美国和日本典型滨海核电厂海域工程情况调查及技术分析

摘要：核电厂水系统主要有分为三类：直流式（开式）系统 、循环式系统、混合式系统。通过对美国和日本滨海核电厂海域工程的调查分析，发现核电厂循环冷却水及安全厂用水取排水系统大部分采用直流式系统，明取明排。取水系统一般由两道防波堤围合而成取水港池，取水港池中布置取水口构筑物取水；排水系统由排水明渠、排水口等构筑物组成。厂区防护构筑物一般为斜坡式护岸和直立式护岸。

关键词：美国日本滨海核电厂取排水系统 厂区防护

Abstract: Nuclear power plant water systems are mainly divided into three categories: direct-current (open) system, circulatory systems, hybrid systems. Through the United States and Japan Sea coastal nuclear power plant engineering investigation and analysis, found that the nuclear power plant cooling water and service water safe to take most of the drainage system using DC systems, Ming Ming row fetch. Water system in general by two breakwaters enclosure made of water basins and water intake structures arranged in basin water; drainage system consists of surface drainage channels, drains and other structures composed. Plant protection structures generally sloping revetment revetment and upright.

Keywords: USA and Japan coastal nuclear power plant intake and drainage system protection

中图分类号：TM623.9文献标识码：A文章编号：

1.概述

核电厂是利用原子核内蕴藏的能量大规模生产电力的新型发电厂。目前，世界核电站主要分布在北美、欧洲和东亚国家,分布情况如图一所示，其中美国、法国和日本三国的核电机组之和及装机容量占全世界的一半以上。

核电厂发电过程中，大量的能量会以热能的形式排放，需要足够的冷却水来载带，随着核电技术的发展，核电机组的逐渐扩大，对用水的需求越来越大，取之不尽的海水，无疑比河或者湖更具有优势，所以越来越多的核电厂建设在滨海地区；目前中国的核电绝大部分建设在沿海地区。对核电厂的水系统进行调查研究就显得非常必要，为此，我公司组织相关单位对国外核电厂，尤其是滨海核电厂的海域工程情况进行了实地调查。

图一 世界核电厂分布图

核电厂水系统主要有分为三类：a直流式（开式）系统：水取自天然水源（河流、湖泊或海洋）,使用后排放到原水源去；b循环式系统：一定容量的水多次使用，少量的损失靠加入补给水补偿；c混合式系统：混合式系统是直流式系统与循环式系统的结合或者是这些系统中的一种系统中使用了多种冷凝器的系统。

其中，滨海核电厂直流式（开式）系统取排水方式主要有如下三种：

a明取明排（Surface Intake/Discharge）

图二 明取明排（Surface Intake/Discharge）方式

b明取暗排（Surface Intake/Submerged Discharge）

图三 明取暗排（Surface Intake/Submerged Discharge）方式

c暗取暗排（Submerged Intake/Discharge）

图四 暗取暗排（Submerged Intake/Discharge）方式

2．美国核电厂技术分析

美国是世界核电第一强国，拥有100多个机组。2006年，美国核电发电量占全美发电量的19％。2007年，投入商业运营的104个机组发电近80650MWe，平均能力因数达91.8%。

美国核电厂的反应堆均为压水堆（PWR）、沸水堆（BWR）、轻水堆（LWR）。

目前美国有104个机组投入商业运营，4个核电在建。

Diablo canyon 核电厂

图五Diablo canyon 核电厂卫片图

（1）核电厂取排水工艺

核电厂循环冷却水及安全厂用水取排水系统采用直流式系统，明取明排，合取合排。

（2）核电厂海域工程总平面布置

a由两道防波堤围合而成取水港池，取水港池中布置取水口构筑物取水；

b排水口布置于取水港池的西侧，漫滩排水。

（3）核电厂海工构筑物

a取水港池南北防波堤，斜坡式结构；

b排水口采用暗涵，排水口外没有任何构筑物。

South Texas 核电厂（内陆核电厂）

图六South Texas 核电厂卫片图

（1）核电厂取排水工艺

核电厂循环冷却水及安全厂用水取排水系统采用循环式系统。

（2）核电厂海域工程总平面布置

a循环冷却水、安全厂用水拥有相互独立的蓄水池（最终热井）。蓄水池由护岸围合而成；

b蓄水池（最终热井）内设有内隔堤，用于形成内循环渠道。

（3）核电厂海工构筑物

a蓄水池（最终热井）护岸；

b蓄水池（最终热井）内隔堤；

c补水渠护岸。

Fermi核电厂

图七Fermi 核电厂卫片图

（1）核电厂取排水工艺

核电厂循环冷却水系统采用循环式系统，安全厂用水系统采用直流式系统。

（2）核电厂海域工程总平面布置

a循环冷却水蓄水池与冷却塔相连。蓄水池由护岸围合而成；

b厂区内设有一条补水明渠，用于冷却塔补水及安全厂用水供水。

（3）核电厂海工构筑物

a蓄水池护岸；

b蓄水池（最终热井）内隔堤；

c补水渠护岸。

St.Lucie核电厂

图八St.Lucie 核电厂卫片图

（1）核电厂取排水工艺

核电厂循环冷却水及安全厂用水取排水系统采用直流式系统，明取明排，合取合排。

（2）核电厂海域工程总平面布置

a取水明渠和排水明渠位于厂区内，由护岸围合而成；

b排水口布置于取水口的北侧。

（3）核电厂海工构筑物

a取水明渠、排水明渠护岸；

b取水口、排水口。

3.日本核电厂技术分析

截至到2005年底，日本拥有55座核反应堆，数量居世界第三位，国家总电量的30％来自核电。

日本拥有三菱、东芝、日立三大超级核电企业。但日本的核电技术特点与国际潮流不同，日本沸水堆数量多于压水堆数量。近年来，三菱重工在日本建造了23座压水堆，东芝、日立在日本建造了29座沸水堆。

Fukushima 核电厂

图九Fukushima 核电厂卫片图

（1）核电厂取排水工艺

核电厂循环冷却水及安全厂用水取排水系统采用直流式系统，明取明排，合取分排。

（2）核电厂海域工程总平面布置

a由两道防波堤围合而成取水港池，取水港池中布置取水口构筑物取水；

b排水口布置于取水港池的南侧及北侧。

（3）核电厂海工构筑物

a取水港池南北防波堤，斜坡式结构；

b取水口处设置取水构筑物，用于消浪、拦污、隔热；

c排水口采用暗涵，排水口外设有潜堤。

Ohi 核电厂

图十Ohi 核电厂卫片图

（1）核电厂取排水工艺

核电厂循环冷却水及安全厂用水取排水系统采用直流式系统，明取明排，合取合排。

（2）核电厂海域工程总平面布置

a由防波堤及厂区护岸围合而成取水明渠，取水港池中布置取水口构筑物取水；

b排水口布置于取水渠的西侧。

（3）核电厂海工构筑物

a取水防波堤，混合式结构；

b取水口处设置取水构筑物，用于消浪、拦污、隔热；

c排水口采用暗涵，排水口外设有透水防波堤；

d厂区防护构筑物为斜坡式护岸和直立式护岸。

Sendai 核电厂

图十一Sendai 核电厂卫片图

（1）核电厂取排水工艺

核电厂循环冷却水及安全厂用水取排水系统采用直流式系统，明取明排，合取合排。

（2）核电厂海域工程总平面布置

a由两道防波堤围合而成取水港池，取水港池中布置取水口构筑物取水；

b排水口布置于取水渠的南侧，核电厂温排水由排水构筑物经过二次掺混，淹没出流；

c核电厂自备码头位于取水港池内，座落于取水港池南防波堤上。

（3）核电厂海工构筑物

a取水港池防波堤，斜坡式结构；

b取水口处设置取水构筑物，用于消浪、拦污、隔热；

c排水口采用暗涵，排水口外设有透水防波堤；

d厂区防护构筑物为斜坡式护岸和直立式护岸；

e核电厂自备码头。

Shika 核电厂

图十二Shika 核电厂卫片图

（1）核电厂海域工程技术情况

a核电厂循环冷却水及安全厂用水取排水系统采用直流式系统，暗取暗排，合取合排；

b核电厂自备码头通过栈桥与厂区相连。

4.总结

通过对美国和日本滨海核电厂海域工程的调查分析，发现核电厂循环冷却水及安全厂用水取排水系统大部分采用直流式系统，明取明排，合取合排，取水系统一般由两道防波堤围合而成取水港池，用于消浪、拦污、隔热，取水港池中布置取水口构筑物取水；排水系统由排水明渠、排水口等构筑物组成，排水口可以采用暗涵形式，排水口外根据需要可以设置潜堤或透水防波堤等构筑物。少数滨海核电厂循环冷却水采用循环式系统，由冷却塔和蓄水池等构筑物组成。滨海核电厂的厂区防护构筑物一般为斜坡式护岸和直立式护岸。

参考文献

核安全相关土工构筑物设计与分析（ASCE STANDARD N－725 guideline for design and Analysis Nuclear Safty Related Earth Structures （ANSI/ASCE 1-82 ANSI Approved November 5, 1986）。