作量大，需要合理組織、協(xié)同設計，并積極采用先進的設計手段，最終得到合理可行的布置方案。 五、總結五、總結第26頁/共34頁28第27頁/共34頁294. 核島布

13、置設計依據(jù)的法規(guī)、標準1）遵照執(zhí)行核安全法規(guī)、導則、相關國家標準等，例如： HAF102 核動力廠設計安全規(guī)定 HAD102/04 核電廠內(nèi)部飛射物及其二次效應的防護 HAD102/11 核電廠防火 HAD102/12 核電廠輻射防護設計2）參照執(zhí)行國外相關標準規(guī)范，例如： RCC-P 法國壓水堆核電廠系統(tǒng)設計和建造規(guī)則 RCC-I 壓水堆核電站防火設計和建造規(guī)則 二、核島布置設計原則二、核島布置設計原則第28頁/共34頁303. 核島廠房設備布置1）設備布置要滿足安全性要求： 保持多重系統(tǒng)部件間的獨立性； 保持系統(tǒng)部件和假設始發(fā)事件效應之間的獨立性； 保持不同安全等級的系統(tǒng)部件之間的適當獨立

14、性； 保持安全重要物項和非安全重要物項之間的獨立性。在布置設計中通常采用實體隔離來保證實現(xiàn)獨立性。實體隔離包括：空間分隔；屏障分隔；上述兩種方法的組合。2）設備布置要滿足可操作性要求：在布置設計時，要為物項的安裝、檢查及維修留出足夠的空間，并設置必要的設施。三、核島布置設計主要內(nèi)容三、核島布置設計主要內(nèi)容第29頁/共34頁31三、核島布置設計主要內(nèi)容三、核島布置設計主要內(nèi)容核島總體布置圖第30頁/共34頁32三、核島布置設計主要內(nèi)容三、核島布置設計主要內(nèi)容核島廠房輻射分區(qū)圖第31頁/共34頁334. 土建條件圖土建接口條件是布置設計的一項重要工作，是布置專業(yè)提給土建專業(yè)進行結構設計的主要依據(jù)。土建接口條件有：D0、D1、D2、D3、Dx，隨著布置設計的深入，接口條件也逐漸詳細。 D0條件用于土建結構的初期設計