[發明專利]小型核反應堆三維隔震結構

在審

• 申請號: 201810746368.0
• 申請日: 2018-07-09
• 公開（公告）號: CN108930343A
• 公開（公告）日: 2018-12-04
• 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: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04H9/02;E04B1/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種小型核反應堆三維隔震結構，地基基礎和基礎隔震底板之間設置有水平隔震支座，基礎隔震底板與調頻質量阻尼器子結構?內安全殼之間設置有調頻質量阻尼器支座，核反應堆支撐結構設置在調頻質量阻尼器子結構內安全殼內，核反應堆支撐結構通過豎向隔震支座設置在基礎隔震底板上，核反應堆支撐結構外圍環向布置防止豎向傾覆構件，防止豎向傾覆構件與基礎隔震底板固定連接，防止豎向傾覆構件和核反應堆支撐結構之間設置有水平同位構件，防止豎向傾覆構件和核反應堆支撐結構之間環向布置結構豎向阻尼構件。本發明結構豎向和水平隔震效果顯著、抗震魯棒性好、減震效果穩定，可以大幅度地提高了小型核反應堆核電站結構的抗震安全性。

技術領域

本發明涉及一種隔震結構，特別是一種小型核反應堆三維隔震結構。

背景技術

隨著科技的進步、能源需求的增加和環境保護的日益重視，清潔高效的核能發電已經成為世界各國發展的重點。眾所周知，核電站事故會造成嚴重的環境污染，慘重的經濟損失和嚴峻的社會問題。在某種意義上講，不允許核電站出現地震事故。由于地震的隨機性和核電站系統的復雜性，核電站的抗震安全仍然面臨巨大的挑戰。

與常規火力發電不同，在地震作用下，核電站必須滿足3個安全基本功能，分別是：1).具有安全停堆的基本功能，終止核裂變的發生，并且能夠保持安全停堆狀態。2).具有余熱導出功能，在有效時效內冷卻系統能夠安全地冷卻堆芯，防止堆芯高溫熔化。3).具有包容密封的功能，在任何情況下，把放射性物質在安全殼屏蔽內，防止核輻射元素擴散。上述任何一個基本功能出現失效，都會導致核事故的產生。

與核安全基本功能對應，核電站結構應該滿足特殊抗震要求有：1).安全停堆功能要求能將控制棒順利插入堆芯，保證反應堆安全停止工作，這要求核設備及其支撐結構不能有較大的相對位移和相對加速度。2).為了保證余熱導出功能，核電站設置了很多復雜的安全系統，這要求核電站設備和系統的地震應該控制在一定范圍內，防止核系統破壞或功能失效。3).為了防止放射性物質擴散，保證包容密封的功能，在地震作用下核電站安全殼不允許出現裂縫。顯然，核電站結構抗震要求與傳統結構有很大差別。在地震作用下，普通建筑允許結構處于塑性階段，甚至局部破壞。由于要滿足核電站結構的特殊抗震要求，核電站結構地震響應應該控制在一定范圍內。

采用具有非能動特點的建筑技術，例如基礎隔震技術(Base Isolation System,BIS)和調頻質量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)等被動減震技術，符合非能動的安全技術和設計理念。基礎隔震技術，取得了顯著的研究成果，有效地提高了核電站的抗震性能。TMD技術與基礎隔震技術一樣已經具有堅實的減震理論基礎和成熟的技術，并且在建筑、機械和交通等領域有著成功的應用，取得了良好的減震效果。但還沒有TMD技術單獨或者組合地應用到核電站。而核電站的隔震系統研究以水平隔震為主，沒有單獨針對豎向隔震系統進行系統的研究、解決措施、以及相應的優化結構。

國際原子能機構(IAEA)將小型核反應堆定義為發電功率小于300兆瓦的核反應堆動力裝置，簡稱小型堆。發電功率在300-600兆瓦間的被定義為中型反應堆，兩者可以統稱為中小型核反應堆，英文簡稱SMR(Smalland Medium-sized Reactors)。隨著全球核電發展，越來越多的國家開始關注小型堆的應用。IAEA表示，將鼓勵發展和利用安全、可靠、經濟上可行的中小型反應堆。事實上，小型堆得到國際重視和集中研發始于本世紀初期，在上世紀五六十年代，中小型堆的運用已經開始了。其間，除了早期的研究實驗堆以及標準的核電站以外，還建造了數百臺的小型堆。可以說，小型堆的研發和建設已經積累了大量的工程技術經驗。但是，小型堆核電站大多數采用傳統抗震結構。

本發明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，在傳統的基礎隔震—調頻質量阻尼器(BIS-TMD)混合減震技術基礎上，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和防止豎向位移過大導致的傾覆破壞，實現了豎向三維隔震效果突出、抗震魯棒性好、減震效果穩定，并且滿足了核電站特殊抗震要求的三維隔震系統。