[發明專利]雙層安全殼大型核電站三維隔震結構

有效

• 申請號: 201810745730.2
• 申請日: 2018-07-09
• 公開（公告）號: CN108877963B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 侯鋼領;劉宇;王炳媛;王濱生;孫海
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: G21C13/02
• 分類號: G21C13/02;G21C13/024
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種雙層安全殼大型核電站三維隔震結構，將雙層安全殼(內安全殼、外安全殼)的結構特點與隔震減震技術相結合，提出了外安全殼采用傳統非隔震結構，有效防止外部撞擊事件對核島的不利影響；提出了核支撐結構及內安全殼與地基基礎之間采用水平隔震方式連接，形成了基礎隔震結構；修改了內安全殼與其內部結構連接形式，形成了TMD子結構，實現了基礎隔震—調頻質量阻尼(BIS?TMD)隔震減震結構對水平地震的技術隔離；增加了防撞擊結構，有效地防止了TMD子結構位移較大而發生墜落失效。

技術領域

本發明涉及一種三維隔震結構，特別是一種雙層安全殼大型核電站三維隔震結構。

背景技術

目前，法國的P4、P’4和N4核電站，歐洲的EPR，俄羅斯的VVER，和美國的AP1000，中國的華龍一號都采用了雙層安全殼。以華龍一號為例，其內安全殼采用帶密封鋼襯里的預應力鋼筋混凝土結構，可以承受LOCA事故的高溫與高壓作用，并將放射性物質包容在內安全殼里面。外安全殼采用鋼筋混凝土結構，可以抵抗大型商用飛機撞擊、龍卷風飛射物、外部爆炸等外部作用，防止外部作用對內安全殼及核設施安全的影響，見圖1所示。基于此，我國科研人員提出并實現了“安全殼內出事，安全殼外無事；安全殼外出事，安全殼內無事”的安全理念。遺憾的是，華龍一號采用了傳統性的結構抗震形式，沒有將其先進的安全理念應用在抗震領域。

針對核電站不允許在地震作用下出現核電站結構和設備出現破壞的特殊抗震要求，基于隔震減震動力學基本理論和技術，本發明挖掘了雙層安全殼的結構潛力，提出了水平隔震與豎向隔震兼顧，充分發揮了BIS-TMD技術的優勢，采用了豎向隔震技術并防止核設施的傾覆破壞，具有豎向隔震和水平隔震效果好、抗震魯棒性穩定、防止豎向傾覆等性能，滿足了核電站特殊抗震要求的三維隔震系統。

由于核電站結構位于同一場地，并且結構尺寸與地震相比屬于小尺寸構件，可以假定核電站不用考慮地震空間差異性。將地震動分解為水平和豎向地震動，并且可以假定它們沒有相關性。

針對外部撞擊事件：維持外安全殼與基礎固定連接的邊界條件和結構幾何尺寸組成，可以保持原設計外安全殼的力學性能和結構性能，有效地防止外部撞擊事件(大飛機撞擊)對核安全的影響。

針對水平地震動：理論分析和試驗驗證表明，BIS-TMD可以顯著地降低水平地震對結構的影響。BIS-TMD結構的BIS基礎隔震作用，延長了結構周期，避免了短頻率地震頻譜分量的影響；TMD的吸振作用，有效地減小了長周期地震頻譜分量對基礎隔震共振的影響。理論分析和試驗都表明，BIS-TMD結構可以有效地減小結構的地震響應。通過修改華龍一號結構各部分之間的連接方式，就可以形成BIS-TMD結構。

針對豎向地震動：理論分析表明，通過延長結構的豎向周期，避開場地的豎向周期，可以顯著的降低結構豎向地震響應。根據結構動力學基本理論可知，適當的增加結構的豎向阻尼比，也可以降低結構的豎向地震響應。基于水平基礎隔震，通過水平方向固定、豎向彈簧的豎向隔震支座，可以實現核支撐結構的豎向隔震。

防止傾覆破壞：為了防止核支撐結構的側向傾覆，通過提供水平支撐可以較好地解決此問題。由于內安全殼與核支撐結構都是在同一基礎隔震底板上，具有很小的相對位移和加速度，可以應用內安全殼提供穩定的水平支撐，防止核支撐結構發生傾覆破壞。

發明內容

針對上述現有技術，本發明要解決的技術問題是針對核電站特殊抗震要求，地震動三維振動及其隨機性強的實際情況，提供一種結構形式和體系符合結構動力學原理和地震工程要求，顯著地提高了核設施及其核支撐結構的抗震安全性的雙層安全殼大型核電站三維隔震結構。