CN110914920A - 具有保护性上部结构的核电站 - Google Patents

Abstract

本发明题为“具有保护性上部结构的核电站”。本发明提供了一种具有保护性上部结构(203)的核电站(101)。该上部结构包括被构造成覆盖安全壳结构中的核反应堆的第一端部区域(204)，与第一端部区域相对并被构造成覆盖冷却水泵房的第二端部区域(206)，以及在第一端部区域和第二端部区域之间并被构造成覆盖涡轮厅的中心区域(205)。该上部结构具有椭圆形的平面轮廓，该椭圆形在第一端部区域处的弯曲度大于在第二端部区域处的弯曲度。

Description

具有保护性上部结构的核电站

技术领域

本公开涉及具有保护性上部结构的核电站。

背景技术

核电站通常建在大型水体附近以供应其对冷却剂的需要。虽然一些核电站邻近河流，但大多数位于沿海位置。在这种情况下，有必要减轻由于过度波浪漫顶、极端潮汐、风暴潮、或甚至地震引发的海啸而引起的核电站水淹。

尽管通常尝试通过安装诸如防波堤的沿海防御措施来防止核电站的水淹，但如果发生足够极端的事件，这些沿海防御措施可能会很快被淹没并使核电站容易受损。

因此，需要其他方法来减轻水淹风险，同时继续提供必要水平的抗冲击性以防御恶意飞行器或陆地车辆撞击。

发明内容

本发明针对具有保护性上部结构的核电站。该电站邻近水体定位，该电站按距水体的距离的顺序包括冷却水泵房、涡轮厅和安全壳结构中的核反应堆。该电站还具有保护性上部结构，该保护性上部结构包括：被构造成覆盖安全壳结构的第一端部区域，与第一端部区域相对并被构造成覆盖冷却水泵房的第二端部区域，以及位于第一端部区域和第二端部区域之间并被构造成覆盖涡轮厅的中心区域。上部结构具有椭圆形的平面轮廓，该椭圆形在第一端部区域处的弯曲度大于在第二端部区域处的弯曲度。

具有椭圆形的平面轮廓的这种特定构型可以起作用以便当水在水淹事件中围绕上部结构流动时减小第一端部区域和第二端部区域之间的压差。

附图说明

现在将仅通过示例的方式参考附图来描述实施方案，附图仅为示意图并且未按比例绘制，并且在附图中：

图1示出了根据本发明的核电站的主要功能的框图；

图2示出了图1的核电站的透视图；

图3示出了在地平面处的图1的核电站的平面图；

图4示出了核电站的横向截面；和

图5示出了核电站的纵向截面。

具体实施方式

在图1中示出了核电站的主要功能的框图。在本示例中，总体上以101指示的核电站是小型模块化反应堆(SMR)。SMR小于常规核电站，并且是由异地制造的部件部分组装而成的。

如关于核电站的典型情况，将核电站101分成称为岛的若干不同部分。核反应堆102本身位于反应堆岛上的适当安全壳结构中，涡轮102位于涡轮岛上的厅中，并且冷却水泵房104位于冷却岛上。在实践中，核电站101以常规方式操作，其中来自反应堆102中的核裂变的热量产生蒸汽，该蒸汽根据朗肯循环而膨胀通过涡轮。蒸汽冷凝，然后作为水返回反应堆。与此结合，冷却水泵房将热量从涡轮级移除，该冷却水泵房将冷水传递到涡轮，在该涡轮处冷水吸收热量并返回冷却水泵房。来自涡轮的电力在被提供给电网之前由变压器系统105转换。

在图2中示出了核电站101的透视图。通常，核电站101邻近水体定位，在此示例中为海洋201，其由海岸线202划定边界。以这种方式，容易获得用于电站的冷却水。

然而，如前所述，由于极端的潮汐或海浪，伴随有这种位置中的核电站的水淹的风险。

因此，核电站101包括保护性上部结构203。在本实施方案中，保护性上部结构包括三个区域：第一端部区域204、中心区域205、以及在与第一端部区域相对的端部处的第二端部区域206。

如将参考图3至图5描述的，保护性上部结构203采用覆盖并保护图1中标识的三个岛（即核反应堆、涡轮厅和冷却水泵房）的形状和构型。首先，保护性上部结构203具有椭圆形的平面轮廓，其在第一端部区域204处的弯曲度大于在第二端部区域206处的弯曲度。如先前所述，可以预期，如果在源自海洋201的水淹事件中，水围绕保护性上部结构203流动时，则椭圆形轮廓将起作用以减小第一端部区域和第二端部区域之间的压差。

再次参考图2，核电站101还包括围绕由保护性上部结构203覆盖的三个岛的护堤207。在本示例中，护堤207是弧形形式的，包括间隙以允许车辆进入中心区210，如箭头V所指示。这允许将供应物引入到紧邻三个岛的核电站101中。在本实施方案中，至少在护堤的面向海岸线202的部分（在208处指示）中，护堤207具有相对于其外边缘210升高的内边缘209。如果发生源自海洋201的水淹事件，则可以预期，护堤将有助于使水围绕整个核电站201转向。

如将参考图3描述的，在本实施方案中，护堤207容纳用于核电站的各种辅助服务。

在图3中，在地平面处示出了核电站101的平面图。

如从图中可以看出，核电站101按距海洋201的距离的顺序包括冷却水泵房104（在本实施方案中示为具有伴随前舱301）、厅中的涡轮103、以及然后是处于其伴随安全壳结构中的反应堆102。保护性上部结构203覆盖发电站的这些部分。具体地，第一端部区域204覆盖反应堆102，中心区域205覆盖涡轮103，并且第二端部区域206覆盖冷却水泵房104（以及在所示实施方案中的前舱）。

如前所述，保护性上部结构203具有椭圆形的平面轮廓。椭圆形被构造成使得在第一端部区域204处的弯曲度大于在第二端部区域206处的弯曲度。在流体动力学方面，这有助于在潮汐浪或海啸沿箭头W的方向进入内陆时减小两个端部之间的压差。

此外，应当理解，护堤207的添加有助于减少将需要围绕保护性上部结构203流动的水的总量。

护堤207还用于提供体块以保护核电站101的各种辅助服务，诸如变压器系统105所位于的变压器化合物302、包括例如柴油发电机的备用发电系统303、以及乏燃料贮存库304。其他辅助服务305也可以位于护堤中，诸如控制室、办公室、车间、实验室等。

在图4中示出了反应堆岛的横向截面。

示出了核反应堆102，并且在本示例中，该反应堆延伸到地平面401下方。保护性上部结构203在横向截面中具有大体弧形的轮廓。对于保护性上部结构203的整个纵向范围采用弧形轮廓。以这种方式，对于任何纵向点，保护性上部结构203的横向截面形成拱形件以有助于结构完整性。

对于第一端部区域204，保护性上部结构203的横向轮廓是圆弧形的以有助于飞行器抗冲击性。在本示例中，第一端部区域204包括钢筋混凝土。以这种方式，保护了反应堆102免受恶意飞行器冲击。钢筋混凝土不仅可以吸收来自这种冲击的能量，而且此外还可以防止过度的振动引起结构破坏，例如在地震中。可以在构造期间使用标准原位技术，其中使用临时框架和外部蒙皮来形成所需的形状，或者使用永久性钢模板和现场混凝土填充物来构造第一端部区域204的钢筋混凝土结构。

可替代地，可以预期，在一个实施方案中，第一端部区域204可以由多个预制的钢筋混凝土部分构成。在一个示例中，这些部分是异地铸造并在构造施工期间接合的拱形件。在另一示例中，拱形件本身可以由多个钢筋混凝土面板组成，这些钢筋混凝土面板同样异地形成并接合在一起以形成第一端部区域204。

在替代性实施方案中，第一端部区域204可以在形成碰撞结构以吸收飞行器冲击的空间框架上由碳纤维面板或玻璃纤维增强聚合物面板制成。

就减轻空中攻击而言，分别覆盖涡轮和冷却水泵房的中心区域205和第二端部区域206具有较不繁琐的要求。

因此，在本实施方案中，中心区域205包括拱形门框架，该拱形门架具有附接到其的外壳。门框架可包括多个桁架，在特定实施方案中，这些桁架可具有连接它们以有助于稳定性的桁条。由于聚碳酸酯面板的重量较轻，外壳可以由聚碳酸酯面板制成，但可替代地，可以使用碳纤维或玻璃纤维增强的面板。

端部区域206可包括一个或多个钢框架桁架，其可能包括辅助柱以减小其跨度。外壳将再次附接到一个或多个桁架。外壳可以由碳纤维或玻璃纤维增强的面板形成，这是由于它们具有用于沿海防御的弹性，但可替代地，可以使用聚碳酸酯面板。

在图5中示出了保护性上部结构203下方的三个岛的纵向截面。

从图中可以看出，在本实施方案中，保护性上部结构203的第一端部区域204在纵向方向上也采用圆弧形轮廓。这再次是为了在发生冲击时提供足够的弹性。

中心区域205具有沿从第一端部区域到第二端部区域的方向渐缩的纵向轮廓。这有助于减小保护性上部结构的总表面积，并因此减小覆盖材料的量及其重量。

已经描述了各种示例，每个示例都以各种特征组合为特征。本领域技术人员将理解，除非明显相互排斥，否则任何特征可单独使用或与任何其他特征组合使用，并且本发明扩展到并包括本文所述的一个或多个特征的所有组合和子组合。

Claims (13)

1.一种邻近水体定位的核电站，所述电站按距所述水体的距离的顺序包括：

冷却水泵房，

涡轮厅，和

安全壳结构中的核反应堆；

所述核电站具有保护性上部结构，所述保护性上部结构包括：

第一端部区域，所述第一端部区域被构造成覆盖所述安全壳结构，

第二端部区域，所述第二端部区域与所述第一端部区域相对并被构造成覆盖所述冷却水泵房，和

中心区域，所述中心区域位于所述第一端部区域和所述第二端部区域之间并被构造成覆盖所述涡轮厅，

其中所述上部结构具有椭圆形的平面轮廓，所述椭圆形在所述第一端部区域处的弯曲度大于在所述第二端部区域处的弯曲度。

2.根据权利要求1所述的核电站，其中所述保护性上部结构具有弧形横向轮廓以便在横向方向上沿所述上部结构的任何点处形成拱形件。

3.根据前述权利要求中任一项所述的核电站，其中所述保护性上部结构的所述第一端部区域具有圆弧形纵向轮廓。

4.根据前述权利要求中任一项所述的核电站，其中所述保护性上部结构的所述中心区域具有沿从所述第一端部区域到所述第二端部区域的方向渐缩的纵向轮廓。

5.根据前述权利要求中任一项所述的核电站，其中所述保护性上部结构在所述第一端部区域处包括钢筋混凝土壳。

6.根据权利要求5所述的核电站，其中所述钢筋混凝土壳由彼此连接的多个钢筋混凝土拱形件形成。

7.根据任何权利要求6所述的核电站，其中所述钢筋混凝土拱形件由彼此连接的多个钢筋混凝土面板形成。

8.根据前述权利要求中任一项所述的核电站，其中所述保护性上部结构的所述中心区域包括拱形门框架，所述拱形门框架具有附接到其的外壳。

9.根据前述权利要求中任一项所述的核电站，其中所述保护性上部结构的所述第二端部区域包括一个或多个拱形桁架，所述拱形桁架具有附接到其的外壳。

10.根据权利要求8或9所述的核电站，其中所述外壳包括以下中的一者或多者：

聚碳酸酯面板；

碳纤维面板；

玻璃纤维增强面板。

11.根据权利要求1所述的核电站，还包括围绕所述电站的护堤。

12.根据权利要求11所述的核电站，其中所述护堤是弧形形式的，所述护堤的内边缘相对于所述护堤的外边缘升高。

13.根据权利要求12所述的核电站，其中所述护堤包含以下中的一者或多者：

备用发电设施；

变压器系统；

乏燃料贮存库。

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