[發(fā)明專利]一種具有旋轉正弦軌道層間隔震結構的新型核電站結構

在審

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• 申請日: 2021-11-08
• 公開（公告）號: CN114038586A
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發(fā)明（設計）人: 褚濛;丁振坤;黃小林;楊杰;豆燚;葛鴻輝;黃江德;王濱生;陸畢云;曲永巍;侯鋼領
• 申請（專利權）人: 上海核工程研究設計院有限公司
• 主分類號: G21C13/024
• 分類號: G21C13/024
• 代理公司: 上海精晟知識產(chǎn)權代理有限公司 31253
• 代理人: 趙海鵬

本發(fā)明屬于核電站地震和沖擊安全領域，具體公開了一種具有旋轉正弦軌道層間隔震結構的新型核電站結構，包括核島下部結構、核島上部結構、層間隔震層和核設備，所述核設備安裝在核島下部結構內(nèi)，所述層間隔震層連接在核島下部結構和核島上部結構之間，其包括隔震支座、正弦滾輪軌道、滾輪軸、滾輪、彈簧拉桿、連接板、制動裝置、氣孔和沖擊傳感器；本發(fā)明利用正弦滾輪軌道的特點，核島上部結構隨著正弦滾輪軌道的軌跡不斷上下升降，使得核島上部結構旋轉動能一部分會轉化為重力勢能，也增大了動能通過摩擦轉換為摩擦熱能的效率；同時有上下高度差的正弦滾輪軌道會使核島上部結構在勢能最低點處停止，從而保證了結構的復位功能。

技術領域

本發(fā)明涉及核電站地震和沖擊安全領域，具體為一種具有旋轉正弦軌道層間隔震結構的新型核電站結構。

背景技術

核能發(fā)電是清潔、高效、環(huán)保的能源之一，也是我國綠色能源重點發(fā)展方向。我國2021年《政府工作報告》中提到“在確保安全的前提下積極有序地發(fā)展核電”。“確保安全”是“積極有序”的前提，這主要是由于核電站事故會造成嚴重長期的環(huán)境污染、重大的經(jīng)濟損失、甚至嚴重的社會問題。顯然，核電站安全是核能發(fā)電的關鍵問題。

核電站的安全性一直是核電站行業(yè)發(fā)展的重點。因此，核電站地震安全一直是國內(nèi)外研究的重點。由于地震的復雜性和不確定性，當前科學技術很難準確地預測地震發(fā)生時間、地點、震級大小和頻譜特征。日本學者河田章指出：即使利用最新的板塊構造理論，也不能得到建筑結構設計所必須的抗震信息。謝禮立院士也指出：許多認為不可能發(fā)生強烈地震的區(qū)域，卻發(fā)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)等都超過了設計值。同時，新的潛在地震斷層的產(chǎn)生也會影響核電站抗震安全。比如日本濱岡核電廠1號機組，受東海斷層潛在的威脅，設計地震由0.45g提高至1.0g。由于發(fā)現(xiàn)Hos-Gri fault新斷層，美國加州PGE的Diablo Canyon核電廠設計地震由0.4g提高到0.75g。同時，近十多年，在日本發(fā)生的與地震相關的核事故有：2005年8月16日女川核電站遭受超過設計S1級地震，停堆23個月；2007年3月25日志賀核電站遭受超過設計S1級地震，停堆14個月；同年，刈羽核電站遭受超過設計S2級地震，造成含有微量放射性物質的水泄漏，停堆24個月；2011年3月11日福島核電站遭受9.0級3.11日本大地震，造成7級核事故。2011年8月23日美國東海岸發(fā)生5.8級地震，導致弗吉尼亞州附近12個核電站均有震感，造成震中附近的兩座核反應堆停機。其中，北安娜核電站廠房水平方向和豎向振動的加速度均超出規(guī)范設計值，雖然沒有導致核事故發(fā)生，導致廠房內(nèi)部的墻體出現(xiàn)了裂縫，放射性廢物儲存罐也發(fā)生了滑移。傳統(tǒng)核電站結構抗震安全與實際需求仍有較大差距。

結構被動隔震減震技術符合三代核電站非能動安全技術要求，是核電站結構地震安全的發(fā)展方向。基礎隔震結構(Base Isolated Structure,BIS)具有技術成熟度高使用方便、有效地隔離地震能量向核島上部結構輸入、減小結構地震響應、降低結構地震破壞等優(yōu)點，已經(jīng)成功地應用到民用、交通、橋梁等領域。但由于基礎隔震核電站面臨核島內(nèi)部設備安全問題，核行業(yè)對BIS NPPs保持謹慎的態(tài)度。但由于BIS核電站面臨關鍵問題：①BIS結構對滑沖型、脈沖型近場地、長周期地震比較敏感，存在該類地震動作用下結構減震失效的風險；②隔震支座的地震位移大，增加了隔震部分與非隔震部分之間連接管道斷裂的風險，存在核安全功能失效的隱患；③BIS結構放大了長周期結構和流體晃動模態(tài)的地震響應，增加了核關鍵設備，比如壓力容器和管道系統(tǒng)等，地震破壞風險；因此，核行業(yè)對BIS核電站采取了謹慎的態(tài)度。顯然，研究BIS核電站面臨的關鍵問題具有重要的研究價值。