專利名稱:輔助蓄水型非能動雙層安全殼的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于核電領(lǐng)域的安全相關(guān)結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)，具體涉及一種雙層安全殼。
背景技術(shù)：
安全殼是核電廠最重要的安全結(jié)構(gòu)，其主要功能是在假想的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故后，承受內(nèi)壓，包容氣載放射性釋放物，并在正常運(yùn)行期間為反應(yīng)堆堆芯和冷卻劑系統(tǒng)提供屏障。同時，安全殼也是反應(yīng)堆的熱力邊界，具有將設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故后產(chǎn)生的熱量排入大氣、防止超壓的功能。
現(xiàn)有安全殼主要分為以下幾種類型帶鋼襯里的預(yù)應(yīng)力混凝土安全殼；由預(yù)應(yīng)力混凝土安全殼與普通混凝土安全殼共同組成的雙層安全殼；由鋼安全殼與鋼筋/預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土安全殼共同組成的雙層安全殼。我國的秦山一期便是采用自主設(shè)計(jì)的帶鋼襯里的預(yù)應(yīng)力混凝土安全殼。采用法國技術(shù)的EPR核電廠和采用俄羅斯技術(shù)的VVER核電廠采用 了由預(yù)應(yīng)力混凝土安全殼和普通混凝土安全殼組成的雙層安全殼。而目前正在大批量興建的AP1000核電廠，則是采用由鋼安全殼與鋼筋混凝土屏蔽廠房共同組成的雙層安全殼，該安全殼采用了非能動技術(shù)，具有更高的可靠性。
AP1000核電廠在基準(zhǔn)事故下的安全殼的非能動冷卻功能，是通過設(shè)在安全殼頂部的非能動安全殼冷卻水箱所儲水的噴淋來進(jìn)行的。相比以往的安全殼在熱力學(xué)性能上，這是一個顯著的進(jìn)步。但是也存在一定的問題另外AP1000的安全殼是通過屏蔽廠房頂部的非能動安全殼冷卻水箱所儲存的水的噴淋來進(jìn)行余熱排出，由于非能動安全殼冷卻水箱位于屏蔽廠房頂部，故而對屏蔽廠房的抗震性能造成了不利影響，而且其蓄水量十分有限；普通的安全殼通過專設(shè)的安全系統(tǒng)進(jìn)行余熱排出，而這些安全系統(tǒng)是需要動力驅(qū)動的，可靠性較低。
中國發(fā)明專利03143620. X提出了一種新型的沸水反應(yīng)堆安全殼，該專利對安全殼內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整，具有一定的創(chuàng)新性。但由于未對安全殼本身做出重大改進(jìn)，在余熱排出和防止超壓方面，未有顯著進(jìn)步。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種蓄水量大，具有良好的余熱排出性能，而且具有良好的抗震性能，同時在事故工況下不需外接能源支持的輔助蓄水型非能動雙層安全殼。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
一種輔助蓄水型非能動雙層安全殼，它包括固定在底板上的外側(cè)板，外側(cè)板內(nèi)相隔一定間隙設(shè)有鋼安全殼，該鋼安全殼固定在底板上，所述外側(cè)板頂端設(shè)有散熱頂蓋將鋼安全殼封蓋，所述的鋼安全殼和外側(cè)板之間設(shè)有環(huán)形的隔斷環(huán)板，該隔斷環(huán)板的內(nèi)側(cè)與鋼安全殼外壁固定連接，其外側(cè)與外側(cè)板的內(nèi)壁固定連接；在外側(cè)板上設(shè)有排水閥門，且排水閥門位于隔斷環(huán)板的水平位置上方，在外側(cè)板上設(shè)有進(jìn)水閥門，且進(jìn)水閥門位于排水閥門的上方；在外側(cè)板上設(shè)有排氣孔，且排氣孔位于隔斷環(huán)板的水平位置下方，在外側(cè)板上設(shè)有進(jìn)氣孔，且進(jìn)氣孔位于排氣孔下方；在外側(cè)板的外部一側(cè)設(shè)有下部水箱，下部水箱和鋼安全殼之間、隔斷環(huán)板的下方設(shè)有下部冷卻水導(dǎo)流系統(tǒng)，該下部冷卻水導(dǎo)流系統(tǒng)包括一端連接在下部水箱上的主導(dǎo)流管，該主導(dǎo)流管與下部水箱的連接處設(shè)有導(dǎo)流閥門，主導(dǎo)流管的另一端固定設(shè)有與其連通的分配環(huán)管，分配環(huán)管上設(shè)有與其連通的分支導(dǎo)流管，該分支導(dǎo)流管的管口處設(shè)有流量分配板，流量分配板的另一側(cè)則固定在鋼安全殼的外壁上。
在上述輔助蓄水型非能動雙層安全殼中在隔斷環(huán)板的上方、鋼安全殼和外側(cè)板之間固定設(shè)有上部縱向支撐肋，每相鄰兩根上部縱向支撐肋之間固定設(shè)有上部環(huán)向支撐肋；在隔斷環(huán)板下方、鋼安全殼和外側(cè)板之間的間隙內(nèi)固定安裝下部縱向支撐柱，下部縱向支撐柱上固定設(shè)有下部環(huán)向支撐肋。
在上述輔助蓄水型非能動雙層安全殼中所述上部縱向支撐肋下端固定在隔斷環(huán)板上，相對鋼安全殼中心以22. 5°間隔布置，下部縱向支撐柱下端固定在底板上，相對鋼安全殼中心以22. 5°間隔布置，下部環(huán)向支撐肋與鋼安全殼外壁之間設(shè)有間隙。在上述輔助蓄水型非能動雙層安全殼中所述隔斷環(huán)板上設(shè)有防水隔墊。
本發(fā)明的顯著效果在于本發(fā)明是通過水的熱對流的固有物理特性進(jìn)行余熱排出，因而事故工況下其可靠性更高，建造時通過調(diào)整鋼安全殼和外側(cè)板間的空隙大小來調(diào)整上部冷卻水蓄水量，而下部水箱位于安全殼一側(cè)，其蓄水量靈活調(diào)整，因而整個安全殼的蓄水量較大；由于下部冷卻水的質(zhì)量作用于與本發(fā)明相連的輔助廠房，而上部冷卻水的質(zhì)量是沿縱向平均分布的，所以抗震性能更加良好；即使下部冷卻水導(dǎo)流系統(tǒng)在事故工況下無法正常開啟，僅靠上部冷卻水的作用和鋼安全殼自身的導(dǎo)熱能力，也可以在很大程度上完成余熱排出功能；本發(fā)明中，下部冷卻水箱位于安全殼一側(cè)，操作人員易于到達(dá)(通過輔助廠房樓梯就可以到達(dá)，而AP1000的安全殼房頂部的非能動安全殼冷卻水箱很難在危急時刻到達(dá))，緊急情況下可以手動開啟下部冷卻水導(dǎo)流系統(tǒng)或者進(jìn)行應(yīng)急維修，可靠性更聞。
另外由于隔斷環(huán)板的設(shè)計(jì)，使得上部冷卻水位于隔斷環(huán)板之上的鋼安全殼外，相當(dāng)于在隔斷環(huán)板之上的鋼安全殼外施加了靜水壓力，從而在事故工況下鋼安全殼內(nèi)部壓力過大時，抵消部分內(nèi)壓，降低鋼安全殼在事故工況下的失效概率。同時，由于隔斷環(huán)板的設(shè)計(jì)，當(dāng)飛機(jī)撞擊外側(cè)板事故發(fā)生時，由于飛行高度的限制，一般會撞擊在隔斷環(huán)板以上的區(qū)域。隔斷環(huán)板以下的外側(cè)板受到撞擊的概率極小。如果隔斷環(huán)板以上的外側(cè)板被撞破，上部冷卻水會在重力作用下迅速從外側(cè)板的破口噴出，起到消防滅火的作用，可以降低飛機(jī)燃油爆炸等次生災(zāi)害發(fā)生的概率。在遭遇飛機(jī)撞擊后，即使上部冷卻水全部流出，下部冷卻水仍然可以工作一段時間，極大地提高了核電廠在飛機(jī)撞擊下的生存能力。


圖I為本發(fā)明提供的輔助蓄水型非能動雙層安全殼結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為下部冷卻水導(dǎo)流系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為下部縱向支撐柱和下部環(huán)向支撐肋位置示意圖；
圖中1.鋼安全殼；2.安全殼內(nèi)部結(jié)構(gòu)；3.外側(cè)板；4.散熱頂蓋；5.底板；6.防水隔墊注水閥門；8.排水閥門；9.上部冷卻水；10.隔斷環(huán)板；11.上部縱向支撐肋；12.上部環(huán)向支撐肋；13.下部水箱；14.下部冷卻水；15.下部冷卻水導(dǎo)流系統(tǒng)；16.下部縱向支撐柱；17.下部環(huán)向支撐肋；18.排氣孔；19.進(jìn)氣孔；20.導(dǎo)流閥門；21.主導(dǎo)流管；22.分配環(huán)管；23.分支導(dǎo)流管；24.流量分配板。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如圖I所示，在混凝土底板5上安裝封閉的鋼安全殼1，鋼安全殼I內(nèi)側(cè)底部是常規(guī)的安全殼內(nèi)部結(jié)構(gòu)2。所述鋼安全殼1，為兩端為橢球形封頭的圓柱筒。在距離鋼安全殼I的外側(cè)一定間隙的安裝有圓筒狀的外側(cè)板3，其內(nèi)部帶有不銹鋼襯里，并同樣安裝在底板5上。外側(cè)板3的頂端加蓋半橢球形的散熱頂蓋4，散熱頂蓋4上還開有一個煙 ，用于排出水蒸汽，該散熱頂蓋4的內(nèi)部同樣帶有不銹鋼襯里。如圖I所示，隔斷環(huán)板10位于鋼安全殼I和外側(cè)板3之間，隔斷環(huán)板10內(nèi)側(cè)與鋼安全殼I焊接，外側(cè)鉆出配筋孔，外側(cè)板3的鋼筋從這些配筋孔穿過，在澆注外側(cè)板混凝土后，可以將隔斷環(huán)板10牢固嵌固于外側(cè)板3。在隔斷環(huán)板10上放置有防水隔墊6，它由橡膠制成，其主要作用是防止上部冷卻水向下滲漏。在隔斷環(huán)板10水平位置以上的外側(cè)板3上開有注水閥門7和排水閥門8，且注水閥門7位于外側(cè)板3頂端，上部冷卻水9通過注水閥門7進(jìn)入，通過排水閥門8排出。在隔斷環(huán)板10水平下方O. 5m的外側(cè)板3上開有排氣孔18。排氣孔18下方開有進(jìn)氣孔19，進(jìn)氣孔19位于底板5上方Im的外側(cè)板3上。
如圖I和圖3所示，在隔斷環(huán)板10的上方、鋼安全殼I和外側(cè)板3之間的間隙內(nèi)固定安裝上部縱向支撐肋11，其下端固定焊接在隔斷環(huán)板10上。本實(shí)施例中上部縱向支撐肋11采用TW175X350X 12X 19型鋼，相對鋼安全殼I中心以22. 5。間隔布置，共16根。在每兩根相鄰的上部縱向支撐肋11之間焊接上部環(huán)向支撐肋12，它采用熱軋L140X12型鋼，其水平向是與鋼安全殼I同心的圓弧形，豎向間距3m。在隔斷環(huán)板10下方、鋼安全殼I和外側(cè)板3之間的間隙內(nèi)固定安裝下部縱向支撐柱16，其下端固定安裝在底板5上。在下部縱向支撐柱16上焊接下部環(huán)向支撐肋17，且下部環(huán)向支撐肋17與鋼安全殼I的外表面間距2cm，本實(shí)施例中，下部縱向支撐柱16采用TW175X350X 12X 19型鋼，相對鋼安全殼I中心以22. 5°間隔布置，共16根，下部環(huán)向支撐肋17采用熱軋L140X 12型鋼，其豎向間距3m，焊接于下部縱向支撐柱16上，主要作用是提高下部縱向支撐柱16的穩(wěn)定性。
本發(fā)明中的下部水箱13位于外側(cè)板3的外部一側(cè)，下部冷卻水14位于下部水箱13內(nèi)。在下部水箱13和鋼安全殼I之間，隔斷環(huán)板10的下方安裝有下部冷卻水導(dǎo)流系統(tǒng)15，用于將下部冷卻水14均勻引導(dǎo)至隔斷環(huán)板10下的鋼安全殼I外表面。該下部冷卻水導(dǎo)流系統(tǒng)15，包括連接在下部水箱13上的主導(dǎo)流管21，在主導(dǎo)流管21與下部水箱13連接的一端安裝導(dǎo)流閥門20，另一端固定安裝與其相通的分配環(huán)管22，分配環(huán)管22又與分支導(dǎo)流管23的一端連通，分支導(dǎo)流管23的另一端焊接流量分配板24的一側(cè)邊，流量分配板24的另一側(cè)邊焊接在鋼安全殼I外表面。本實(shí)施例中，分配環(huán)管22可焊接于下部縱向支撐柱16上，分支導(dǎo)流管23和流量分配板24位于每兩根下部縱向支撐柱16之間。本實(shí)施例中主導(dǎo)流管21、分配環(huán)管22、分支導(dǎo)流管23采用不銹鋼管制作。流量分配板24采用不銹鋼鍛制，其表面應(yīng)做波紋化處理，以控制水流速度。當(dāng)導(dǎo)流閥門20打開時，下部冷卻水14通過主導(dǎo)流管21流入分配環(huán)管22，然后流入分支導(dǎo)流管23，再通過分支導(dǎo)流管23進(jìn)入流量分配板24，隨后通過流量分配板24均勻淋灑在鋼安全殼I上。[0023]在事故工況下，鋼安全殼I上部的熱量會加熱上部冷卻水9，生成水蒸汽，水蒸汽上升過程中遇到散熱頂蓋4，部分水蒸汽遇到散熱頂蓋4的不銹鋼襯里后發(fā)生冷凝，冷凝生成的水會落入底板5、鋼安全殼I和外側(cè)板3之間，進(jìn)入下一個熱量循環(huán)。大部分?jǐn)y帶大量 熱量的水蒸汽則會通過其上的煙囪排出。與此同時，下部冷卻水14通過下部冷卻水導(dǎo)流系統(tǒng)15均勻淋灑在隔斷環(huán)板10之下的鋼安全殼I上，在其內(nèi)部熱量的作用下生成水蒸汽。含有大量熱量的水蒸汽會在下部進(jìn)氣孔19和下部排氣孔18之間的熱對流作用下快速排出，從而排出余熱。通過熱對流原理，本發(fā)明可以快速將事故工況下生成的余熱排入大氣中。
權(quán)利要求
1.一種輔助蓄水型非能動雙層安全殼，它包括固定在底板(5)上的外側(cè)板(3)，外側(cè)板(3)內(nèi)相隔一定間隙設(shè)有鋼安全殼(I)，該鋼安全殼(I)固定在底板(5)上，所述的外側(cè)板(3)頂端設(shè)有散熱頂蓋(4)將鋼安全殼(I)封蓋，其特征在于所述的鋼安全殼(I)和外側(cè)板⑶之間設(shè)有環(huán)形的隔斷環(huán)板(10)，該隔斷環(huán)板(10)的內(nèi)側(cè)與鋼安全殼⑴外壁固定連接，其外側(cè)與外側(cè)板⑶的內(nèi)壁固定連接；在外側(cè)板⑶上設(shè)有排水閥門(8)，且排水閥門(8)位于隔斷環(huán)板(10)的水平位置上方，在外側(cè)板(3)上設(shè)有進(jìn)水閥門(7)，且進(jìn)水閥門(X)位于排水閥門⑶的上方；在外側(cè)板(3)上設(shè)有排氣孔(18),且排氣孔(18)位于隔斷環(huán)板(10)的水平位置下方，在外側(cè)板(3)上設(shè)有進(jìn)氣孔(19)，且進(jìn)氣孔(19)位于排氣孔(18)下方；在外側(cè)板(3)的外部一側(cè)設(shè)有下部水箱(13)，下部水箱(13)和鋼安全殼(I)之間、隔斷環(huán)板(10)的下方設(shè)有下部冷卻水導(dǎo)流系統(tǒng)(15)，該下部冷卻水導(dǎo)流系統(tǒng)(15)包括一端連接在下部水箱(13)上的主導(dǎo)流管(21)，該主導(dǎo)流管(21)與下部水箱(13)的連接處設(shè)有導(dǎo)流閥門(20)，主導(dǎo)流管(21)的另一端固定設(shè)有與其連通的分配環(huán)管(22)，分配環(huán)管(22)上設(shè)有與其連通的分支導(dǎo)流管(23)，該分支導(dǎo)流管(23)的管口處設(shè)有流量分配板(24)，流量分配板(24)的另一側(cè)則固定在鋼安全殼(I)的外壁上。
2.如權(quán)利要求
I所述的輔助蓄水型非能動雙層安全殼，其特征在于在隔斷環(huán)板(10)的上方、鋼安全殼(I)和外側(cè)板(3)之間固定設(shè)有上部縱向支撐肋(11)，每相鄰兩根上部縱向支撐肋(11)之間固定設(shè)有上部環(huán)向支撐肋(12);在隔斷環(huán)板(10)下方、鋼安全殼(I)和外側(cè)板(3)之間的間隙內(nèi)固定安裝下部縱向支撐柱(16)，下部縱向支撐柱(16)上固定設(shè)有下部環(huán)向支撐肋(17)。
3.如權(quán)利要求
I或2所述的輔助蓄水型非能動雙層安全殼，其特征在于所述上部縱向支撐肋(11)下端固定在隔斷環(huán)板(10)上，相對鋼安全殼(I)中心以22. 5°間隔布置；下部縱向支撐柱(16)下端固定在底板(5)上，相對鋼安全殼(I)中心以22. 5°間隔布置，下部環(huán)向支撐肋(17)與鋼安全殼(I)外壁之間設(shè)有間隙。
4.如權(quán)利要求
I或2所述的輔助蓄水型非能動雙層安全殼，其特征在于所述隔斷環(huán)板(10)上設(shè)有防水隔墊(6)。
專利摘要
本發(fā)明涉及核電領(lǐng)域的安全相關(guān)結(jié)構(gòu)，具體公開了一種輔助蓄水型非能動雙層安全殼。它包括外側(cè)板和鋼安全殼，兩者之間為隔斷環(huán)板，外側(cè)板上設(shè)有排水閥門和進(jìn)水閥門；隔斷環(huán)板下方的外側(cè)板上設(shè)有排氣孔，進(jìn)氣孔位于排氣孔下方；在外側(cè)板的外部一側(cè)設(shè)有下部水箱，下部水箱和鋼安全殼之間、隔斷環(huán)板的下方設(shè)有下部冷卻水導(dǎo)流系統(tǒng)。本發(fā)明是通過水的熱對流的固有物理特性進(jìn)行余熱排出額，因而事故工況下其可靠性更高；蓄水量較大、抗震性能更加良好。另外由于隔斷環(huán)板的設(shè)計(jì)，在事故工況下鋼安全殼內(nèi)部壓力過大時，抵消部分內(nèi)壓，降低鋼安全殼在事故工況下的失效概率，同時提高了核電廠在飛機(jī)撞擊下的生存能力。
文檔編號G21C13/02GKCN102810337SQ201110148546
公開日2012年12月5日 申請日期2011年6月3日
發(fā)明者程書劍, 葛鴻輝, 夏祖諷, 黃小林, 王攀 申請人:上海核工程研究設(shè)計(jì)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan