CN118155875A - 用于安全壳极限承载能力验证试验的系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及核电工程的技术领域，具体公开了一种用于安全壳极限承载能力验证试验的系统，能够对安全壳在出现局部裂缝后保持内部密封并仍可进行加压，且在达到内压极限破裂后进行外部防护，包括内衬钢板、密封膜片和密封油层。内衬钢板具有多块，多块内衬钢板拼接构成壳体，相邻两块内衬钢板之间具有第一接缝。密封膜片具有多张，多张密封膜片铺设于壳体的内壁，且至少覆盖第一接缝。密封油层涂覆于壳体与密封膜片之间。本方案通过在内衬钢板内壁设置密封油层和密封膜片双层密封结构，加强安全壳密封效果；内衬钢板的第一接缝在试验的初期阶段发生开裂，双层密封结构避免气体泄露，维持内压加载，直至内压增加破坏安全壳，完成最终试验考核。

Description

用于安全壳极限承载能力验证试验的系统

技术领域

本申请涉及核电工程的技术领域，具体涉及一种用于安全壳极限承载能力验证试验的系统。

背景技术

主流压水堆核电厂一般设置预应力钢筋混凝土安全壳，作为除核燃料包壳、压力容器外的第三道屏障，其作为防止大规模放射性物质释放的最后一道物理屏障起到至关重要的作用。

在设计实践中，一般通过设计基准事故、严重事故等一系列需要应对事故的分析，确定安全壳需要包容的事故压力，作为安全壳的基准设计压力。在此压力下，安全壳被设计为处于弹性状态，24小时或一定时间内的壳内气体泄漏量需满足法律法规相关规定要求。而作为严重事故下的应对，安全壳在超过设计压力的第二阶段，仍具有一定的抵抗能力，该阶段的极限点称为安全壳的极限承载力，是判断安全壳结构本体是否出现大破口的重要技术指标。目前对于极限承载力，一般通过原理性试验、数值模拟计算、大比例尺的模型试验等估计其数值范围。

由此可见，预应力安全壳极限承载能力验证试验无论在局部的构件原理性还是大比例尺的缩比模型试验，都要进入到材料的开裂、屈服、破坏阶段。而在进入极限的初始阶段，伴随壳体开裂，内部气体可能产生泄漏无法维持对壳体的内压加载，无法达到持续内压加载破坏壳体模型来考核结构本体最终的极限承载能力的目的。此外，在达到内压极限时,安全壳可能会突然破裂,从而对外部环境、人员产生伤害。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种用于安全壳极限承载能力验证试验的系统，以解决安全壳在极限承载能力试验的初期阶段会发生开裂泄气，无法维持内压加载，难以完成对安全壳极限承载能力考核的问题。

本申请提供的一种用于安全壳极限承载能力验证试验的系统，包括内衬钢板、密封膜片和密封油层。其中内衬钢板具有多块，多块内衬钢板拼接构成密封内壳，相邻两块内衬钢板之间具有第一接缝。另外，密封膜片具有多张，多张密封膜片铺设于壳体的内壁，且至少覆盖第一接缝。密封油层涂覆于密封内壳与密封膜片之间。

在一些实施例中，用于安全壳极限承载能力验证试验的系统还包括磁体组，磁体组压设于密封膜片，且与内衬钢板磁吸连接。

在一些实施例中，密封膜片为层叠设置的双层结构。第一层密封膜片与密封油层抵接，且该层相邻两张密封膜片之间具有第二接缝。第二层密封膜片铺设于第一层密封膜片，且至少覆盖第二接缝。

在一些实施例中，至少在第二层密封膜片的边沿设置磁体组。

在一些实施例中，密封膜片为单层结构，且相邻两张密封膜片的边沿相互搭接，并形成搭接部。

在一些实施例中，至少在搭接部设有磁体组。

在一些实施例中，搭接部的两张密封膜片之间为胶层粘接或者熔接。

在一些实施例中，磁体组具有多套，每套磁体组包括至少两块磁体。

在一些实施例中，第一接缝包括横向接缝和纵向接缝，相邻两条横向接缝对齐设置，相邻两条纵向接缝错位设置。

在一些实施例中，用于安全壳极限承载能力验证试验的系统还包括安全壳壳壁，安全壳壳壁浇筑于密封内壳的外壁，安全壳壳壁设有多束钢筋，以及分别固定多束钢筋的多个预应力锚具。各个预应力锚具罩设有防护筒，相邻防护筒通过第一绳索连接。

在一些实施例中，安全壳壳壁预埋有系挂件，第一绳索穿设系挂件。

在一些实施例中，安全壳壳壁设有闸门，闸门设有第一道防护网。

在一些实施例中，安全壳壳壁外侧围设有防护结构。

在一些实施例中，防护结构包括沿安全壳壳壁周向间隔设置的多个支撑架，相邻两个支撑架之间通过第二绳索连接。

在一些实施例中，支撑架朝向安全壳的一侧设有第二道防护网，支撑架背向安全壳的一侧设有第三道防护网。

在一些实施例中，防护结构与安全壳壳壁之间的距离不小于安全壳的突然破裂泄露高压气体的毁伤半径。

有益效果：

本方案通过在内衬钢板构成的壳体内壁设置密封油层和密封膜片双层密封结构，加强安全壳密封效果；在安全壳进行极限承载能力试验时，内衬钢板的第一接缝在试验的初期阶段可能会发生开裂，密封油层和密封膜片双层密封结构避免气体泄露，维持内压加载，直至内压增加破坏安全壳，完成最终试验考核。本方案布置合理，构思巧妙，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图说明：

图1为本申请一种实施例所述的安全壳的局部侧面剖视图；

图2为本申请另一种实施例所述的安全壳的局部侧面剖视图；

图3为本申请实施例所述的壳体的局部正视图；

图4为本申请实施例所述的安全壳壳壁的局部侧面剖视图；

图5为本申请实施例所述的核反应堆建筑系统的侧面剖视图。

附图标记说明：

100、安全壳；200、防护结构；

110、内衬钢板；120、密封膜片；130、密封油层；140、磁体组；150、安全壳壳壁；160、闸门；

111、第一接缝；

1111、横向接缝； 1112、纵向接缝；

121、第二接缝； 122、搭接部； 123、胶层；

151、钢筋；152、预应力锚具；153、防护筒；154、第一绳索；155、系挂件；

161、第一道防护网；

210、支撑架；220、第二道防护网；230、第三道防护网。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

为了加深对本申请方案的理解，需要结合相关技术对技术问题进行详细阐述，具体内容如下：

主流压水堆核电厂一般设置预应力钢筋混凝土安全壳，作为除核燃料包壳、压力容器外的第三道屏障，其作为防止大规模放射性物质释放的最后一道物理屏障起到至关重要的作用。

在设计实践中，一般通过设计基准事故、严重事故等一系列需要应对事故的分析，确定安全壳需要包容的事故压力，作为安全壳的基准设计压力。在此压力下，安全壳被设计为处于弹性状态，24小时或一定时间内的壳内气体泄漏量需满足法律法规相关规定要求。而作为严重事故下的应对，安全壳在超过设计压力的第二阶段，仍具有一定的抵抗能力，该阶段的极限点称为安全壳的极限承载力，是判断安全壳结构本体是否出现大破口的重要技术指标。目前对于极限承载力，一般通过原理性试验、数值模拟计算、大比例尺的模型试验等估计其数值范围。

由此可见，预应力安全壳极限承载能力验证试验无论在局部的构件原理性还是大比例尺的缩比模型试验，都要进入到材料的开裂、屈服、破坏阶段。而在进入极限的初始阶段，伴随壳体开裂，内部气体可能产生泄漏无法维持对壳体的内压加载，无法达到持续内压加载破坏壳体模型来考核结构本体最终的极限承载能力的目的。

而达到极限能力时，安全壳可能发生突然破裂，喷出高压气体或飞散物，可能对外部环境人员造成伤害。另外由于试验中，内压加载破坏安全壳，可能造成预应力锚具、钢筋，甚至闸门等部件飞散喷射，造成危险，因此需要特殊的措施方法在外部实现极限破坏时的防护。

为了缓解上述的技术问题，本申请提供了一种用于安全壳极限承载能力验证试验的系统，下面结合图1至图5对本申请的实施例进行详细描述。

参照图1、图2及图5，本申请提供的一种用于安全壳极限承载能力验证试验，包括内衬钢板110、密封膜片120和密封油层130。其中，内衬钢板110具有多块，多块内衬钢板110拼接构成壳体，相邻两块内衬钢板110之间具有第一接缝111。另外，密封膜片120具有多张，多张密封膜片120铺设于壳体的内壁，且至少覆盖第一接缝111。密封油层130涂覆于壳体与密封膜片120之间。

具体地，本方案通过在内衬钢板110构成的壳体内壁设置密封油层130和密封膜片120双层密封结构，加强安全壳100密封效果；在安全壳100进行极限承载能力试验时，内衬钢板110的第一接缝111在试验的初期阶段可能会发生开裂，密封油层130和密封膜片120双层密封结构避免气体泄露，维持内压加载，直至内压增加破坏安全壳100，完成最终试验考核。本方案布置合理，构思巧妙，实用性强。

更具体地，内衬钢板110由矩形钢板做弧度处理，并相互焊接构成筒状壳体，壳体顶部封设半圆顶，外部浇筑安全壳壳壁150；焊缝位置即为第一接缝111，第一接缝111为壳体薄弱部位，容易形成开裂等变形，从而在极限承载试验时泄压。

需要说明的是，密封油层130可以但不限于为机油、特殊密封油，具有一定的粘滞性和密封性，达到粘附和密封的效果。详细地，在壳体内部加载气压时，气体倾向于通过密封膜片120的连接位置-内衬钢板110的第一接缝111-安全壳壳壁150的裂缝向外泄露，从而削减压力；密封油层130通过自身的粘滞性、流动性等特性向内封堵密封膜片120的连接位置，向外封堵第一接缝111和安全壳壳壁150的裂缝。另外，壳体内部加压时，会发生一定的膨胀扩张，由于膨胀系数不同，内衬钢板110与密封膜片120之间会具有相对滑移的趋势，密封油层130在两者之间起到润滑的作用。

另外，安全壳壳壁150优选为混凝土墙，安全壳100包括安全壳壳壁150和内衬钢板110构成的密封内壳。

进一步地，密封膜片120主要覆盖在内衬钢板110的第一接缝111位置，也可根据需要在壳体的整个内壁全部覆盖。

在一些实施例中，参照图1和图2，用于安全壳极限承载能力验证试验的系统还包括磁体组140，磁体组140压设于密封膜片120，且与内衬钢板110磁吸连接。

具体地，本方案通过磁体组140与内衬钢板110磁吸固定密封膜片120，安装更加便捷高效，而且能够避免一般紧固件的打孔破坏，引入更多泄气点位；磁体组140优选为强磁体，固定更加牢靠，密封效果更好。更具体地，可以先将密封膜片120的中线对准第一接缝111位置进行铺设，然后在密封膜片120的周围设置磁体组140。

在一些实施例中，参照图1，密封膜片120为层叠设置的双层结构。第一层密封膜片120与密封油层130抵接，且该层相邻两张密封膜片120之间具有第二接缝121。第二层密封膜片120铺设于第一层密封膜片120，且至少覆盖第二接缝121。

具体地，本方案为密封膜片120铺设的一种优选实施例，本实施例中先铺设第一层密封膜片120，相邻密封膜片120之间可以但不限于通过熔接、加强边界胶粘接构成第二接缝121；然后再在第一层密封膜片120上铺设第二层密封膜片120，第二层密封膜片120主要覆盖第二接缝121的位置，增强密封效果。

在一些实施例中，参照图1，至少在第二层密封膜片120的边沿设置磁体组140。

具体地，本方案中第二层密封膜片120的边沿通过磁体组140固定，磁体组140也可以在第一层密封膜片120的边沿，以及第一层和第二层密封膜片120的中部进行设置，使固定更加牢靠。

在一些实施例中，参照图2，密封膜片120为单层结构，且相邻两张密封膜片120的边沿相互搭接，并形成搭接部122。

具体地，本方案为密封膜片120铺设的另一种优选实施例，单层密封膜片120的边沿相互搭接，同样能够起到密封的效果。另外，可以根据内部需求压力选择不同搭接长度，也可以根据搭接部122的摩擦滑移极限承载能力及内压理论值计算搭载长度。

在一些实施例中，参照图2，至少在搭接部122设有磁体组140。

具体地，本实施例中至少在搭接部122设置磁体组140，也可以在密封膜片120的边沿和中部设置磁体组140，搭接部122可以设置多道磁体组140，增强密封效果。

在一些实施例中，参照图2，搭接部122的两张密封膜片120之间为胶层123粘接或者熔接。

具体地，本实施例中搭接部122通过胶层123粘接或者熔接增强搭接部122的密封性，进一步地，搭接部122不设置密封油层130，并通过外部的磁体组140及内部的胶层123或者熔接使得密封油层130不进入搭接部122。

在一些实施例中，参照图1和图2，磁体组140具有多套，每套磁体组140包括至少两块磁体。

具体地，本方案中多套磁体组140配合固定密封膜片120，每套包括至少两块磁体，增强密封效果；另外，磁体组140也可以根据实际需求具有其他灵活的搭配，同样属于本申请的保护范围之内。另外，需要说明的是，磁体可以但不限于为块状结构、条状结构。

在一些实施例中，参照图3，第一接缝111包括横向接缝1111和纵向接缝1112，相邻两条横向接缝1111对齐设置，相邻两条纵向接缝1112错位设置。

具体地，本方案中对第一接缝111的设置方式进行优选限定，壳体在内压加载时容易在周向膨胀，从而易发生纵向接缝1112的开裂；将纵向接缝1112设置为不相通的结构，增强抗撕裂能力。

在一些实施例中，参照图4，用于安全壳极限承载能力验证试验的系统还包括安全壳壳壁150筑设于密封内壳的外壁，安全壳壳壁150设有多束钢筋151，以及分别固定多束钢筋151的多个预应力锚具152。各个预应力锚具152罩设有防护筒153，相邻防护筒153通过第一绳索154连接。

具体地，钢筋151优选为预应力钢筋151，并穿设于安全壳壳壁150内，预应力锚具152固定在安全壳壳壁150的外壁，并与钢筋151的端部连接；需要说明的是，安全壳100模型或者安全壳100进行极限承载试验时，由于竖向预应力体系主要锚固在底部，不需要额外防护；主要需要防护的是露出于地上部分的水平方向的预应力体系，如锚固在扶壁柱或者环梁部位的钢筋151露头位置的预应力锚具152；采用防护筒153对预应力锚具152进行防护，防护筒153之间使用第一绳索154连接，如此即可将需要防护的预应力锚具152连接为一个整体；在安全壳100极限承载试验中，预应力锚具152在内压加载下有可能向外飞出，防护筒153及第一绳索154的拖拽力对其形成缓冲，起到防护飞散件的作用，也可作为连接后的整体被后续防护结构200阻滞，方便拦截。

进一步地，第一绳索154可以但不限于为钢绞线、钢丝绳；第一绳索154可以采用焊接或者穿系的方式与防护筒153连接。

在一些实施例中，参照图4，安全壳壳壁150预埋有系挂件155，第一绳索154穿设系挂件155。

具体地，第一绳索154穿设安全壳壳壁150上的系挂件155，也可通过焊接的方式与系挂件155连接，使得整体结构更加牢固。详细地，对于可能飞出的较大附属金属部件，如闸门160、贯穿件等，在周围设置多道第一绳索154系挂于该部件周围的锚固板上；优选地，第一绳索154交叉放松覆盖于该部件表面，即不影响试验时壳体向外膨胀，又在该部件向外飞出破坏时产生阻拦作用，也可在部件表面设置钢丝穿系环或者固定锚点等，更加增强阻拦作用。

在一些实施例中，参照图5，安全壳100设有闸门160，闸门160设有第一道防护网161。

具体地，闸门160外部设置第一道防护网161，起到飞散件阻滞防护的目的；另外，对于其他可能产生的大破口部位，也可设置第一道防护网161进行拦截；详细地，第一道防护网161优选为钢丝网，钢丝网在该部位表面进行覆盖防护，钢丝网处于松散状态以免干扰安全壳100承受内压的膨胀变形，钢丝网四周系挂固定于壳壁预埋件或固定位置，起到对破口可能飞出的钢绞线、钢筋151破裂段的第一道防护的作用。

在一些实施例中，参照图5，安全壳100外侧围设有防护结构200。

具体地，本方案对防护系统进一步优选设置，安全壳100外侧围设有防护结构200，进一步提高防护拦截效果。

在一些实施例中，参照图5，防护结构200包括沿安全壳100周向间隔设置的多个支撑架210，相邻两个支撑架210之间通过第二绳索连接。

具体地，本方案为防护结构200的优选设置方式，防护结构200优选为自支护组合式结构，可以根据需要在重点位置布局支撑架210，实现自由组合；另外，第二绳索优选为钢丝绳。需要防护的重点部位，防护架之间，系挂强度较高、较粗的钢丝绳，作为壳体附属大金属部件飞散的第二道防护。

在一些实施例中，参照图5，支撑架210朝向安全壳100的一侧设有第二道防护网220，支撑架210背向安全壳100的一侧设有第三道防护网230。

具体地，本方案对防护结构200进一步优选设置，第二道防护网220及第三道防护网230可以但不限于为密目钢丝网、其他材料防护网；在外部系挂密目钢丝网或其他材料网布，主要目的是防护壳外壁混凝土碎片的飞散，同时对可能的大破口内部预应力钢绞线破裂段或钢筋151破裂段也起到进一步阻拦作用。

在一些实施例中，参照图5，防护结构200与安全壳100之间的距离不小于安全壳100的泄露高压气体的毁伤半径。

具体地，安全壳100的泄露毁伤半径由大破口泄出气体的毁伤范围确定，可由理论或经验方法确定如产生破口，泄露出的高压气体的估计毁伤范围；将防护结构200放置于该范围外，即通过增加距离的方法，进行防护。

虽然结合附图描述了本申请的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本申请的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (16)

1.一种用于安全壳极限承载能力验证试验的系统，其特征在于，包括：

内衬钢板(110)，具有多块，多块所述内衬钢板(110)拼接构成密封内壳，相邻两块所述内衬钢板(110)之间具有第一接缝(111)；

密封膜片(120)，具有多张，多张所述密封膜片(120)铺设于所述密封内壳的内壁，且至少覆盖所述第一接缝(111)；

密封油层(130)，涂覆于所述密封内壳与所述密封膜片(120)之间。

2.根据权利要求1所述的用于安全壳极限承载能力验证试验的系统，其特征在于，所述用于安全壳极限承载能力验证试验的系统还包括：

磁体组(140)，压设于所述密封膜片(120)，且与所述内衬钢板(110)磁吸连接。

3.根据权利要求2所述的用于安全壳极限承载能力验证试验的系统，其特征在于，所述密封膜片(120)为层叠设置的双层结构；

第一层所述密封膜片(120)与所述密封油层(130)抵接，且该层相邻两张所述密封膜片(120)之间具有第二接缝(121)；

第二层所述密封膜片(120)铺设于第一层所述密封膜片(120)，且至少覆盖所述第二接缝(121)。

4.根据权利要求3所述的用于安全壳极限承载能力验证试验的系统，其特征在于，至少在第二层所述密封膜片(120)的边沿设置所述磁体组(140)。

5.根据权利要求2所述的用于安全壳极限承载能力验证试验的系统，其特征在于，所述密封膜片(120)为单层结构，且相邻两张所述密封膜片(120)的边沿相互搭接，并形成搭接部(122)。

6.根据权利要求5所述的用于安全壳极限承载能力验证试验的系统，其特征在于，至少在所述搭接部(122)设有所述磁体组(140)。

7.根据权利要求5所述的用于安全壳极限承载能力验证试验的系统，其特征在于，所述搭接部(122)的两张所述密封膜片(120)之间通过胶层(123)粘接或者熔接。

8.根据权利要求2至7任一项所述的用于安全壳极限承载能力验证试验的系统，其特征在于，所述磁体组(140)具有多套，每套所述磁体组(140)包括至少两块磁体。

9.根据权利要求1至7任一项所述的用于安全壳极限承载能力验证试验的系统，其特征在于，所述第一接缝(111)包括横向接缝(1111)和纵向接缝(1112)，相邻两条所述横向接缝(1111)对齐设置，相邻两条所述纵向接缝(1112)错位设置。

10.根据权利要求1至7任一项所述的用于安全壳极限承载能力验证试验的系统，其特征在于，所述用于安全壳极限承载能力验证试验的系统还包括安全壳壳壁(150)，所述安全壳壳壁(150)筑设于所述密封内壳的外壁，所述安全壳壳壁(150)设有多束钢筋(151)，以及分别固定多束所述钢筋(151)的多个预应力锚具(152)；

各个所述预应力锚具(152)罩设有防护筒(153)，相邻所述防护筒(153)通过第一绳索(154)连接。

11.根据权利要求10所述的用于安全壳极限承载能力验证试验的系统，其特征在于，所述安全壳壳壁(150)预埋有系挂件(155)，所述第一绳索(154)穿设所述系挂件(155)。

12.根据权利要求10所述的用于安全壳极限承载能力验证试验的系统，其特征在于，所述安全壳壳壁(150)设有闸门(160)，所述闸门(160)设有第一道防护网(161)。

13.根据权利要求12所述的用于安全壳极限承载能力验证试验的系统，其特征在于，所述安全壳壳壁(150)的外侧围设有防护结构(200)。

14.根据权利要求13所述的用于安全壳极限承载能力验证试验的系统，其特征在于，所述防护结构(200)包括沿所述安全壳壳壁(150)周向间隔设置的多个支撑架(210)，相邻两个所述支撑架(210)之间通过第二绳索连接。

15.根据权利要求14所述的用于安全壳极限承载能力验证试验的系统，其特征在于，所述支撑架(210)朝向所述安全壳壳壁(150)的一侧设有第二道防护网(220)，所述支撑架(210)背向所述安全壳壳壁(150)的一侧设有第三道防护网(230)。

16.根据权利要求13所述的用于安全壳极限承载能力验证试验的系统，其特征在于，所述防护结构(200)与所述安全壳壳壁(150)之间的距离不小于安全壳高气压泄露毁伤半径。