(57)【要約】【課題】  地下原子力発電所の放射性排水地下移動保護システムを提供する。【解決手段】  天然岩盤の地下水遮断を可能にする原子炉キャビティ保護層(S)と、原子力アイランド周縁保護不浸透層(Z)を含む。原子炉キャビティ保護層(S)は、原子炉キャビティを取り囲むとともに漏水を阻止するライナ層(S1)と、水の集中及び排出機能を有する漏水集中排水層(S3)と、岩盤破砕部充填層(S2)を含む。周縁保護不浸透層(Z)は、合わせて原子炉キャビティ及び補助キャビティを構成する地下空洞群の周縁に設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性排水の地下移動に対する地下原子力発電所の保護システムであって、原子炉キャビティの保護層(Ｓ)と、原子力アイランド周縁保護不浸透層(Z)を含み、前記保護層(Ｓ)は、内側ライナ(Ｓ1)と、漏水集中排水層(Ｓ3)と、破砕部充填層(Ｓ2)を含み、前記内側ライナは、水の内側からの外方浸透を阻止するように構成され、前記漏水集中排水層は、漏出水を回収して排出させるように構成され、前記原子炉キャビティは、前記内側ライナと、漏水集中排水層と、破砕部充填層により取り囲まれ、前記不浸透層(Z)は地下空洞群の周縁に載置され、地下空洞群は原子炉キャビティ及び補助キャビティを含み、前記不浸透層は、前記地下空洞群を天然の地下水から隔離させるように構成される、地下原子力発電所の保護システム。
【請求項２】
前記破砕部充填層(Ｓ2)は、内側岩破砕部充填層(Ｓ2-1)と、外側岩破砕部充填層(Ｓ2-2)を含む、請求項１の地下原子力発電所の保護システム。
【請求項３】
前記原子炉キャビティは、前記内側ライナ(Ｓ1)と、内側岩破砕部充填層(Ｓ2-1)と、漏水集中排水層(Ｓ3)と、外側岩破砕部充填層(Ｓ2-2)により、内側から外側へこの順に取り囲まれる、請求項２の地下原子力発電所の保護システム。
【請求項４】
前記内側ライナ(Ｓ1)は強化コンクリートにより補強され、或いは、前記内側ライナは強化コンクリートを耐水板と一体化させた構造である、請求項３の地下原子力発電所の保護システム。
【請求項５】
コンクリートは不浸透性である、請求項４の地下原子力発電所の保護システム。
【請求項６】
前記内側岩破砕部充填層(Ｓ2-1)及び外側岩破砕部充填層(Ｓ2-2)はいずれも、岩の破砕部への注入材及び岩盤を含む、請求項３の地下原子力発電所の保護システム。
【請求項７】
前記漏水集中排水層(Ｓ3)は、複数層の排水トンネル(Ｓ3-2)及び排水孔(Ｓ3-1)を含み、前記排水孔は前記排水トンネルに穴あけ加工されるとともに、相互に接続される、請求項３の地下原子力発電所の保護システム。
【請求項８】
前記原子力アイランド周縁保護不浸透層(Ｚ)は、複数層の排水トンネル(Ｚ2)及び排水孔(Ｚ1)を含み、前記排水孔は前記排水トンネルに穴あけ加工されるとともに、相互に接続される、請求項１の地下原子力発電所の保護システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下原子力発電所の保護システムに関し、特に、放射性排水の地下移動に対する地下原子力発電所の保護システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
国家原子力安全局による原子力発電所の設置と水文地質学(HAD 101/06)及び原子力発電所用地での放射性物質の水面拡散問題(HAD 101/05)によれば、放射性核種の移動は、地下水の移動（移送）、汚染ピークの拡散（水中に拡散された放射性物質）、放射性核種の固相への保持及び解放（相分布）により制御される。異なる移動過程において、移動のキャリア媒体は地下水である。従って、放射性排水への核種の移動は、工学手段を介して地下水の移動を遮断することにより阻止され得る。地下原子力発電所での格納容器の破裂等の深刻な事故が起きると、放射性排水は、原子炉空隙外部の岩盤へ移動し、地下水を汚染する傾向にあることから、重大な環境汚染を引き起こすこととなる。放射性排水の地下移動には、地下水による移送、水中への放射性物質の拡散、及び相分布を含む。事故発生源位置、岩盤特性、地下水の種類、移動経路等、様々な要因により放射性排水の地下移動が影響を受ける。従って、地下原子力発電所で生成される放射性排水の地下移動を阻止するために、対応する保護システムを確立させる必要がある。
【０００３】
現在、中国又は他の国々では、大規模原子力発電所は実用化されておらず、また、放射性排水の地下移動に対する地下原子力発電所の保護システムは新しい分野である。既存の地下放射性廃棄物処理場は、鋼製の缶を使用して放射性廃棄物を密封し、鋼製の缶を粘度で被覆し、隔離層で覆われた放射性廃棄物が岩盤の深穴に載置される。従って、この配置は、放射性物質の移動に対する保護システムとは完全に異なっており、地下放射性廃棄物処分場を参考にすることはできない。放射性排水の地下移動は様々な要因の影響を受け、その安全性能は厳しく求められることから、単独の手段ではなく、放射性排水の地下移動は、原子力事故に備えて、複数の保護手段により制御される必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の課題に鑑み、本発明の目的は、放射性排水の地下移動に対する地下原子力発電所の保護システムを提供することにある。本システムは効率的であり、また、複数の遮蔽体を特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態に係り、原子力技術が地下岩盤の漏出制御技術と組み合わされ、重大な事故が生じた場合に備えて、放射性排水の地下移動に対する保護システムの配置と手段を分析する。本発明に関して、水力発電計画の漏出制御技術を、放射性排水の地下移動に対する保護システムに適用するとともに、複数の保護システムの手段を構成して、放射性排水の地下移動を阻止する。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一実施形態に係り、原子炉キャビティの保護層と、原子力アイランド周縁不浸透層を含む放射性排水の地下移動に対する地下原子力発電所の保護システムを提供する。保護層は、内側ライナと、漏水集中排水層と、破砕部充填層を含む。内側ライナは、水の内側からの外方浸透を阻止するように構成される。漏水集中排水層は、漏出水を回収して排出させるように構成される。破砕部充填層は、内側岩破砕部充填層と、外側岩破砕部充填層を含む。原子炉キャビティは、内側ライナと、漏水集中排水層と、破砕部充填層により取り囲まれる。原子力アイランド周縁不浸透層は、原子力アイランド（原子力アイランドは、原子炉キャビティ及び補助キャビティを含む地下空洞群である）の周縁に載置される。不浸透層は、原子力アイランドを天然の地下水から隔離させるように構成される。
【０００７】
本発明の好適な実施形態において、原子炉キャビティは、内側ライナと、内側岩破砕部充填層と、漏水集中排水層と、外側岩破砕部充填層により、内側から外側へこの順に取り囲まれる。
【０００８】
本実施形態の一態様において、内側ライナは強化コンクリートにより補強され、或いは、内側ライナは強化コンクリートを耐水板と一体化させた構造である。内側ライナは、重大な事故が起きた時に、原子炉キャビティに冷却水が充填されていれば、原子炉キャビティを封止するとともに、冷却水の外方浸透を阻止するように構成される。水の外方浸透を阻止するために、コンクリートは耐漏出性において効率が良い。
【０００９】
本発明の好適な実施形態において、内側岩破砕部充填層及び外側岩破砕部充填層はいずれも、岩の破砕部への注入材及び岩盤を含む。内側岩破砕部充填層は、キャビティ壁及び原子炉キャビティの周囲の岩に載置されることにより、キャビティ壁及び周囲の岩の不浸透性能が改善される。外側岩破砕部充填層は、空洞群における岩盤の地下水を、原子炉キャビティの周囲の岩の地下水から隔離するように構成される。
【００１０】
本発明の好適な実施形態において、漏水集中排水層は、複数層の排水トンネル及び排水孔を含む。排水孔は排水トンネルに穴あけ加工されるとともに、相互に接続される。漏水集中排水層は、重大な事故が起きた時に、内側ライナ及び内側岩破砕部充填層からの漏水を集め、排水させるように構成される。排水孔の間の距離は、排水性能を確実にするために、2ｍ未満とされる。
【００１１】
本発明の好適な実施形態において、原子力アイランド周縁保護不浸透層は、複数層の排水トンネル及び排水孔を含む。排水孔は排水トンネルに穴あけ加工されるとともに、相互に接続される。原子力アイランド周縁保護不浸透層は天然地下水の地下空洞群への漏出を阻止し、地下水漏出圧を低下させ、原子炉キャビティの周囲の岩の安定性を高めるように構成される。原子力アイランドの内部と外部における水の流体接続は、不浸透層により遮断され、地下空洞群は岩盤排水領域にある。
【発明の効果】
【００１２】
地下原子力発電所において、重大な事故が起きた時、放射性排水の地下移動の構成に関しては、原子炉キャビティが特に保護される。岩盤の自然による保護と組み合わせて、原子炉キャビティには内側ライナと、漏水集中排水層と、破砕部充填層が設けられることにより、放射性排水の地下移動管路が遮断される。また、回収、処理、監視システムが設けられ、重大事故の発生時や正常作動の間に生じた放射性排水は、保護システムにより遮断、回収、処理される。放射性物質の大がかりな移動が阻止されるとともに、国家の核安全基準が満たされることとなる。
【００１３】
本発明を、添付の図面を参照して、以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】放射性排水の地下移動に対する地下原子力発電所の保護システムを示す概略図。
【図２】図１の保護システムを使用して、模擬条件１、模擬条件２、模擬条件３における漏出場所での水頭の等高線図（単位：ｍ）。
【図３】図１の保護システムを使用して、模擬条件４における漏出場所での水頭の等高線図（単位：ｍ）。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明について詳述する実施形態を、以下に記載する。
【００１６】
図１に示すように、放射性排水の地下移動に対する地下原子力発電所の保護システムは、原子炉キャビティの保護層Sと、原子力アイランド周縁保護不浸透層Zを含む。不浸透層は、地下空洞群を天然地下水から隔離するように構成される。保護層及び不浸透層は、密封構造を備える。保護層Sは、内側ライナＳ1と、漏水集中排水層Ｓ3と、破砕部充填層Ｓ2を含む。内側ライナは、内側からの水の外方浸透を阻止するように構成される。漏水集中排水層は、漏水を排出させるように構成される。破砕部充填層Ｓ2は、内側岩破砕部充填層Ｓ2-1及び外側岩破砕部充填層Ｓ2-2を含む。原子炉キャビティは内側ライナ、漏水集中排水層、破砕部充填層により包囲される。原子力アイランド周縁保護不浸透層Zは、原子炉キャビティ及び補助キャビティを含む地下空洞群の周縁に載置される。
【００１７】
原子炉キャビティは、地上原子炉発電所の全ての原子力安全保護手順を完全に備え、即ち、監視、回収、貯蔵、処理施設が格納容器内又は格納容器の外部にとどまり、監視装置及び特別な排水装置も排水地点にとどまる。放射性排水は主に、重大な事故が起きた時の原子炉キャビティの漏水であることから、地上原子炉発電所の原子力安全保護手順に基づき、原子炉キャビティを、以下の４つの保護システムの構造に従うことにより、特別に保護する。
【００１８】
1.  内側ライナＳ1、キャビティ壁部の高性能保護構造
【００１９】
内側ライナＳ1は原子炉キャビティの内壁に設けられる。内側ライナＳ1は、高い不浸透性を特徴とする強化コンクリート層である。アーチクラウン及びその周囲のライナコンクリートの厚みは、0.5m〜1mであり、下側板のライナコンクリートは、必要に応じて、より厚くされる。ライナコンクリートの不浸透性等級はW12であり、ライナコンクリートの透水係数は1.3×10-9cm/sである。一方、原子炉キャビティの周囲の破砕部は、遮水材を使用して充填、封止される。地震により原子炉キャビティのライナコンクリートにひび割れが生じた場合には、冷却水の漏出が起こりかねないが、原子炉の下側プレート及びその周囲に鋼製ライナを使用することができる。地震により重大な事故が起きた場合には、鋼製のライナキャビティに冷却水を充填することにより、炉心溶融を阻止しつつ、冷却水の外部の岩盤への漏出が回避され、原子力の安全が守られる。
【００２０】
ライナコンクリートの不浸透性等級はW12であることから、ライナコンクリートは、漏水することなく、120mの水頭圧に耐えることができる。Shuibuya表面遮水壁型ロックフィルダムは、最大ダム高さが233mの世界最高の高さを備えたコンクリート表面遮水壁型ロックフィルダムであり、ダム本体の漏水制御のために、コンクリートの表面仕上げを使用している。コンクリート表面仕上げの不浸透性等級はW12であり、コンクリート表面仕上げの最大厚さは1.1mに過ぎない。ダムは数年間作動しているが、未だ間違いは起きていない。地下原子力発電所の格納容器が破裂し、炉心溶融事故を阻止するために冷却水がキャビティに充填されている場合には、冷却水の深さは約20mであり、Shuibuya表面遮水壁型ロックフィルダムの水頭よりもずっと低いことから、不浸透性等級がW12であるライナコンクリートが、原子炉キャビティからの冷却水の外方浸透を効果的に阻止する。
【００２１】
2．内側岩破砕部充填層Ｓ2-1、高密度注入、破砕部封止構造
【００２２】
内側岩破砕部充填層Ｓ2-1は、内側ライナＳ1の外側に載置される。内側岩破砕部充填層Ｓ2-1は、原子炉キャビティのキャビティ壁部と周囲の岩への高密度注入と、破砕部封止に使用されることにより、岩盤及び注入材が封止層を形成し、キャビティ壁部と周囲の岩の一体化及び不浸透性が更に向上する。封止層内における岩盤の不浸透性は10-6cm/sに達する。注入孔の列の間隔は1m×1m〜2m×2mであり、作用深さは8m〜12mである。
【００２３】
3．漏水集中排水層Ｓ3、高効率の排水構造
【００２４】
放射性排水の漏出を更に阻止するために、内側岩破砕部充填層Ｓ2-1の周縁には、自動的に水を排出させる能動的漏水集中排水層Ｓ3が設けられる。漏水集中排水層Ｓ3は、複数層の排水トンネル及び排水孔を含む。排水孔は排水トンネルに穴あけ加工されるとともに、相互に接続されている。排水孔間の距離は、1m〜2mである。
【００２５】
4．外側岩破砕部充填層Ｓ2-2、不浸透性カーテン構造
【００２６】
漏水集中排水層Ｓ3の周縁には外側岩破砕部充填層Ｓ2-2が設けられることにより、流体接続が完全に遮断される。外側岩破砕部充填層Ｓ2-2は、複数層の注入坑道及びカーテン孔を含む。カーテン孔は注入坑道に穴あけ加工されるとともに、相互に接続されている。岩の破砕部に充填、注入されて、封止される。岩盤及び注入材は封止層を形成する。現在の注入技術では、カーテンの標準は最大で0.5Luである。透水係数は5×10-6cm/sに等しい。不浸透性のカーテン構造は、一列に配置され、カーテン孔間距離は2mである。不浸透性カーテン構造は、複数列に配置されてもよく、またカーテン孔間の距離は、注入実験及び不浸透性試験に応じて、短くされてもよい。
【００２７】
保護システムにおいて、内側ライナＳ1及び内側岩破砕部充填層Ｓ2-1の組み合わせにより、原子炉キャビティの不浸透性は10-9cm/sに達し、基本的に、重大事故の発生時に、原子炉キャビティの冷却水漏出が阻止される。漏水集中排水層Ｓ3は、内側ライナ及び内側岩破砕部充填層から漏出する可能性がある放射性排水を回収し、排出させるように構成される。外側岩破砕部充填層Ｓ2-2は、地下空洞群における岩盤の地下水と原子炉キャビティの周囲の岩の間のやりとりを遮断するように構成される。従って、重大事故の発生時に、地下空洞群への外部地下水の漏出が阻止される一方、放射性排水が設定された領域内で制御されることにより、重大事故の発生時に、原子力発電所の安全保護が更に改善される。
【００２８】
また、原子力アイランド周縁保護不浸透層Zは、地下空洞群への天然地下水の漏出を阻止し、地下水漏出圧を低下させ、原子炉キャビティの周囲の岩を確実に安定させるように構成される。地下空洞群の内部と外部の間における水の流体接続は、原子力アイランド周縁保護不浸透層により遮断され、地下排水は岩盤遮水領域にある。原子力アイランド周縁保護不浸透層Zは、地下空洞群から25m離れている。不浸透層は複数層の排水トンネルZ2及び排水孔Z1を含む。排水孔は排水トンネルに穴あけ加工されるとともに、相互に接続されている。排水孔Z1の間の距離は、1m〜2mである。原子力アイランド周縁保護不浸透層Zは完全に封止されている。
【００２９】
原子力アイランド周縁保護不浸透層Z及び原子炉キャビティ漏水集中排水層Ｓ3の下側層副区域には各々、特別な溝、配管、井戸、管路、プール、タンク、及び漏水回収A用の関連設備が設けられる。排水の希釈、濃縮、吸着、固化等が予め計画されており、排水は測定濃度に応じて処理される。貯蔵機器及び処理機器は、原子炉キャビティの水頭、岩盤の浸透性、及び保護システムの機能に応じて、排水量を計算することにより、十分な安全性の限界が確保される。
【００３０】
地下原子力発電所で生じた放射性排水の地下移動を監視するために、複数の監視地点Bが保護システムのいくつかの領域に置かれる。監視地点は孔又は管路である。また、検出、搬送、報告用の視覚化システムCが監視地点に置かれる。視覚化システムは、地下水の状態及び放射能をリアルタイムで監視するように構成されており、結果に応じて手段を講じる。
【００３１】
上記の構成によれば、原子炉キャビティの中心から外部の岩盤まで、内側ライナＳ1、内側岩破砕部充填層Ｓ2-1、漏水集中排水層Ｓ3、外側岩破砕部充填層Ｓ2-2の複数の保護遮蔽部を備えた地下原子力発電所が提供される。岩盤による自然の保護システムと組み合わせて、原子炉キャビティに冷却水が充填されている時の格納容器の破損により生じる炉心溶融事故等、重大な事故の際に生じる放射性排水が保護システム領域内に封止され、そこで放射性排水は安全基準に従い処理され、排出される。従って、放射性排水の地下移動及び漏出は、効果的に阻止される。
【００３２】
模擬地下原子力発電所の設置において、連続多孔性破砕媒体を使用する同等の疑似三次元モデルを建設して、保護システムの性能を分析する。地震状況下では、内側ライナＳ1の効果は（安全限界として）考慮されない。作動条件は、1．正常作動、2．設計基本事故、3．地震で生じたものではない重大な事故（格納容器の破損、また、炉心溶融事故を防ぐために、キャビティには20mの深さの冷却水が充填される）、4．地震により生じる重大な事故。
【００３３】
結果からの分析は、次のとおりである。1．正常作動、設計基本事故、地震により生じたものではない重大な事故では、地下原子力発電所により生成される放射性排水と周囲の岩の水の間の流体接続は完全に遮断されることにより、放射性排水の漏出はない。保護システムは、地下空洞群の遮水領域から作用し、原子炉キャビティの周囲の岩の安定的且つ良好な作用環境が確実にされる（図２に示す）。2．地震により生じた重大な事故では、格納容器が破損し、原子炉キャビティには、炉心溶融事故を阻止するために、20mの深さの冷却水が充填されている。地下空洞群の遮水領域では、原子炉キャビティの付近に小さな漏出領域が形成されるが、この小さな漏出領域は、周囲の漏出領域との流体接続を持たない（図３に示す）。原子炉キャビティから周囲の岩へ放出された放射性排水は、わずか0.60m3/hである。放射性排水は不浸透性カーテンにより遮断され、排水カーテンにより排出され、回収、処理されることにより、少量の放射性排水が保護領域内で制御、処理され、大規模な放射性排水の移動が阻止され、複数層原子力安全の概念に従うものである。
【符号の説明】
【００３４】
Ｓ    原子炉キャビティの保護層
Ｓ1   内側ライナ
Ｓ2   破砕部充填層
Ｓ2-1  内側岩破砕部充填層
Ｓ2-2  外側岩破砕部充填層
Ｓ3    漏水集中排水層
Ｓ3-1  排水孔
Ｓ3-2  排水トンネル
Ｚ    原子力アイランド周縁保護不浸透層
Ｚ1    排水孔
Ｚ2    排水トンネル
Ａ    漏水回収
Ｂ    監視地点
Ｃ    検出、搬送、報告用視覚化システム
【図１】
2017524951.tif 000003
【図２】
2017524951.tif 000004
【図３】
2017524951.tif 000005
【国際調査報告】
2017524951.tif 000006
2017524951.tif 000007
2017524951.tif 000008
2017524951.tif 000009
2017524951.tif 000010