[发明专利]反应堆单侧钢板超高性能混凝土单层安全壳及其施工方法

说明书

本发明提出一种单侧钢板超高性能混凝土单层安全壳，属于核电工程结构技术领域。本安全壳结构包括筒身和穹顶，皆采用单内侧钢板超高性能混凝土结构，在钢板外表面通过焊接均匀固定多个呈斜交或正交排列T型加劲肋、栓钉和抗剪筋，T型加劲肋腹板可采用实腹或空腹，抗剪筋通过设在其顶部的直螺纹锚固板与安全壳墙体外侧的钢筋网的双向钢筋交点进行固定。穹顶考虑永临结合预留孔设计，盖板和开孔处通过环型法兰及高强螺栓进行连接和拆卸。安全壳采用模块化设计建造方法，单侧钢板及T型加劲肋可代替部分超高性能混凝土浇筑模板。采用本发明可保证安全壳内承压和密封要求，防外部事件和大飞机撞击，且具有显著的工程经济性。

技术领域

本发明涉及一种反应堆单侧钢板超高性能混凝土单层安全壳及其施工方法，属于核电结构工程技术领域。

背景技术

安全壳是核电厂中极其重要的结构，反应堆、压力容器、蒸发器、安全级管道都在安全壳中，它属于核电厂第三道安全屏障。安全壳是核安全相关结构，属于抗震I类构件，要考虑安全壳内一回路事故工况下温升和内压下的承压和密封性，也要考虑抵御大型商用飞机撞击及其他外部事件作用。

常用的核电厂安全壳都是双层壳体结构，内壳采用纯钢壳或者预应力混凝土壳体以保证承受内压和密封性，避免放射性外泄；外壳通常采用较厚截面的钢筋混凝土壳体以抵御大飞机撞击作用，双层安全壳之间留出一定距离以保证外壳在飞机撞击产生破坏和变形时不至于影响到内部安全级设备和系统。但是双壳造价高昂，且工艺复杂，施工过程缓慢，极大的拖累了建造工期和工程经济性。因此，亟须提出一种高性能的单层安全壳结构形式，以解决上述问题，且安全功能不能降低，即既要保证事故内压下密封，也要保证正常工作压力下混凝土不开裂，同时还要保证飞机撞击时不对内部核级管道和设备产生影响。

超高性能混凝土(即UHPC)具有超高的抗压、抗拉强度、韧性、可靠性、耐久性等优点，在重要性极高的核电安全壳结构中采用超高性能混凝土作为普通混凝土替代物，与单侧钢板形成整体，即单侧钢板超高性能混凝土结构(即HSUHPC)，可大大提高安全壳结构的可靠性、耐久性、承压密封性、抗冲击性能及抗震性能。

同时由于核电大件设备多且到场时间往往不一致，且施工期间设备安装对内部环境要求较高，须满足安全壳临时的密封性和壳内的清洁区要求，后续大件设备也存在寿期内检修和更换问题。因此，也亟须对安全壳穹顶提出一种永临结合开孔设计。

发明内容

本发明的目的是提出一种反应堆单侧钢板超高性能混凝土单层安全壳及其施工方法，以克服已有技术的缺点，使安全壳的安全功能不能降低，即保证事故内压下密封，也保证正常工作压力下混凝土不开裂，同时还要保证飞机撞击时不对内部核级管道和设备产生影响。

本发明提出的单侧钢板超高性能混凝土单层安全壳，由下部的筒身部分和上部的穹顶部分组成，筒身和穹顶采用单侧钢板超高性能混凝土结构；所述的钢板设在安全壳内侧，呈斜交或正交网格状排布的T型加劲肋、栓钉和抗剪筋均布于钢板上，T型加劲肋腹板可采用实腹或空腹，T型加劲肋、栓钉和抗剪筋分别与钢板焊接固定；抗剪筋通过设在抗剪筋顶部的直螺纹锚固板与安全壳墙体外侧的钢筋网的双向钢筋交点进行固定；穹顶上开有预留孔，单侧钢板超高性能混凝土单层安全壳固定的地基上。

上述单侧钢板超高性能混凝土单层安全壳中，预留孔的工装由加强环、盖板、高强螺栓、环型法兰、加劲的肋板、柔性密封材料和可拆卸拉索组成；所述的加强环与穹顶相对固定，加强环突出于穹顶顶面；所述的盖板的外表面和加强环的内表面分别加工有上下台阶，通过盖板外表面和加强环内表面的上下台阶，盖板固定在加强环内，环型法兰置于加强环和盖板的顶部，并通过高强螺栓保证加强环和盖板的相对固定，加强环与盖板的接触面之间设有柔性密封材料，加强环与穹顶之间设有加劲的肋板，盖板与穹顶之间设有可拆卸拉索。

本发明提出的单侧钢板超高性能混凝土单层安全壳的施工方法，包括以下步骤：