双层安全壳核电站的基础隔震与三维减震结构的制作方法

本发明属于双层安全壳核电站减震技术领域，具体而言，涉及一种用于双层安全壳核电站的基础隔震与三维减震结构。本发明属于被动控制减震系统，符合动力学和机械原理，提高了相关结构及其设备的抗震安全性。

背景技术：

近年来，我国核电站建设水平不断提高，已经逐步发展到世界前列。由于核电站安全的重要性以及发生事故高昂的代价，要求我们综合各方面技术提高核电站基础建设的安全性，每个因素都至关重要缺一不可，特别是抗震安全性。

目前我国较先进的一批核电站项目均采用了双层安全壳的设计理念，采用双层安全壳，内层确保反应堆发生事故的情况下放射性物质不能外泄，外层抵抗外部撞击的损害，可以抵御类似商用大飞机的撞击，但由于地震的随机性，仍要采用先进的技术减小核电站的地震响应。

核电在结构位于同一场地，并且结构尺寸与地震相比属于小尺寸构件，可以假定核电站不用考虑地震空间差异性，将地震动分解为水平和竖向地震动，在水平和竖向地震动中，由此，地震容易对反应堆造成较严重的伤害。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种抗震性好，减震效果稳定，且可以有效将水平震动转化为竖向震动的用于双层安全壳核电站的基础隔震与三维减震结构。

根据本发明的用于双层安全壳核电站的基础隔震与三维减震结构，通过设置水平隔震支座和位移转向装置，使内安全壳相对地基沿水平方向位移以减弱、减小了地震作用力，且通过位移转向装置，将内安全壳的水平移动转化为竖向移动，可以通过该竖直移动形成竖向摩擦阻尼力，提供了内外壳结构的竖向阻尼，减小了内安全壳及其内部结构的竖向震动，减缓内安全壳的水平位移，使用于双层安全壳核电站的基础隔震与三维减震结构从水平两个方向和竖向一个方向产生三维的减震效果，可以实现了满足核电站特殊抗震安全要求，显著地提高了核电站结构的抗震安全性。

根据本发明的用于双层安全壳核电站的基础隔震与三维减震结构，包括内安全壳、外安全壳、堆芯支撑结构、堆芯结构、水平隔震支座、位移转向装置、竖向隔震支座、竖向阻尼器，所述外安全壳与地面固定连接，所述内安全壳与地基通过所述水平隔震支座连接，所述堆芯结构的承重构件与所述内安全壳的底板通过所述竖向隔震支座连接，所述堆芯结构的承重构件与所述内安全壳的侧壁通过所述竖向阻尼器连接，所述内安全壳与所述外安全壳之间通过位移转向装置连接。

根据本发明的用于双层安全壳核电站的基础隔震与三维减震结构，通过设置水平隔震支座和位移转向装置以及竖向隔震支座和竖向阻尼器，使用于双层安全壳核电站基础隔震与齿轮齿条竖向减震组合的三维减震结构用于双层安全壳核电站的基础隔震与三维减震结构从水平两个方向和竖向一个方向产生三维的减震效果，可以实现了满足核电站特殊抗震安全要求，显著地提高了核电站结构的抗震安全性。

根据本发明一个实施例的用于双层安全壳核电站的基础隔震与三维减震结构，所述水平隔震支座采用叠层橡胶支座，且所述水平隔震支座水平刚度小于竖直刚度，所述竖向隔震支座安装于所述内安全壳的底板与所述堆芯结构的承重构件之间，所述竖向隔震支座的水平刚度大于竖直刚度，所述竖向阻尼器安装于所述堆芯结构的支撑构件与所述内安全壳的侧壁之间。

根据本发明一个实施例的用于双层安全壳核电站的基础隔震与三维减震结构，所述位移转向装置包括与所述内安全壳相连的第一齿条和与所述外安全壳沿所述竖向滑动阻尼配合的第二齿条，所述第一齿条与所述第二齿条动力耦合连接，且在所述第一齿条沿水平运动时驱动所述第二齿条沿竖向相对于所述外安全壳滑动。

根据本发明一个实施例的用于双层安全壳核电站的基础隔震与三维减震结构，所述位移转向装置的所述第一齿条安装于所述内安全壳的外壁，且与所述内安全壳的上部相连。

根据本发明一个实施例的用于双层安全壳核电站的基础隔震与三维减震结构，所述外安全壳的内壁设有沿竖向的滑槽，所述位移转向装置的所述第二齿条安装于所述滑槽。

根据本发明一个实施例的用于双层安全壳核电站的基础隔震与三维减震结构，所述第一齿条沿横向延伸，且所述第一齿条的内端与所述内安全壳的外壁相连，所述第一齿条的外端与所述外安全壳的内壁间隔开，所述第二齿条沿竖向延伸，且所述第二齿条的内侧面设有齿，所述位移转向装置还包括：齿轮，所述齿轮啮合在所述第一齿条与所述第二齿条之间。

根据本发明一个实施例的用于双层安全壳核电站的基础隔震与三维减震结构，所述第一齿条设有第一位移传感器，所述第二齿条设有第二位移传感器；所述第一齿条设有第一温度传感器，所述第二齿条设有第二温度传感器。

根据本发明一个实施例的用于双层安全壳核电站的基础隔震与三维减震结构，所述位移转向装置为多个，多个所述位移转向装置沿所述内安全壳的周向间隔开布置。

根据本发明一个实施例的用于双层安全壳核电站的基础隔震与三维减震结构，所述内安全壳包括壳本体，所述位移转向装置与所述壳本体的上端相连。

根据本发明一个实施例的用于双层安全壳核电站的基础隔震与三维减震结构，所述内安全壳包括壳本体和调谐质量阻尼器，所述调谐质量阻尼器安装于所述壳本体的顶端，所述位移转向装置与所述调谐质量阻尼器相连。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的用于双层安全壳核电站的基础隔震与三维减震结构的结构示意图；

图2是根据本发明的实施例的位移转向装置(图1在a处的局部放大图)。

图3是根据本发明的另一个实施例的用于双层安全壳核电站的基础隔震与三维减震结构的结构示意图；

附图标记：

用于双层安全壳核电站的基础隔震与三维减震结构100；堆芯支撑结构200；堆芯结构300；地基400；

内安全壳11；壳本体111；调谐质量阻尼器112；外安全壳12；滑槽121；内安全壳底板13；

水平隔震支座21；竖向隔震支座22；竖向阻尼器23；阻尼滑块24；

第一位移传感器31；第二位移传感器32；第一温度传感器33；第二温度传感器34。

位移转向装置4；第一齿条41；第二齿条42；齿轮43

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了满足核电站结构和设备不允许出现地震破坏的要求，根据地震动三维震动(水平两个方向，竖向一个方向)的实际情况，发挥双层安全壳(外安全壳12、内安全壳11)的核电站的结构特性，本发明提出一种用于双层安全壳核电站的基础隔震与三维减震结构100。下面参考图1-图3描述根据本发明实施例的用于双层安全壳核电站的基础隔震与三维减震结构100。

如图1-图3所示，根据本发明一个实施例的用于双层安全壳核电站的基础隔震与三维减震结构100包括：内安全壳11、外安全壳12、水平隔震支座21、竖向隔震支座22、竖向阻尼器23和位移转向装置4。

如图1、图3所示，外安全壳12采用固接方式与地基400连接，外安全壳12罩设于内安全壳11，内安全壳11舍弃了传统的固接方式，安装于水平隔震支座21上，水平隔震支座采用橡胶隔震支座设置为隔震层，采用水平隔震支座21安装于地基400，且水平隔震支座21的水平刚度小于竖直刚度，以使内安全壳11与地基400的水平连接的刚度较小，使内安全壳11在地震时可以相对地基400水平方向移动，并形成内安全壳11与外安全壳21之间较大的水平相对位移。由于外安全壳12结构的结构刚度大，因而其地震水平位移小，而内安全壳11结构的结构刚度小，其地震水平位移大，因而内安全壳11和外安全壳12可以产生较大的水平位移差。具体地，内安全壳11及其内部结构采用水平隔震支座21进行基础隔震，隔离水平地震动向核电站结构和设备的传送能量。

具体地，水平隔震支座21可以使内安全壳11相对地基400沿水平方向震动的形式分散、减弱、疏导地震作用力，此时，水平隔震支座21的地震响应主要集中在基础隔震层，可以实现了隔离水平地震动，减小了内安全壳12及其内部结构的水平地震动。

在内安全壳11和外安全壳12之间布置位移转向装置，位移转向装置4为多个，多个位移转向装置4沿内安全壳11的周向间隔开布置。

如图1-图3所示，位移转向装置4包括：第一齿条41、第二齿条42和齿轮43，且第一齿条41上设置有第一温度传感器33、第一位移传感器31，第二齿条42上设置有第二温度传感器34和第二位移传感器32，外安全壳12的内壁设有沿竖向的滑槽121，第二齿条安装于滑槽121。

内安全壳11相对地基400沿水平方向移动时会带动第一齿条41沿水平方向移动，齿轮43啮合在第一齿条41与第二齿条42之间，第一齿条41可以带动齿轮43旋转，齿轮43转动以驱动第二齿条42移动，第二齿条42沿竖向延伸，齿轮43驱动第二齿条42沿竖向移动，进而完成将内安全壳11的水平移动转化为第二齿条42的竖向移动，通过该竖向移动形成竖向摩擦阻尼力，提供了内外壳结构的竖向阻尼，减小了内安全壳11及其内部结构的竖向震动。第一位移传感器31、第二位移传感器3、第一温度传感器33和第二温度传感器34对位移转向装置4处的位移和环境温度进行实时监控。

第二齿条42安装于滑槽121，由此，可以通过滑槽121与第二齿条42的配合实现第二齿条42相对外安全壳12的滑动配合，且该种配合结构简单，可靠性高，进而提升位移转向装置4的性能。可以在滑槽121与第二齿条42的接触面设防滑花纹，或者在滑槽121与第二齿条42的接触面设防滑涂层等途径增强滑槽121与第二齿条42间的滑动摩擦力，从而实现第二齿条42与外安全壳12的滑动阻尼配合。

如图1、图3所示，用于双层安全壳核电站的基础隔震与三维减震结构100还包括：内安全壳底板13、竖向隔震支座22和竖向阻尼器23。

内安全壳底板13的设置实现将内安全壳11安装在水平隔震支座21上，竖向隔震支座22的水平刚度大于竖直刚度，从而实现内安全壳11的竖向隔震，从而进一步减小内安全壳11的竖向震动；竖向阻尼器23可以防止堆芯支撑结构200与内安全壳11之间发生水平方向的相对位移而出现的磕碰等，对地震反应进行限制，进而起到保护与堆芯支撑结构200相连的堆芯结构300作用。

在一些实施例中，如图1所示，内安全壳11包括壳本体111，位移转向装置4与壳本体111的上端相连，在发生地震时，位移转向装置4与壳本体111的上端相连，从而使位移转向装置4吸收内安全壳11的水平振动，进而减轻内安全壳11的水平振动。

在另一些实施例中，如图3所示，内安全壳11包括壳本体111和调谐质量阻尼器112，调谐质量阻尼器112安装于壳本体111的顶端，位移转向装置4与调谐质量阻尼器112相连，在发生地震时，调谐阻尼器可以提供一个频率几乎相等，与结构运动方向相反的力，来部分抵消外界激励引起的结构响应，由此，调谐阻尼器可以通过自身相对内安全壳11提供相反方向的力，抵消部分内安全壳11的水平位移，位移转向装置4与调谐质量阻尼器112相连，从而使位移转向装置4吸收调谐质量阻尼器112的水平振动，进而减轻内安全壳11的水平振动。

在一些示例中，调谐质量阻尼器112可以为水箱，水箱内装有水，当发生地震时，水会由于内安全壳11的水平方向的振动在水箱内晃动，但由于水的惯性，水箱内的水可以提供一个与内安全壳11水平移动频率几乎相等，与内安全壳11运动方向相反的力，从而抵消部分内安全壳11受到的震动力。

根据上述说明，最终形成了使用于双层安全壳核电站的基础隔震与三维减震结构，从水平两个方向和竖向一个方向的减震设置实现了三维的减震效果，可以实现了满足核电站特殊抗震安全要求，显著地提高了核电站结构的抗震安全性。