CN113978616A - 一种核动力船舶反应堆舱嵌入式舱盖 - Google Patents

一种核动力船舶反应堆舱嵌入式舱盖 Download PDF

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Abstract

本发明涉及核动力船舶设计领域，具体公开了一种核动力船舶反应堆舱嵌入式舱盖，其中外侧加厚盖板设于外侧盖板的边缘位置，内侧盖板和外侧加厚盖板分别与舱盖围壁板焊接相连，围成舱盖空腔结构；外侧加厚盖板的边沿凸出舱盖围壁板的外侧；与舱盖配套的反应堆舱围壁结构，与舱盖结构相似，在与舱盖扣合处加工有下凹挡边，与舱盖外侧加厚盖板的凸出边沿匹配扣合；舱盖与反应堆舱围壁结构采取螺栓连接，螺栓依次旋入外侧加厚盖板上的螺栓孔和下凹挡边上的螺栓孔。本发明舱盖采取嵌入式，不影响舱顶的人员通行和设备设施移动以及开舱前叠加于反应堆舱上方的屏蔽罩体等落位固定和安装。

Description

一种核动力船舶反应堆舱嵌入式舱盖
技术领域
本发明属于核动力船舶设计领域，具体涉及一种核动力船舶反应堆舱嵌入式舱盖。
背景技术
核动力船舶的反应堆舱设计通常除了需要考虑船舶结构常规设计要求之外，还需考虑防止放射性物质、射线等泄露以及反应堆发生事故时产生的内部高温高压工况。因此核动力船舶的反应堆舱通常由耐辐射耐高温的结构内围壁、辐射屏蔽层、围壁及屏蔽支撑结构、安全壳等组成；又由于反应堆舱的检修、维护、装卸料需求，必须在反应堆舱的周界上开设相应的通道，这些通向反应堆舱的相关通道(以舱盖、舱门等形式体现)也应当具备相应的设计要求。
目前国内尚没有相关的适用于水面核动力船舶反应堆舱的舱盖设计或应用案例，因此，如何设计一型具备辐射屏蔽、耐压、耐高温特性且具备可操作性的舱盖是值得本领域技术人员研究和解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种核动力船舶反应堆舱嵌入式舱盖，以适应人员进出、装卸料、反应堆舱设备安装和拆卸等需求。
本发明的技术方案如下：
一种核动力船舶反应堆舱嵌入式舱盖，包括内侧盖板、舱盖屏蔽层、舱盖中间支撑结构、舱盖围壁板、舱盖屏蔽材卡板、外侧盖板、外侧加厚盖板；
所述的外侧加厚盖板设于外侧盖板的边缘位置，两者通过焊缝焊接相连；
所述的内侧盖板和外侧加厚盖板分别与舱盖围壁板焊接相连，围成舱盖空腔结构；
所述外侧加厚盖板的边沿凸出舱盖围壁板的外侧；
在所述外侧加厚盖板的边沿处等间隔加工有螺栓孔；
在所述舱盖空腔结构的内部设有舱盖中间支撑结构、舱盖屏蔽材卡板；
所述的舱盖中间支撑结构焊接在内侧盖板和外侧盖板、以及内侧盖板和外侧加厚盖板之间；
所述的舱盖屏蔽材卡板焊接在舱盖围壁板上、与内侧盖板平行；
在所述的舱盖屏蔽材卡板与内侧盖板之间填充有舱盖屏蔽层；
与舱盖配套的反应堆舱围壁结构，与舱盖结构相似，在与舱盖扣合处加工有下凹挡边，与舱盖外侧加厚盖板的凸出边沿匹配扣合；
在下凹挡边上加工有螺栓孔；
所述的舱盖与反应堆舱围壁结构采取螺栓连接，螺栓依次旋入外侧加厚盖板上的螺栓孔和下凹挡边上的螺栓孔。
在所述外侧加厚盖板的内边沿上设有盖板垫板，位于舱盖围壁板的外侧；在所述的盖板垫板上加工有螺栓孔；
舱盖与反应堆舱围壁结构连接时，螺栓依次旋入外侧加厚盖板上的螺栓孔、盖板垫板上的螺栓孔和下凹挡边上的螺栓孔。
在所述盖板垫板上的螺栓孔两侧加工有两道凹槽，嵌入水密橡胶条。
所述的水密橡胶条采用耐辐照橡胶材料。
所述下凹挡边的盖框垂直焊接在堆舱外壁上，盖框底板垂直焊接在盖框与堆舱围壁板之间、且与堆舱外壁平行；
在所述的盖框底板上加工螺栓孔，固定垫片焊接在盖框底板的螺栓孔下方。
在所述的外侧盖板上设有吊耳。
所述吊耳对应的外侧盖板反面设有舱盖中间支撑结构。
所述的内侧盖板与外侧加厚盖板相互平行，舱盖围壁板与内侧盖板相互垂直。
所述外侧盖板的厚度不小于外侧加厚盖板厚度的1/2。
所述的舱盖中间支撑结构与内侧盖板垂直。
所述的舱盖中间支撑结构为支撑板材或加强筋。
所述舱盖屏蔽层的材料为铅板、含硼聚乙烯或二者的组合。
所述的反应堆舱围壁结构由堆舱外壁、堆舱内壁、堆舱屏蔽层、堆舱中间支撑结构、堆舱屏蔽材卡板、堆舱围壁板、下凹挡边组成；
其中堆舱外壁、堆舱内壁以及堆舱围壁板相互焊接围成反应堆舱围壁空腔结构，堆舱中间支撑结构焊接在堆舱外壁和堆舱内壁之间，堆舱屏蔽材卡板焊接在堆舱围壁板上；在所述的堆舱屏蔽材卡板与堆舱内壁之间填充有堆舱屏蔽层。
所述的堆舱中间支撑结构与堆舱内壁垂直，堆舱屏蔽材卡板与堆舱内壁平行。
本发明的显著效果在于：
本发明可广泛适用于核动力船舶的反应堆舱顶部通道舱盖设计，并为所有基于船舶反应堆舱与外界的通道相关设计提供新的方法和依据。
1)本发明舱盖具备与堆舱结构相当的耐高温耐高压能力；
2)本发明舱盖在关闭状态下具备屏蔽辐射的能力；
3)本发明舱盖采取嵌入式，不影响舱顶的人员通行和设备设施移动以及开舱前叠加于反应堆舱上方的屏蔽罩体等落位固定和安装。
附图说明
图1为舱盖俯视图；
图2为图1中A-A向嵌入式舱盖安装示意图；
图3为围壁结构及舱盖分割示意图；
图4为围壁结构及舱盖连接节点图。
图中：1.内侧盖板；2.舱盖屏蔽层；3.舱盖中间支撑结构；4.舱盖围壁板；5.舱盖屏蔽材卡板；6.外侧盖板；7.外侧加厚盖板；8.盖板垫板；9.水密橡胶条；10.吊耳；11.堆舱内壁；12.堆舱屏蔽层；13.堆舱中间支撑结构；14.堆舱屏蔽材卡板；15.堆舱围壁板；16.盖框；17.盖框底板；18.固定垫片；19.螺栓；20.焊缝。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1～3所示的一种核动力船舶反应堆舱嵌入式舱盖，为双壳腔体结构，其具体形状由使用需求决定，通常为矩形、圆形或腰圆形；其组成构件包括内侧盖板1、舱盖屏蔽层2、舱盖中间支撑结构3、舱盖围壁板4、舱盖屏蔽材卡板5、外侧盖板6、外侧加厚盖板7、盖板垫板8、水密橡胶条9、吊耳10。
所述的外侧加厚盖板7设于外侧盖板6的边缘位置，两者通过焊缝20焊接相连。所述外侧盖板6的材料为普通钢材，外侧盖板6的厚度不小于外侧加厚盖板7厚度的1/2。所述的外侧加厚盖板7能够为承压的舱盖整体提供足够的支撑。
所述的内侧盖板1和外侧加厚盖板7分别与舱盖围壁板4焊接相连，围成舱盖空腔结构。其中，内侧盖板1与外侧加厚盖板7相互平行，舱盖围壁板4与内侧盖板1相互垂直，外侧加厚盖板7的边沿凸出舱盖围壁板4的外侧。在所述外侧加厚盖板7的边沿处等间隔加工有螺栓孔，所述舱盖围壁板4的设计强度至少高于舱盖中间支撑结构3的结构强度。
在所述舱盖空腔结构的内部设有舱盖中间支撑结构3、舱盖屏蔽材卡板5。其中舱盖中间支撑结构3焊接在内侧盖板1和外侧盖板6、以及内侧盖板1和外侧加厚盖板7之间，舱盖中间支撑结构3与内侧盖板1垂直。所述的舱盖屏蔽材卡板5焊接在舱盖围壁板4上、与内侧盖板1平行。所述的舱盖中间支撑结构3为支撑板材或加强筋。在所述的舱盖屏蔽材卡板5与内侧盖板1之间填充有舱盖屏蔽层2，舱盖屏蔽层2的材料可选用但不限于铅板、含硼聚乙烯或二者的组合。
所述的盖板垫板8设于外侧加厚盖板7的内边沿上，位于舱盖围壁板4的外侧。所述的盖板垫板8采用钢材，厚度与螺栓19的镗孔深度匹配。在所述的盖板垫板8上加工有两道凹槽，用于嵌入水密橡胶条9，在两道凹槽之间等间隔加工有螺栓孔。所述的水密橡胶条9采用耐辐照橡胶材料。
所述的吊耳10设于外侧盖板6上，并尽可能确保其对应的外侧盖板6反面设有舱盖中间支撑结构3，以保证充分的起吊能力，并留有应对突发事件的设计裕量。
与舱盖配套的反应堆舱围壁结构，与舱盖结构相似，由堆舱外壁、堆舱内壁11、堆舱屏蔽层12、堆舱中间支撑结构13、堆舱屏蔽材卡板14、堆舱围壁板15、下凹挡边组成。其中堆舱外壁、堆舱内壁11以及堆舱围壁板15相互焊接围成反应堆舱围壁空腔结构，堆舱中间支撑结构13焊接在堆舱外壁和堆舱内壁11之间、与堆舱内壁11垂直，堆舱屏蔽材卡板14焊接在堆舱围壁板15上、与堆舱内壁11平行。在所述的堆舱屏蔽材卡板14与堆舱内壁11之间填充有堆舱屏蔽层12。在反应堆舱围壁结构与舱盖扣合处加工有下凹挡边，与舱盖外侧加厚盖板7的凸出边沿匹配扣合。所述下凹挡边的盖框16垂直焊接在堆舱外壁上，盖框底板17垂直焊接在盖框16与堆舱围壁板15之间、且与堆舱外壁平行。在所述的盖框底板17上加工螺栓孔。
如图4所示，所述的舱盖与反应堆舱围壁结构采取螺栓19连接，螺栓19依次旋入外侧加厚盖板7上的螺栓孔、盖板垫板8上的螺栓孔和盖框底板17上的螺栓孔，固定垫片18焊接在盖框底板17的螺栓孔下方。附图中所示螺栓19的布置仅为示例，其数量和间距应由实际使用需求和载荷计算确定。
所述的内侧盖板1与堆舱内壁11具有相同的材料等级和板厚，以确保舱盖具备与堆舱结构相当的耐高温耐高压能力。
所述的舱盖屏蔽层2与堆舱屏蔽层12具有相同的材质与厚度，以确保舱盖在关闭状态下的辐射屏蔽能力与堆舱结构设计相当。
所述的舱盖围壁板4优先但不必强制要求与堆舱围壁板15具有相同的材质。
所述的舱盖屏蔽材卡板5与堆舱屏蔽材卡板14具有相同的材质、板厚以及安装工艺，以确保舱盖屏蔽层2和堆舱屏蔽层12安装妥当，不至因松动或脱落导致屏蔽减弱或失效。
所述的舱盖中间支撑结构3与堆舱中间支撑结构13具有相同材质、厚度以及布置形式，以确保其结构强度及耐高温能力与堆舱结构设计相当。
所述的堆舱围壁板15与堆舱内壁11具有相同的材料等级，以确保在处于换料期间具备与堆舱内壁11相当的耐高温耐高压能力。
所述的盖框16和盖框底板17能够为螺栓19的紧固提供充分的支撑。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (14)

1.一种核动力船舶反应堆舱嵌入式舱盖，其特征在于：包括内侧盖板(1)、舱盖屏蔽层(2)、舱盖中间支撑结构(3)、舱盖围壁板(4)、舱盖屏蔽材卡板(5)、外侧盖板(6)、外侧加厚盖板(7)；
所述的外侧加厚盖板(7)设于外侧盖板(6)的边缘位置，两者通过焊缝焊接相连；
所述的内侧盖板(1)和外侧加厚盖板(7)分别与舱盖围壁板(4)焊接相连，围成舱盖空腔结构；
所述外侧加厚盖板(7)的边沿凸出舱盖围壁板(4)的外侧；
在所述外侧加厚盖板(7)的边沿处等间隔加工有螺栓孔；
在所述舱盖空腔结构的内部设有舱盖中间支撑结构(3)、舱盖屏蔽材卡板(5)；
所述的舱盖中间支撑结构(3)焊接在内侧盖板(1)和外侧盖板(6)、以及内侧盖板(1)和外侧加厚盖板(7)之间；
所述的舱盖屏蔽材卡板(5)焊接在舱盖围壁板(4)上、与内侧盖板(1)平行；
在所述的舱盖屏蔽材卡板(5)与内侧盖板(1)之间填充有舱盖屏蔽层(2)；
与舱盖配套的反应堆舱围壁结构，与舱盖结构相似，在与舱盖扣合处加工有下凹挡边，与舱盖外侧加厚盖板(7)的凸出边沿匹配扣合；
在下凹挡边上加工有螺栓孔；
所述的舱盖与反应堆舱围壁结构采取螺栓(19)连接，螺栓(19)依次旋入外侧加厚盖板(7)上的螺栓孔和下凹挡边上的螺栓孔。
2.如权利要求1所述的一种核动力船舶反应堆舱嵌入式舱盖，其特征在于：在所述外侧加厚盖板(7)的内边沿上设有盖板垫板(8)，位于舱盖围壁板(4)的外侧；在所述的盖板垫板(8)上加工有螺栓孔；
舱盖与反应堆舱围壁结构连接时，螺栓(19)依次旋入外侧加厚盖板(7)上的螺栓孔、盖板垫板(8)上的螺栓孔和下凹挡边上的螺栓孔。
3.如权利要求2所述的一种核动力船舶反应堆舱嵌入式舱盖，其特征在于：在所述盖板垫板(8)上的螺栓孔两侧加工有两道凹槽，嵌入水密橡胶条(9)。
4.如权利要求3所述的一种核动力船舶反应堆舱嵌入式舱盖，其特征在于：所述的水密橡胶条(9)采用耐辐照橡胶材料。
5.如权利要求1所述的一种核动力船舶反应堆舱嵌入式舱盖，其特征在于：所述下凹挡边的盖框(16)垂直焊接在堆舱外壁上，盖框底板(17)垂直焊接在盖框(16)与堆舱围壁板(15)之间、且与堆舱外壁平行；
在所述的盖框底板(17)上加工螺栓孔，固定垫片(18)焊接在盖框底板(17)的螺栓孔下方。
6.如权利要求1所述的一种核动力船舶反应堆舱嵌入式舱盖，其特征在于：在所述的外侧盖板(6)上设有吊耳(10)。
7.如权利要求6所述的一种核动力船舶反应堆舱嵌入式舱盖，其特征在于：所述吊耳(10)对应的外侧盖板(6)反面设有舱盖中间支撑结构(3)。
8.如权利要求1所述的一种核动力船舶反应堆舱嵌入式舱盖，其特征在于：所述的内侧盖板(1)与外侧加厚盖板(7)相互平行，舱盖围壁板(4)与内侧盖板(1)相互垂直。
9.如权利要求1所述的一种核动力船舶反应堆舱嵌入式舱盖，其特征在于：所述外侧盖板(6)的厚度不小于外侧加厚盖板(7)厚度的1/2。
10.如权利要求1所述的一种核动力船舶反应堆舱嵌入式舱盖，其特征在于：所述的舱盖中间支撑结构(3)与内侧盖板(1)垂直。
11.如权利要求10所述的一种核动力船舶反应堆舱嵌入式舱盖，其特征在于：所述的舱盖中间支撑结构(3)为支撑板材或加强筋。
12.如权利要求1所述的一种核动力船舶反应堆舱嵌入式舱盖，其特征在于：所述舱盖屏蔽层(2)的材料为铅板、含硼聚乙烯或二者的组合。
13.如权利要求1所述的一种核动力船舶反应堆舱嵌入式舱盖，其特征在于：所述的反应堆舱围壁结构由堆舱外壁、堆舱内壁(11)、堆舱屏蔽层(12)、堆舱中间支撑结构(13)、堆舱屏蔽材卡板(14)、堆舱围壁板(15)、下凹挡边组成；
其中堆舱外壁、堆舱内壁(11)以及堆舱围壁板(15)相互焊接围成反应堆舱围壁空腔结构，堆舱中间支撑结构(13)焊接在堆舱外壁和堆舱内壁(11)之间，堆舱屏蔽材卡板(14)焊接在堆舱围壁板(15)上；在所述的堆舱屏蔽材卡板(14)与堆舱内壁(11)之间填充有堆舱屏蔽层(12)。
14.如权利要求13所述的一种核动力船舶反应堆舱嵌入式舱盖，其特征在于：所述的堆舱中间支撑结构(13)与堆舱内壁(11)垂直，堆舱屏蔽材卡板(14)与堆舱内壁(11)平行。
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