[发明专利]一种基于势能的结构自旋转抗冲击层间隔震新型核电站

说明书

本发明属于核电站地震和冲击安全领域，具体公开了一种基于势能的结构自旋转抗冲击层间隔震新型核电站，包括核岛下部结构、核岛上部结构、层间隔震层、激励装置和核设备，所述层间隔震层连接在核岛下部结构和核岛上部结构之间，其包括隔震支座、滚轮轨道、滚轮轴、滚轮、弹簧拉杆、制动装置、冲击传感器、气孔和摩擦片；所述激励装置呈环形阵列分布在核岛上部结构的内壁上，且上下等间隔布设有多层，其包括底板、侧板、预拉弹簧、冲击质量块和释放控制系统。本发明将传统结构采用抵抗方法防止飞行器撞击破坏，更改为能量转换的方式防止飞行器撞击破坏，同时利用旋转使以飞机为代表的撞击偏转方向，降低冲击能向结构的传递。

技术领域

本发明涉及核电站地震和冲击安全领域，具体为一种基于势能的结构自旋转抗冲击层间隔震新型核电站。

背景技术

核能发电是清洁、高效、环保的能源之一，也是我国绿色能源重点发展方向。我国2021年《政府工作报告》中提到“在确保安全的前提下积极有序地发展核电”。“确保安全”是“积极有序”的前提，这主要是由于核电站事故会造成严重长期的环境污染、重大的经济损失、甚至严重的社会问题。显然，核电站安全是核能发电的关键问题。

核电站的安全性一直是核电站行业发展的重点。因此，核电站地震安全一直是国内外研究的重点。由于地震的复杂性和不确定性，当前科学技术很难准确地预测地震发生时间、地点、震级大小和频谱特征。日本学者河田章指出：即使利用最新的板块构造理论，也不能得到建筑结构设计所必须的抗震信息。谢礼立院士也指出：许多认为不可能发生强烈地震的区域，却发生了“意想不到的地震”。例如5.12汶川地震(M8.0)、3.11日本大地震(M9.0)等都超过了设计值。同时，新的潜在地震断层的产生也会影响核电站抗震安全。比如日本滨冈核电厂1号机组，受东海断层潜在的威胁，设计地震由0.45g提高至1.0g。由于发现Hos-Gri fault新断层，美国加州PGE的Diablo Canyon核电厂设计地震由0.4g提高到0.75g。同时，近十多年，在日本发生的与地震相关的核事故有：2005年8月16日女川核电站遭受超过设计S1级地震，停堆23个月；2007年3月25日志贺核电站遭受超过设计S1级地震，停堆14个月；同年，刈羽核电站遭受超过设计S2级地震，造成含有微量放射性物质的水泄漏，停堆24个月；2011年3月11日福岛核电站遭受9.0级3.11日本大地震，造成7级核事故。2011年8月23日美国东海岸发生5.8级地震，导致弗吉尼亚州附近12个核电站均有震感，造成震中附近的两座核反应堆停机。其中，北安娜核电站厂房水平方向和竖向振动的加速度均超出规范设计值，虽然没有导致核事故发生，导致厂房内部的墙体出现了裂缝，放射性废物储存罐也发生了滑移。传统核电站结构抗震安全与实际需求仍有较大差距。

结构被动隔震减震技术符合三代核电站非能动安全技术要求，是核电站结构地震安全的发展方向。基础隔震结构(Base Isolated Structure,BIS)具有技术成熟度高使用方便、有效地隔离地震能量向核岛上部结构输入、减小结构地震响应、降低结构地震破坏等优点，已经成功地应用到民用、交通、桥梁等领域。但由于基础隔震核电站面临核设备安全问题，核行业对BIS NPPs保持谨慎的态度。但由于BIS核电站面临关键问题：①BIS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；③BIS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；因此，核行业对BIS核电站采取了谨慎的态度。显然，研究BIS核电站面临的关键问题具有重要的研究价值。