一种新型核电站减震结构

    技术2024-11-20  15


    本发明涉及核设施防护及减震,具体涉及一种新型核电站减震结构。


    背景技术:

    1、核电站安全性的要求不容忽视,核电站如遭到地震破坏,会导致放射性物质外泄,形成严重的环境污染,并造成巨大的经济损失及严重的社会影响,因此,如何提高核电站的抗震性能及安全性能是核电站结构设计中的关键问题,而安全壳的安全性是核电站结构安全保障的重中之重,因此,重点最终会落实于如何提高安全壳结构的安全性。

    2、对于该问题,现有技术应用基础隔震技术,能够一定程度上提高核电站的抗震性能,取得了较为显著的研究成果。例如申请号:cn201911010329.5专利公开的一种适用于软土地区核电站的三维多防线双筏板隔震结构,通过设置三道隔震层防线,减弱地基对核电站的地震作用。类似的,申请号:cn201510531453.1的专利公开了一种核岛布置结构,采用液体与减震器作为隔震层,同样是为了隔离减弱地震作用。上述专利通过隔震方法保护内部核设施,在地震中抗震性能表现良好,并在地震救援中发挥了重要作用。

    3、但上述隔震结构仍存在如下难以解决的关键问题:(1)隔震结构对滑冲型、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)隔震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;(4)外部冲击作用下核设施的安全性问题。因此,核行业对隔震核电站采取了相对谨慎的态度。显然,研发新型的结构消除隔震核电站面临的关键问题具有重要的研究价值。

    4、为解决上述问题,调谐液体阻尼器等装置被设计应用于核电站隔震结构,其能够显著降低隔震支座的地震位移大的问题。例如申请号:cn201710695746.2的专利公开了一种ap1000核电厂非能动重力水箱防晃装置,其技术方案中,将水箱设计为调谐液体阻尼器装置,但该类装置虽然解决了位移加大等问题,却难以解决流体晃动模态的地震响应、长周期地震敏感问题及防止核设施遭到外界冲击作用下核设施的安全性难以保障等问题。


    技术实现思路

    1、本发明的目的在于提供一种新型核电站减震结构,解决现有的隔震结构地震位移大、长周期地震敏感及外界冲击作用下核设施的安全性难以保障的问题。

    2、本发明通过下述技术方案实现:

    3、一种新型核电站减震结构,包括:隔震支架,所述隔震支架的顶面向下挖设以形成减震空间,所述减震空间用于容纳并放置核设施;一级安全壳,所述一级安全壳呈板状,所述一级安全壳水平盖设于核设施正上方,并位于所述减震空间内,所述一级安全壳与所述隔震支架沿水平方向滑动配合;二级安全壳,所述二级安全壳呈板状,所述二级安全壳水平盖设于所述减震空间顶部,并与所述隔震支架沿水平方向滑动配合;惯容机构,所述惯容机构包括传动组件及飞轮,所述飞轮水平设于所述二级安全壳的顶部,并与所述二级安全壳转动连接;所述传动组件设于所述一级安全壳的顶部,所述传动组件用于将所述一级安全壳与所述二级安全壳的相对水平位移转化为所述飞轮的转动量。

    4、可选地,所述一级安全壳和所述二级安全壳的滑动路径均为直线,且所述一级安全壳与所述二级安全壳的滑动路径平行设置。

    5、可选地,所述传动组件包括变速箱和齿条;所述变速箱设于所述二级安全壳底部,所述变速箱设有输入轴和输出轴,所述输入轴和所述输出轴平行设置,所述输出轴与所述飞轮同轴连接,所述输入轴设有面齿轮;所述齿条水平设于所述一级安全壳顶面,所述齿条与所述二级安全壳的滑动路径平行设置,所述齿条与所述面齿轮啮合。

    6、可选地,所述一级安全壳的顶面设有规制壳,所述规制壳的顶面开有条状的规制孔,所述齿条设于所述规制壳内,且与所述规制孔平行;所述输入轴穿设于所述规制孔。

    7、可选地,还包括阻尼机构,所述阻尼机构包括环状的电磁铁及金属盘,所述金属盘与所述飞轮同轴贴合连接,所述电磁铁同轴套设于所述金属盘外,所述电磁铁与所述二级安全壳固定连接。

    8、可选地,所述二级安全壳顶面挖设有嵌槽,所述嵌槽与所述电磁铁的外径匹配,所述电磁铁嵌设于所述嵌槽内。

    9、可选地,所述金属盘的直径稍小于所述电磁铁的内径。

    10、可选地,还包括调节机构,所述调节机构包括加速度传感器和控制器;所述加速度传感器用于采集所述第一安全壳与所述第二安全壳水平相对位移时的相对加速度;所述控制器分别与所述加速度传感器及所述变速箱连接,所述控制器用于根据所述加速度传感器采集得到的所述相对加速度的等效质量,控制所述变速箱的调整所述输入轴与所述输出轴的转速比。

    11、可选地,所述隔震支架包括底座、支撑座及一对立柱;所述底座水平设置;所述立柱竖直设于所述底座顶部,以于两根所述立柱之间形成所述减震空间;所述支撑座设于所述底座的顶部,且位于两根所述立柱之间,所述支撑座用于支撑核设施;所述一级安全壳设于两根所述立柱之间,并通过两个所述一级弹性支座分别与两根所述立柱连接,以使所述一级安全壳与所述隔震支架沿水平方向滑动配合;所述二级安全壳设于两根所述立柱的顶部,并通过两个所述二级弹性支座分别与两根所述立柱连接,以使二级安全壳与所述隔震支架沿水平方向滑动配合。

    12、可选地,所述底座的底部设有若干隔震支座;所述支撑座的底部通过若干弹性隔震支座与所述底座连接。

    13、本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:

    14、本发明提供的一种新型核电站减震结构,通过设置隔震支架,于隔震支架挖设减震空间,并将需要防护的核设施置于减震空间内,以对核设施进行基础的结构防护及抗震效果;在此基础上,通过设置一级安全壳和二级安全壳,于减震空间内部和外部分别对隔震支架进行双层封闭,进一步提升结构性能及防护性能;在此基础上,在水平地震波的作用下,不同刚度和质量的物体及结构之间会产生水平方向的相对位移,例如一级安全壳和二级安全壳之间也会产生水平方向的相对位移,通过设置惯容机构,设置其包括传动组件及飞轮,设置飞轮与二级安全壳转动连接,利用传动组件将一级安全壳与二级安全壳的相对水平位移转化为飞轮的转动量,从而利用该惯容机构进行转化储能,同时,由于转化过程中经过传动组件的传递,过程中必然产生能量损耗,继而必然逐渐降低一级安全壳与二级安全壳之间的相对位移,因此该惯容机构相当于将地震产生的能量进行了储存及消耗,从而有效消解地震能量,并且保证了隔震支架、一级安全壳及二级安全壳的结构性能和抗震性能;通过上述各特征的相互配合,使该新型核电站减震结构能够有效解决现有的隔震结构地震位移大、长周期地震敏感及外界冲击作用下核设施的安全性难以保障的问题。



    技术特征:

    1.一种新型核电站减震结构,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的新型核电站减震结构,其特征在于,所述一级安全壳(20)和所述二级安全壳(30)的滑动路径均为直线,且所述一级安全壳(20)与所述二级安全壳(30)的滑动路径平行设置。

    3.根据权利要求2所述的新型核电站减震结构,其特征在于,所述传动组件包括变速箱(41)和齿条(42);

    4.根据权利要求3所述的新型核电站减震结构,其特征在于,所述一级安全壳(20)的顶面设有规制壳(43),所述规制壳(43)的顶面开有条状的规制孔(431),所述齿条(42)设于所述规制壳(43)内,且与所述规制孔(431)平行;

    5.根据权利要求4所述的新型核电站减震结构,其特征在于,还包括阻尼机构,所述阻尼机构包括环状的电磁铁(50)及金属盘(51),所述金属盘(51)与所述飞轮(40)同轴贴合连接,所述电磁铁(50)同轴套设于所述金属盘(51)外,所述电磁铁(50)与所述二级安全壳(30)固定连接。

    6.根据权利要求5所述的新型核电站减震结构,其特征在于,所述二级安全壳(30)顶面挖设有嵌槽(31),所述嵌槽(31)与所述电磁铁(50)的外径匹配,所述电磁铁(50)嵌设于所述嵌槽(31)内。

    7.根据权利要求6所述的新型核电站减震结构,其特征在于,所述金属盘(51)的直径稍小于所述电磁铁(50)的内径。

    8.根据权利要求6所述的新型核电站减震结构,其特征在于,还包括调节机构,所述调节机构包括加速度传感器和控制器(61);

    9.根据权利要求1所述的新型核电站减震结构,其特征在于,所述隔震支架(10)包括底座(12)、支撑座(13)及一对立柱(14);

    10.根据权利要求9所述的新型核电站减震结构,其特征在于,所述底座(12)的底部设有若干隔震支座(121);


    技术总结
    本发明公开了一种新型核电站减震结构,包括隔震支架、一级安全壳、二级安全壳及惯容机构,隔震支架设有用于容纳并放置核设施的减震空间;一级安全壳水平盖设于核设施正上方,并位于减震空间内,一级安全壳与隔震支架沿水平方向滑动配合;二级安全壳水平盖设于减震空间顶部,并与隔震支架沿水平方向滑动配合;惯容机构包括传动组件及飞轮,飞轮水平设于二级安全壳的顶部,并与二级安全壳转动连接;传动组件设于一级安全壳的顶部,传动组件用于将一级安全壳与二级安全壳的相对水平位移转化为飞轮的转动量。其能够解决现有的隔震结构地震位移大、长周期地震敏感及外界冲击作用下核设施的安全性难以保障的问题。

    技术研发人员:侯钢领,谷宇,孙乐乐,顾生泉,左绍兵,储艳春,王振
    受保护的技术使用者:哈尔滨工程大学
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
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