CN201546235U - 带闭锁功能的核电厂核岛结构基础隔震装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于核电厂核岛结构土建技术领域，具体是带闭锁功能的核电厂核岛结构基础隔震装置。目的是运用带闭锁装置的隔震垫的隔震效果来提升核电厂对超设计基准地震能力。本实用新型安装设置于下底板上的混凝土支座和核岛筏基板上底板之间，所述的基础隔震装置包括平行设置的隔震垫和闭锁装置，隔震垫为带铅芯的叠层橡胶垫；闭锁装置包括上下两个支撑部，上下两个支撑部的接合处分别是上连接孔板(1)和下连接孔板(2)，两者通过螺杆(3)连接在一起，在闭锁装置打开时，采用剪断螺杆的方式打开。本实用新型的优点是：能够提升核电厂对超设计基准地震能力的同时，通过设置阈值的调整，来最大限度地减少大位移所造成的风险。
Description
技术领域
本实用新型属于核电厂核岛结构土建技术领域，具体是核电厂核岛结构的土建隔震技术领域。
背景技术
八十年代初期，法国EDF在接到南非Koeberg核电厂及伊朗Karun河核电厂的设计订单时发现用户要求的设计基准地震SSE为0.3g，这已经超出EDF原先标准设计的基准地震0.2g的范围。出于各种因素的综合考虑，EDF在美国Argonne国立试验室等单位专家的支持下，决定在不改变EDF全套标准设计的前提下，只在核岛结构基础下采用加设隔震垫的方法以适应设计订单中高地震值的要求。
从法国核电厂基础隔震设计的效果看，(见“On the French NuclearIndustry Experience in the Design of seismic Isolation of Nuclear Power Plants”。Argonne National Laboratory，Illinois)设计后的地震输入荷载(加速度)虽能增加至原先的1.5倍，这是很成功的，但同时伴生的大位移可能会造成进出核岛的室外管线断裂，这是当时没有很好解决的隐患。
2007年7月16日，日本新泻县发生的6.8级地震导致震中附近的柏崎刈羽核电厂经受了超过原先设计基准(相当于SSE)1.5～2.0倍的实测地震，引起了世界各国的重大关注，看来今后核电厂址确实会发生超过规范原定的设计基准地震的可能。
对超过设计基准地震的考虑，核电工程设计惯用的手法是在不改动核岛结构和内部设施的原先全套标准设计前提下，只采用基础下设置隔震垫装置来提升核电厂超原先设计基准地震SSE大致为1.5～2.0倍的能力。
在传统的核岛基础隔震设计中，上部结构的地震荷载(加速度)虽能得到有效的降低，但同时却带来结构的地震位移的大幅增加，以致在原本非隔震设计中能安全承受的，发生概率又较高的中等规模地震事件下，因其位移高出同样非隔震基础10倍以上而引发多根进出核岛的室外管线在核岛连接处断裂，造成一系列中小次生事故，这是传统的核岛基础隔震设计中在减少地震荷载的同时必然带来的弊端。
对不设置闭锁装置的核岛结构基础隔震的传统设计而言，它对其超过原标准设计地震的大地震固然有降低荷载的隔震效果，但同时也由于隔震结构的基频降低，根据位移d＝a/ω2关系，导致高出原本同样的非隔震基础结构10倍以上大位移伴生而引发室外管线断裂造成的次生事故的风险。同时要指出这些次生事故并不单在大地震中发生而且也存在于厂址中等规模且发生概率更多的地震事件中。其中最严重的是那些第二代核电厂中的重要厂用水管线的断裂更会引发核安全事故。简单地说，传统的核岛结构基础的隔震设计同时带来较大的不利因素。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对今后的超设计基准地震的影响，在不改动核岛结构和内部设施全套的标准设计前提下，运用带闭锁装置的隔震垫的隔震效果来提升核电厂对超设计基准地震(大致为原设计基准的1.5～2.0倍)能力的同时，通过设置闭锁装置阈值的调整，来最大限度地减少大位移所造成的风险。
本实用新型是这样实现的：一种带闭锁功能的核电厂核岛结构基础隔震装置，其中，所述的基础隔震装置安装设置于下底板上的混凝土支座和核岛筏基板上底板之间，所述的基础隔震装置包括平行设置的隔震垫和闭锁装置，隔震垫为带铅芯的叠层橡胶垫；闭锁装置包括上下两个支撑部，上下两个支撑部的接合处分别是上连接孔板和下连接孔板，两者通过螺杆连接在一起，在闭锁装置打开时，采用剪断螺杆的方式打开。
如上所述的一种带闭锁功能的核电厂核岛结构基础隔震装置，其中，螺杆的数量为4个。
如上所述的一种带闭锁功能的核电厂核岛结构基础隔震装置，其中，所述的螺杆采用B级精制螺栓，并在螺栓的理论剪切面处预先加工刻槽。
本实用新型的优点是：
(1)本专利采用闭锁装置联合配置的设计思想正是针对传统的核岛结构基础光考虑设置隔震支座垫的不利因素。对于闭锁阈值的选定可以根据核电厂址的地震背景，在二个地震设计级别OBE(SL-1)及SSE(SL-2)之间任意调节。
(2)目前核电规范的抗震设计要求均是针对按SSE要求执行的。倘若闭锁阈值设定为核电厂址所确定的SSE值，那么采用本专利后在SSE这种万年一遇的低概率地震作用下仍处于闭锁状态，虽然基础底下多了一层隔震垫，但核岛结构的行为仍与原先不设置隔震垫时的常规设计一样，也不会有管线断裂的风险，全部符合现行设计规范的各种要求。此种情形设置隔震垫只是出于对核电厂今后地震安全的进一步考虑。
(3)本专利应用的主要目的是针对超过原先确定的设计基准地震事件的场合，核电厂结构基础隔震设计也会同时带来大位移的不利因素。采用本实用新型所述装置后，对于第三代以非能动理念设计的核电厂，由于没有属于安全级的重要厂用水***，即使有大位移造成管道断裂也决不会引发核安全事故，况且由于闭锁阈值已经排除了大部分发生概率较高的地震事件引发管道断裂的可能。因此应用本专利能达到最佳安全效果。
对第二代核电厂由于具有属于安全级的重要厂用水管线，采用本实用新型所述装置后对厂址发生极低概率的超设计基准地震，它能发挥隔震保全核岛安全大局的重任，此时部分管线断裂引发的次生事故已经是次要的影响了，而且在厂址发生概率较高的中等规模地震事件中由于被闭锁，不会产生传统隔震设计所带来的大位移，这就有效地降低了这种发生概率较高的次生事故风险水平。因此即使在第二代核电厂设计中应用本专利也能体现其减少管道断裂风险的实际效果。
附图说明
图1是带闭锁功能的核电厂核岛结构基础隔震装置结构示意图；
图2是闭锁装置示意图。
其中，1.上连接孔板、2.下连接孔板、3.螺杆、4.闭锁装置、5.上底板(原核岛筏基板)、6.下底板、7.隔震垫、8.混凝土支座。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的说明：
如图1所示，本实用新型是一种带闭锁功能的核电厂核岛结构基础隔震装置，其中，所述的基础隔震装置安装于设置于下底板上的混凝土支座和核岛筏基板上底板之间，所述的基础隔震装置包括隔震垫和闭锁装置，闭锁装置实现外界地震荷载达到其闭锁阈值后才自动打开，使隔震垫开始起到隔震作用；
对隔震垫产品，可以使用市面上的任意一种，优选的采用流行的带铅芯的叠层橡胶垫；而特设的配套闭锁装置，优选的决定闭锁装置采用剪断方式打开，使用此种方式是考虑到螺杆的剪断能适应水平地震的任意方向，如图2所示，闭锁装置包括上下两个支撑部，上下两个支撑部的接合处分别是上连接孔板1和下连接孔板2，两者通过螺杆3连接在一起，在闭锁装置打开时，采用剪断螺杆的方式打开；
螺杆的数量可考虑4个，而地震闭锁阀值可通过螺杆的直径调节。
在平时没有发生地震或者地震级别很低，闭锁装置不需要打开时，隔震垫不起隔震作用，而是起到固定支撑的作用。
核电厂核岛结构之所以考虑设置隔震基础，这是出于地震的环境已经超出其原先标准设计，而又不想轻易改动整个核岛包括土建结构尤其是内部众多核设施的全套标准设计时才考虑的一项技术措施。
如在传统的隔震支座设计中同时设置配套的闭锁装置，它只允许外界地震荷载(加速度)达到其闭锁阈值下自动打开后才起隔震作用，这就确保了基础隔震的效应只在极低概率的灾难性特大地震下才发挥其保全核岛安全大局的应有作用，此时某些进出核岛管线的断裂相比特大地震灾难已是次要的影响。而采用本专利的隔震基础在发生概率较高的中等规模地震事件中，由于隔震支座垫被锁闭而不会发生管道断裂的次生事故，从而也可最大限度的减少了管道断裂的风险。
值得提醒的是采用基础隔震，使上部结构的地震荷载(加速度)有效降低这是传统隔震设计的共识。降低的幅度目标则依赖于隔震垫产品的性能和隔震设计的合理权衡。在核电厂隔震设计中以保持多数重要核设施的原先抗震标准设计维持不变，并且只有处于地下室部分设施所作的抗震复核工作量较少为前提的统盘考虑才是最合适的准则，对隔震效果的确定不在本专利重点涉及，所提出的1.5～2.0倍隔震效果设定只是根据我们对核岛结构的隔震概念设计中选用的经验值仅供参考。本实用新型所述装置的效果主要是体现确保对位移的合理控制以减少管道断裂的风险，因为这是以往传统的隔震设计中尚未很好关注的领域。
位移的控制主要体现在闭锁阈值的选定。核岛的隔震设计主要运用在地震所考虑的环境已超过原先的标准设计限值时才考虑。对于所需考虑的地震加速度值大于核电原先标准设计限值，但原先标准设计限值又大于等于厂址设计基准地震SSE的情形，闭锁阈值以取厂址SSE值最为合适。但对原先标准设计地震限值小于厂址设计基准地震SSE的情形，闭锁阔值以取原标准设计地震限值为好。
上述的闭锁装置的打开可采用B级精制螺栓的剪断方式实现，为实现螺栓发生剪切破坏，必须使连接孔板足够厚，使其承压强度大于剪切强度。同时为确保打开阀值的精度，在采取上下连接孔板留有空隙不发生摩擦前提下，选用合适的螺栓直径并可通过在螺栓的理论剪切面处预先加工刻槽，然后经试验室取样做剪切试验验证。
Claims (3)
1.一种带闭锁功能的核电厂核岛结构基础隔震装置，其特征在于：所述的基础隔震装置安装设置于下底板上的混凝土支座和核岛筏基板上底板之间，所述的基础隔震装置包括平行设置的隔震垫和闭锁装置，隔震垫为带铅芯的叠层橡胶垫；闭锁装置包括上下两个支撑部，上下两个支撑部的接合处分别是上连接孔板(1)和下连接孔板(2)，两者通过螺杆(3)连接在一起，在闭锁装置打开时，采用剪断螺杆的方式打开。
2.如权利要求1所述的一种带闭锁功能的核电厂核岛结构基础隔震装置，其特征在于：螺杆(3)的数量为4个。
3.如权利要求1所述的一种带闭锁功能的核电厂核岛结构基础隔震装置，其特征在于：所述的螺杆(3)采用B级精制螺栓，并在螺栓(3)的理论剪切面处预先加工刻槽。
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