一种具有旋转正弦轨道层间隔震结构的新型核电站结构制造技术

本实用新型专利技术属于核电站地震和冲击安全领域，具体公开了一种具有旋转正弦轨道层间隔震结构的新型核电站结构，包括核岛下部结构、核岛上部结构、层间隔震层和核设备，所述核设备安装在核岛下部结构内，所述层间隔震层连接在核岛下部结构和核岛上部结构之间，其包括隔震支座、正弦滚轮轨道、滚轮轴、滚轮、弹簧拉杆、连接板、制动装置、气孔和冲击传感器；本实用新型专利技术利用正弦滚轮轨道的特点，核岛上部结构随着正弦滚轮轨道的轨迹不断上下升降，使得核岛上部结构旋转动能一部分会转化为重力势能，也增大了动能通过摩擦转换为摩擦热能的效率；同时有上下高度差的正弦滚轮轨道会使核岛上部结构在势能最低点处停止，从而保证了结构的复位功能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
一种具有旋转正弦轨道层间隔震结构的新型核电站结构


[0001]本技术涉及核电站地震和冲击安全领域，具体为一种具有旋转正弦轨道层间隔震结构的新型核电站结构。

技术介绍

[0002]核能发电是清洁、高效、环保的能源之一，也是我国绿色能源重点发展方向。我国2021年《政府工作报告》中提到“在确保安全的前提下积极有序地发展核电”。“确保安全”是“积极有序”的前提，这主要是由于核电站事故会造成严重长期的环境污染、重大的经济损失、甚至严重的社会问题。显然，核电站安全是核能发电的关键问题。
[0003]核电站的安全性一直是核电站行业发展的重点。因此，核电站地震安全一直是国内外研究的重点。由于地震的复杂性和不确定性，当前科学技术很难准确地预测地震发生时间、地点、震级大小和频谱特征。日本学者河田章指出：即使利用最新的板块构造理论，也不能得到建筑结构设计所必须的抗震信息。谢礼立院士也指出：许多认为不可能发生强烈地震的区域，却发生了“意想不到的地震”。例如5.12汶川地震(M8.0)、3.11日本大地震(M9.0)等都超过了设计值。同时，新的潜在地震断层的产生也会影响核电站抗震安全。比如日本滨冈核电厂1号机组，受东海断层潜在的威胁，设计地震由0.45g提高至1.0g。由于发现Hos
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Gri fault新断层，美国加州PG&E的Diablo Canyon核电厂设计地震由0.4g提高到0.75g。同时，近十多年，在日本发生的与地震相关的核事故有：2005年8月16日女川核电站遭受超过设计S1级地震，停堆23个月；2007年3月25日志贺核电站遭受超过设计S1级地震，停堆14个月；同年，刈羽核电站遭受超过设计S2级地震，造成含有微量放射性物质的水泄漏，停堆24个月；2011年3月11日福岛核电站遭受9.0级3.11日本大地震，造成7级核事故。2011年8月23日美国东海岸发生5.8级地震，导致弗吉尼亚州附近12个核电站均有震感，造成震中附近的两座核反应堆停机。其中，北安娜核电站厂房水平方向和竖向振动的加速度均超出规范设计值，虽然没有导致核事故发生，导致厂房内部的墙体出现了裂缝，放射性废物储存罐也发生了滑移。传统核电站结构抗震安全与实际需求仍有较大差距。
[0004]结构被动隔震减震技术符合三代核电站非能动安全技术要求，是核电站结构地震安全的发展方向。基础隔震结构(Base Isolated Structure,BIS)具有技术成熟度高使用方便、有效地隔离地震能量向核岛上部结构输入、减小结构地震响应、降低结构地震破坏等优点，已经成功地应用到民用、交通、桥梁等领域。但由于基础隔震核电站面临核岛内部设备安全问题，核行业对BIS NPPs保持谨慎的态度。但由于BIS核电站面临关键问题：
①
BIS结构对滑冲型、脉冲型近场地、长周期地震比较敏感，存在该类地震动作用下结构减震失效的风险；
②
隔震支座的地震位移大，增加了隔震部分与非隔震部分之间连接管道断裂的风险，存在核安全功能失效的隐患；
③
BIS结构放大了长周期结构和流体晃动模态的地震响应，增加了核关键设备，比如压力容器和管道系统等，地震破坏风险；因此，核行业对BIS核电站采取了谨慎的态度。显然，研究BIS核电站面临的关键问题具有重要的研究价值。
[0005]针对BIS核电站存在的问题，国内外学者进行了大量的研究，取得了丰硕的研究成
果。意大利Forni、韩国Yoo和美国Whittaker等国外学者，我国谢礼立院士、周福霖院士、孔宪京院士和林皋院士等都倡导和应用隔震技术提高核电站的抗震安全性，力图解决制约基础隔震核电站的关键问题。标志性成果有：
①
针对基础隔震结构对滑冲型、脉冲型近场地、长周期等地震动比较敏感，谢礼立院士提出通过超基准地震设计降低该类地震对基础隔震核电站的不利影响；
②
针对隔震层相对位移大，增加了核电站隔震部分与非隔震部分连接管道的断裂危险，Forni提出应用大变形膨胀节点等技术措施来缓解该因素的不利影响。但对问题
③
还缺乏深入研究。夏祖讽和侯钢领等挖掘了III+代核电堆型的结构特点，应用了该核电站非能动安全功能系统的进气孔，维持结构其他部分不变情况下，仅将进气孔的核岛上部结构、核岛下部结构之间的固定连接替换为隔震支座，也可以认为BIS结构的隔震支座从基础向上移动到结构顶部的进气孔处，形成了层间隔震结构。此时，连接管道位于隔震支座下面，消除了问题
②
；核岛下部结构属于传统非隔震结构，避免了问题
③
。同时，应用结构优化的方法，较好地避免了该结构的减震失效。由于该结构符合核安全技术的基本要求，具有减震机理清晰、实施简单可行等优点，具有良好的应用前景。
[0006]自2001年9月11日发生在美国纽约世界贸易中心的一起系列恐怖袭击事件，9.11事件以后，美国核管会NRC、中国和国际原子能机构，都将冲击爆炸作为核电站安全的基本防控事件。爆炸振动特性可用幅值、频谱和持时三个要素来描述。通过与有无隔震系统的三要素做对比，就可以得到爆炸冲击冲击波作用下对隔震结构影响。无论是垂直方向还是水平方向，相同炸药量下有隔震系统实验结果的速度峰峰值均小于无隔震系统的速度峰峰值；随着加载药量的增加，隔震效果趋于显著；水平方向的振动峰峰值比垂直方向的峰峰值大2倍左右，隔震结构对这两个方向的减震效果相当。由于水平向和竖向的约束刚度不同，导致垂直方向的振动频率高而水平方向的振动幅度大。无论是垂直振动，还是水平振动，其主频都在100HZ以内；而垂直振动有两个主频区，分别在20
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45HZ之间和55
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75HZ之间，并且这两部分频率能量分布相当。而水平振动主频集中于30HZ左右，并呈单峰结构，说明水平振动主要是由低频引起，而垂直振动则有两个主频率区。无论是垂直方向还是水平方向，隔震减震系统都比较明显减弱了低频振动的幅值，这对于结构减震有显著的作用。但在直接冲击荷载作用下，隔震结构会产生较大的变形或者位移，导致核电站出现事故。
[0007]上述存在层间隔震结构的层间隔震支座刚度小，导致抵抗飞行器撞击能力差，不能满足核电站防止飞行器撞击事故的基本安全要求的问题。

技术实现思路

[0008]本技术的目的在于提供一种具有旋转正弦轨道层间隔震结构的新型核电站结构，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0009]为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种具有旋转正弦轨道层间隔震结构的新型核电站结构，包括核岛下部结构、核岛上部结构、层间隔震层和核设备，所述核设备安装在核岛下部结构内，所述层间隔震层连接在核岛下部结构和核岛上部结构之间，其包括隔震支座、正弦滚轮轨道、滚轮轴、滚轮、弹簧拉杆、连接板、制动装置、气孔和冲击传感器。
[0010]进一步的，所述隔震支座等间隔分布在核岛下部结构和核岛上部结构之间，其上、下表面分别与核岛下部结构和核岛上部结构的相对面固接，隔震支座上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有旋转正弦轨道层间隔震结构的新型核电站结构，其特征在于，包括核岛下部结构(1)、核岛上部结构(2)、层间隔震层(3)和核设备(4)，所述核设备(4)安装在核岛下部结构(1)内，所述层间隔震层(3)连接在核岛下部结构(1)和核岛上部结构(2)之间，其包括隔震支座(301)、正弦滚轮轨道(302)、滚轮轴(303)、滚轮(304)、弹簧拉杆(305)、连接板(306)、制动装置(307)、气孔(308)和冲击传感器(309)。2.根据权利要求1所述的一种具有旋转正弦轨道层间隔震结构的新型核电站结构，其特征在于：所述隔震支座(301)等间隔分布在核岛下部结构(1)和核岛上部结构(2)之间，其上、下表面分别与核岛下部结构(1)和核岛上部结构(2)的相对面固接，隔震支座(301)上表面固定连接正弦滚轮轨道(302)，且正弦滚轮轨道(302)沿核岛下部结构(1)顶部的整个圆形截面布置。3.根据权利要求1所述的一种具有旋转正弦轨道层间隔震结构的新型核电站结构，其特征在于：所述正弦滚轮轨道(302)两侧呈环形阵列分布有若干组弹簧拉杆(305)，且每组弹簧拉杆(305)布设在正弦滚轮轨道(302)最高端位置处，并以3*2形式布置，弹簧拉杆(305)下端与正弦滚轮轨道(302)铰接，上端与核岛上部结构(2)铰接。4.根据权利要求1所述的一种具有旋转正弦轨道层间隔震结构的新型核电站结构，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：褚濛，丁振坤，黄小林，杨杰，豆燚，葛鸿辉，黄江德，王滨生，陆毕云，曲永巍，侯钢领，
申请(专利权)人：上海核工程研究设计院有限公司，
类型：新型
国别省市：