核电厂的地震隔离装置和海啸防护装置及其制造方法制造方法及图纸

本专利为核电厂提供了两种地震隔离装置，它们分别以弓形弹簧垛和双层圆柱形螺旋压缩弹簧作为隔震装置主体，化解了竖直方向的弹性变形；在主体下面安装了特制的万向脚轮，可在地基表面钢板平台上自由滾动，将地震传播的任何方向、幅度和速度的水平变形的直线或曲线运动转化为原地旋转运动，以化解水平变形。隔震装置还安装了特制的弹性墩阻尼器。通过该三项装置的综合应用，来保证核电厂在毁灭性特大地震中的安全。为防止海啸及其它次生灾害对核电厂造成破坏，专利提供了由加厚型塑料夹铝复合板、用榫卯涂胶方法拼接、以锁扣加固制成的半球形无樑柱厂房，将所有发电装置值於厂房内。在塑料夹铝复合板里侧复合一层铅箔，为核电厂增设第五道防核幅射屏障。

【技术实现步骤摘要】

本专利属于核能安全领域。核电站的安全非常重要，它直接影响着国民经济的发展和人心的稳定。本专利涉及到地震隔离装置(两个方案)的设计及制造、海嘯防护装置的设计及制造和专利实施方案。·
技术介绍
日本福岛核电站在9级特大地震中被严重破坏，接着又遭到海嘯袭击，造成严重核泄漏，酝成巨大经济损失和人心恐慌，ー时，世界各大国纷纷对核电提出质疑，我国也暂停了核电站的建设进程。核电是ー种清洁、高效、安全的緑色能源，这是肯定的，地震、海嘯所以对核电站造成破坏酝成严重后果，是因为防护不当、措施不利，是外因，并非核电自身存在问题，在能源日趋匮乏的今天，积极地面对，是唯一选择。·
技术实现思路
核能发电设施及其辅助设施(以下简称核电厂)是核电站的防护重点，本专利设计的地震隔离装置和海嘯防护装置立足于能够防止8级以上，震中烈度11度以上的特大地震和海嘯及其它次生灾害对核电厂造成破坏而设计的。I.地震隔离装置的概述地震的破坏应カ产生于地心，传至于地基，在地基和建在地基上的建筑物之间产生“剪切力”，因此，建筑物在地震中被破坏的程度取决于剪切力的大小。在地基和建筑物之间安装一系列装置，使剪切力及其它破坏应カ消耗于其中，建筑物则免遭破坏，这就是我们要追求的“隔离装置”。地震波的传播，大多沿水平方向发生水平变形，也沿竖直方向发生弹性变形。因为地震波的振动周期随时出现突变，振幅忽大忽小，加速度也具有非常突然的突发性，使人类束手无策，防不胜防。近些年已经有用“叠层橡胶支座”作为地震隔离装置安装在地基和建筑物之间的先例，对减小剪切力，减轻建筑物损坏是很有效的，但是，其弹性变形功能和弹性恢复功能相对较差，尚不足于防御更大级别的地震和次生灾害的破坏，而且，震级不太大的地震就可能对其造成层间龟裂。我们无法知道未来要发生的地震是多大级别，因此，建筑物的抗震标准定位于8级未必能“无忧”，特别是对核电站及其它与核产品相关的机构，必须保证在毁灭性特大地震中的安全，这就要求隔离装置不仅必须具备很强的载荷能力，还必须应对随时可能发生的最大幅度、最复杂的水平变形和弹性变形，并留有充分余地。2.隔离装置的设计(I)设计方案方案一隔离装置的主体是由十几片弓形弹簧钢板组成的“弹簧垛”(如图2-2)，该弹簧垛參考重型矿用自卸汽车弹簧钢板设计的，它既具有强大载荷能力，又具有非常优良的弹性变形功能和弾性恢复功能。弹簧垛的弓背被“紧固装置”(如图2-4)固定在“载荷支架”上(如图2-1)，该支架与承载载荷的钢筋混凝土“承载托盘”(如图2-3)浇注在一起，地震发生时，凭借弾性功能和弾性恢复功能来化解“弹性变形”。弹簧垛的两个“弓脚”，各装一部“承载滑车”(如图2-7)，弓脚平稳安放在该滑车的主体上，并由紧固装置固定。承载滑车主体下半部分是4只“虎腿”，其虎脚踩在圆形(或椭圆形)“铸铁底板”上(如图3-4)，由紧固螺栓固定。铸铁底板周边，是十几个上面带突沿的“万向脚轮中心轴通孔”(如图3-7)，每个通孔安装I个特制的“万向脚轮”(如图3-5)，可在地基表面的“钢板平台”上(如图3-6)自由滾动，地震发生时，通过万向脚轮把水平变形的“直线”(或曲线)运动转变为原地“旋转”运动，将地基传导的任何方向、任何长度、任何速度的水平变形予以化解。方案ニ 该方案的主体是“双层圆柱形螺旋压缩弹簧”(如图4-3)，压缩弹簧规格应大于火车厢减振弹簧的规格。用来安装压缩弹簧的是直径不小于2000mm、厚度不低于30mm的“空心圆铸铁圆盘”(如图4-2)，铸铁圆盘上紧密的均布着两排不少于50个“弹簧坐”(如图5-4)，压缩弹簧安放在弹簧坐内，由压块固定。在铸铁圆盘内侧和周边均布50个上面带突沿的“万向脚轮中心轴通孔”(如图5-3)，用来安装“万向脚轮”，地震发生时，在“钢板平台”上自由滾动。压缩弹簧的上面，是“倒置的铸铁圆盘”(如图4-2)，该圆盘与承载核电厂的钢筋混凝土“承载托盘”(如图4-1)浇注在一起，需确保牢固可靠。在铸铁圆盘 中间部位，是“复合墩阻尼器”(如图5-2)所处的位置，为了增加阻尼器高度，安装阻尼器的载荷支架被浇注在承载托盘与隔离装置对应部位的中间凹陷处(如图4-7)。以上两种方案相对各有长短，前者支撑カ度强，稳定性好，但是，方向选择性和冲击韧性不及后者。后者，因为压缩弹簧自身就具备任何方向的选择功能，能辅助万向脚轮进行方向选择，避免地震初始期万向脚轮选择方向时出现的瞬间死角。(2)在本专利中，“万向脚轮”是非常重要的组成部分，它不仅要承载核电厂、隔离装置、海嘯防护装置的所有重量，当地震发生时，还要直接面对强大的、随时发生突变的弹性变形和水平变形，所以，在设计上必须以“承载能力強”、“牢固可靠”、“方向选择功能和辊轮滚动功能必须灵活”为原则。专利所采用的是“倒立摆陀螺仪”式的万向脚轮(如图6)，该万向脚轮承载能力强，而且可以沿“中心轴”(如图6-1)作无限度地旋转。因为两个“行星辊轮”(如图6-8)被重力迫压在“钢板平台”上，当直线滾动时，行星辊轮与钢板平台之间的摩擦カ处于平衡，在地震发生的初始期，因为方向突变，致使摩擦カ失衡，此时，在地心力的驱动下，行星辊轮则沿中心轴转动至摩擦力平衡为止，并沿水平方向滚动，在強大的地心力面前，这种转向和滚动是轻而易举的。在设计上，行星辊轮的最大转向角度为90°，ー但发生这种垂直的角度变化，将会产生中心轴轴心及两个行星辊轮轴轴心与垂线重合现象，引发短暂的垂直于行星辊轮横向水平线的拖动，増加了对行星辊轮的破坏应力，为此，在设计上，将两个行星辊轮轴分别向左、右错位不小于5°，以避免三个轴的轴心交会在同一条垂线上。为了提高中心轴的高度，确保万向脚轮中心轴具有更大敌抗水平变形破坏应カ的能力，在铸铁底板的中心轴通孔处设计了相应高度的“突沿”(图6-3);为减小万向脚轮选向时的阻力，中心轴上半部分与突沿之间，有“中心轴铜套”(如图6-4)，并长期保持润滑状态；在中心轴“突肩”的上、下两个位置，分别安装相应规格的“压カ轴承”(如图6-11)和“平面推力球轴承”(如图6-10);为提高万向脚轮在水平变形中的抗颠簸能力，在平面推力球轴承与“万向脚轮主体”(如图6-7)之间安放两个“弹簧垫圏”(如图6-6)，以驱使万向脚轮沿中心轴作小幅度轴向移动；在中心轴顶端有“限位卡簧”(如图6-2)，用来将中心轴的轴向移动幅度限制在弹簧垫圈的弹性距离之内。万向脚轮的主体结构和装配方法(如图7)。万向脚轮具有特大型、大型、中型、小型四个型号，从载荷能力和灵活性考虑，专利选择了中型，用增减万向脚轮的数量，将万向脚轮的载荷控制在350 450kg以内。(3)固定在地基表面的“钢板平台”(图1-7)，不仅为万向脚轮提供了灵活滾动的水平平台，还御防強震后出现的一定幅度的地基开裂或小幅度错位下陷，以及喷水、冒沙的次生灾害对核电厂造成的破坏。(4)在弹簧垛弓背下面安装了直径为500 800mm的、“基体”为树脂塑料的圆柱形“复合墩阻尼器”(图2-6)，其“增强体”采用线型“三维整体編制结构”，成形エ艺采用“RTM成形技木”，其复合方式为“分散型”。阻尼器形状比较简单，但是，在地震中随时可能遭受到巨大压カ，所以，对编织技术必须强调“整体性”，以避免发生嘣裂。阻尼器的高度视弓背高度、承载滑本文档来自技高网...

【技术保护点】
在建筑物与地基之间安装地震隔离装置以减小地震的破坏应力，已经在某些特殊的建筑行业被应用，但，对某些非常重要的建筑(如核电厂)现有的地震隔离装置尚不足以却保地震中核电厂的安全，因此，本专利设计了“弹簧垛式地震隔离装置”、“双层圆柱形螺旋压缩弹簧式地震隔离装置”、“复合墩阻尼器”，通过该三种装置的综合配置，来吸收源自於地心的竖直方向的最大弹性变形和任何长度、任何方向、任何速度的直线或曲线的水平移动，以确保毁灭性特大地震发生时核电厂的安全；因为核电厂大都建在沿海一带，一但发生特大地震，必然引发大规模的海啸，海啸是最大的次生灾害，其对核电厂的破坏程度不亚於地震的破坏程度，因此，在本专利中还设计了“海啸防护装置”，以防止海啸、强风暴潮、台风、洪水的袭击。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：孙经尧，
申请(专利权)人：孙经尧，
类型：发明
国别省市：