CN103899104B - 体外预应力核安全壳 - Google Patents

Abstract

本发明提供的是一种体外预应力核安全壳。包括混凝土外罐，在所述混凝土外罐外设置预应力钢束网罩，所述预应力钢束网罩通过连接结构固定在混凝土外罐上。本发明在传统预应力混凝土安全壳的基础上，提出将体外预应力技术应用到预应力混凝土外罐，把传统的布置在混凝土外罐内部的预应力钢束布置在混凝土外罐体外。可以采用定期更换预应力钢束的办法解决预应力会随时间的延续损失问题。避免了事故条件下高温高压对预应力钢束的破坏和预应力松弛，在混凝土内罐失效的情况下仍能提供支撑作用，从而提高了承载力。当发生撞击事故时，预应力钢束网罩还具有保护混凝土外罐的功能，增加了混凝土外罐的安全性，延长了专业人员采取安全措施的时间。

Description

体外预应力核安全壳

技术领域

本发明涉及的是一种核安全壳结构，具体地说可使用于预应力混凝土安全壳。也可用于现有预应力混凝土安全壳的加固和改造。

背景技术

核电作为清洁、经济、安全的能源受到广泛应用，从长远来看，发展核电是改善能源结构，减少环境污染的重要途径。然而，核电站一旦遭到破坏，发生核泄漏，必然造成巨大的灾害。核安全壳结构作为核反应堆的最后一道安全屏障，对于核反应堆的核电性能安全具有重要作用，应该能承受极限事故引起的内压和温度骤增，能承受外来飞击物的撞击。我国目前运行的大型商用核电站均采用了预应力混凝土安全壳，预应力混凝土安全壳包括预应力混凝土外罐和钢衬里。预应力混凝土安全壳结构上的预应力系统由混凝土外罐内的三层预应力钢束构成，该预应力系统是核电站在发生泄漏事故时将放射性物质的散逸限制在容许水平内的重要保证。在传统预应力混凝土安全壳的服役期间，随着时间的延续，由于预应力损失的缘故，安全裕度将会有所下降。当事故发生时，高温高压也会造成预应力系统发生预应力松弛。此外，核安全壳的设计基准期由40年提高到60年，对预应力混凝土安全壳结构的性能也提出了更高的要求，所以需要进一步加强对在预应力混凝土安全壳结构上使用新一代预应力系统应用的研究。

体外预应力结构体系是后张预应力结构体系的重要分支之一，与传统的预应力筋布置于混凝土截面内的内预应力结构相对应，是指对布置于承载结构本体之外的钢索施加预应力所形成的预应力结构体系。体外预应力加固的方法20世纪40年代出自前苏联，主要用于工业厂房的加固维修，许多建筑的使用寿命因此得以延长。20世纪70年代末和80年代初，随着我国公路桥梁荷载吨位的增加，旧桥的承载能力已不能满足使用要求而需加强，体外预应力技术开始用于公路桥梁的加固，得到了很好的经济和社会效果。

经过近年来的发展与应用，体外预应力技术无论是在设计理论还是材料设备、施工工艺上都取得了一定的进展，其应用范围从早期的桥梁加固拓展到了建筑结构的加固改造和临时性预应力结构或施工临时性钢索。除此之外，体外预应力的应用范围也从单纯应用于混凝土结构拓展到了钢结构、木结构、砖石结构等。相对于在构件截面内布置钢筋的一般预应力结构而言，体外预应力结构具有预应力损失小，施工操作简化，便于检查受力筋腐蚀状况，便于调整张拉力和更换受力筋等优点。目前，没有文献报道体外预应力结构体系应用于核安全壳结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种预应力钢束能定期更换，提高承载力，增加混凝土外罐的安全性的体外预应力核安全壳。

本发明的目的是这样实现的：包括混凝土外罐，在所述混凝土外罐外设置预应力钢束网罩，所述预应力钢束网罩通过连接结构固定在混凝土外罐上。

本发明还可以包括：

1、所述连接结构包括均匀埋设于混凝土外罐中的预埋钢板、一端与预埋钢板连接的钢压杆、与钢压杆另一端连接的工字型连接件和将预应力钢束固定在工字型连接件上的索具。

2、同一工字型连接件上通过两个所述索具固定两束预应力钢束，一个索具位于工字型连接件的中间横梁上，另一个索具位于工字型连接件的一端部，两束预应力钢束相互垂直形成网状预应力钢束网罩。

本发明在传统预应力混凝土安全壳的基础上，提出将体外预应力技术应用到预应力混凝土外罐，把传统的布置在混凝土外罐内部的预应力钢束布置在混凝土外罐体外，从而提出一种新型核安全壳结构。

针对传统预应力混凝土安全壳结构正常使用情况下随时间延续造成的预应力损失，以及事故条件下抵御高温高压性能和防撞击性能差等缺点，本发明的优点在于：1）正常使用情况下，由于预应力会随时间的延续损失，可以采用定期更换预应力钢束的办法解决这一问题，该办法操作简单，易于实现。2）将预应力钢束体外放置，避免了事故条件下高温高压对预应力钢束的破坏和预应力松弛，在混凝土内罐失效的情况下仍能提供支撑作用，从而提高了承载力。3）当发生撞击事故时，预应力钢束网罩还具有保护混凝土外罐的功能，增加了混凝土外罐的安全性，延长了专业人员采取安全措施的时间。

附图说明

图1是预埋钢板、钢压杆与预应力钢筋网罩连接示意图；

图2a是钢压杆与预应力钢束连接详图，图2b是图2a的左视图；

图3是预应力网罩立面图；

图4是是预应力网罩俯视图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细的描述。

本发明的目的是提高预应力混凝土安全壳的安全性能。根据现代设计技术，提出采用体外预应力钢束网罩，通过预埋钢板、钢压杆和索具等实现了体外预应力钢束网罩与混凝土外罐连接，实现了具有承载力提高的体外预应力新型核安全壳结构。

本具体实施方案是根据核安全壳外罐的结构特点,在传统预应力混凝土外罐的基础上,采用预应力钢束网罩1结构，将预应力钢束5在混凝土外罐4体外布置。预应力钢束5通过预埋钢板2、钢压杆3和索具6等与混凝土外罐4连接。

该结构由传统的体内预应力混凝土结构变为体外预应力混凝土结构，其受力特征具有空间受力特点。该结构能够有效降低事故发生时高温对预应力钢束5造成的预应力松弛，且由于体外布置预应力钢束5，当预应力钢束5失效或不满足承载能力要求时，可对其进行更换。提出体外布置的预应力钢束5与混凝土外罐4之间通过预埋钢板2、钢压杆3和索具6等连接，加强了与混凝土外罐4的连接，能够共同抵御事故发生时高温、高压对安全壳整体结构造成的危害。

本发明提出将预应力钢束5在距离混凝土外罐4罐壁约半米处布置成网罩结构。对由多股钢绞线组成的预应力钢束5进行后张拉得到预应力。该网罩结构能够抵御外部冲击如飞机撞击等突发事故对核安全壳造成的危害。

施工时，首先对混凝土外罐4进行浇筑。在浇筑的同时，根据前期计算得到的设计位置和强度要求预埋钢板2，详见图1。在浇筑好的混凝土外罐4周围搭设脚手架，对钢束进行后张法张拉，并将张拉好的预应力钢束5在脚手架上分为水平和竖向两个方向分别固定位置。钢压杆3一端与预埋钢板2连接，另一端与工字型连接件7连接，均采用焊接连接技术。通过索具6和螺母8将预应力钢筋束5和工字型连接件7连接，详见图2a至图2b。连接时，水平方向的预应力钢束5均在靠近混凝土外罐4的一侧统一放置，竖直方向的预应力钢束5放置在外侧。为防止预应力钢束5和钢压杆3发生锈蚀，采用直接挤压PE材料包裹防护，可现场制作或直接购买成品使用。脚手架可随预应力钢筋网罩的施工进度拆除，或待施工结束后统一拆除。建成后的预应力钢束网罩1分为水平、竖向和穹顶三部分，水平方向360°全周长布置，详见图3、4。

Claims (2)

1.一种体外预应力核安全壳，包括混凝土外罐，其特征是：在所述混凝土外罐外设置预应力钢束网罩，所述预应力钢束网罩通过连接结构固定在混凝土外罐上，所述连接结构包括均匀埋设于混凝土外罐中的预埋钢板、一端与预埋钢板连接的钢压杆、与钢压杆另一端连接的工字型连接件和将预应力钢束固定在工字型连接件上的索具。

2.根据权利要求1所述的体外预应力核安全壳，其特征是：同一工字型连接件上通过两个所述索具固定两束预应力钢束，一个索具位于工字型连接件的中间横梁上，另一个索具位于工字型连接件的一端部，两束预应力钢束相互垂直形成网状预应力钢束网罩。