[发明专利]小型核反应堆三维隔震结构

说明书

本发明涉及一种小型核反应堆三维隔震结构，地基基础和基础隔震底板之间设置有水平隔震支座，基础隔震底板与调频质量阻尼器子结构‑内安全壳之间设置有调频质量阻尼器支座，核反应堆支撑结构设置在调频质量阻尼器子结构内安全壳内，核反应堆支撑结构通过竖向隔震支座设置在基础隔震底板上，核反应堆支撑结构外围环向布置防止竖向倾覆构件，防止竖向倾覆构件与基础隔震底板固定连接，防止竖向倾覆构件和核反应堆支撑结构之间设置有水平同位构件，防止竖向倾覆构件和核反应堆支撑结构之间环向布置结构竖向阻尼构件。本发明结构竖向和水平隔震效果显著、抗震鲁棒性好、减震效果稳定，可以大幅度地提高了小型核反应堆核电站结构的抗震安全性。

技术领域

本发明涉及一种隔震结构，特别是一种小型核反应堆三维隔震结构。

背景技术

随着科技的进步、能源需求的增加和环境保护的日益重视，清洁高效的核能发电已经成为世界各国发展的重点。众所周知，核电站事故会造成严重的环境污染，惨重的经济损失和严峻的社会问题。在某种意义上讲，不允许核电站出现地震事故。由于地震的随机性和核电站系统的复杂性，核电站的抗震安全仍然面临巨大的挑战。

与常规火力发电不同，在地震作用下，核电站必须满足3个安全基本功能，分别是：1).具有安全停堆的基本功能，终止核裂变的发生，并且能够保持安全停堆状态。2).具有余热导出功能，在有效时效内冷却系统能够安全地冷却堆芯，防止堆芯高温熔化。3).具有包容密封的功能，在任何情况下，把放射性物质在安全壳屏蔽内，防止核辐射元素扩散。上述任何一个基本功能出现失效，都会导致核事故的产生。

与核安全基本功能对应，核电站结构应该满足特殊抗震要求有：1).安全停堆功能要求能将控制棒顺利插入堆芯，保证反应堆安全停止工作，这要求核设备及其支撑结构不能有较大的相对位移和相对加速度。2).为了保证余热导出功能，核电站设置了很多复杂的安全系统，这要求核电站设备和系统的地震应该控制在一定范围内，防止核系统破坏或功能失效。3).为了防止放射性物质扩散，保证包容密封的功能，在地震作用下核电站安全壳不允许出现裂缝。显然，核电站结构抗震要求与传统结构有很大差别。在地震作用下，普通建筑允许结构处于塑性阶段，甚至局部破坏。由于要满足核电站结构的特殊抗震要求，核电站结构地震响应应该控制在一定范围内。

采用具有非能动特点的建筑技术，例如基础隔震技术(Base Isolation System,BIS)和调频质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)等被动减震技术，符合非能动的安全技术和设计理念。基础隔震技术，取得了显著的研究成果，有效地提高了核电站的抗震性能。TMD技术与基础隔震技术一样已经具有坚实的减震理论基础和成熟的技术，并且在建筑、机械和交通等领域有着成功的应用，取得了良好的减震效果。但还没有TMD技术单独或者组合地应用到核电站。而核电站的隔震系统研究以水平隔震为主，没有单独针对竖向隔震系统进行系统的研究、解决措施、以及相应的优化结构。

国际原子能机构(IAEA)将小型核反应堆定义为发电功率小于300兆瓦的核反应堆动力装置，简称小型堆。发电功率在300-600兆瓦间的被定义为中型反应堆，两者可以统称为中小型核反应堆，英文简称SMR(Smalland Medium-sized Reactors)。随着全球核电发展，越来越多的国家开始关注小型堆的应用。IAEA表示，将鼓励发展和利用安全、可靠、经济上可行的中小型反应堆。事实上，小型堆得到国际重视和集中研发始于本世纪初期，在上世纪五六十年代，中小型堆的运用已经开始了。其间，除了早期的研究实验堆以及标准的核电站以外，还建造了数百台的小型堆。可以说，小型堆的研发和建设已经积累了大量的工程技术经验。但是，小型堆核电站大多数采用传统抗震结构。

本发明针对核电站不允许在地震作用下出现核电站结构和设备出现破坏的特殊抗震要求，在传统的基础隔震—调频质量阻尼器(BIS-TMD)混合减震技术基础上，提出了水平隔震与竖向隔震兼顾，充分发挥了BIS-TMD技术的优势，采用了竖向隔震技术和防止竖向位移过大导致的倾覆破坏，实现了竖向三维隔震效果突出、抗震鲁棒性好、减震效果稳定，并且满足了核电站特殊抗震要求的三维隔震系统。