RU2708429C1

RU2708429C1 - Protective reinforced-concrete enclosure of nuclear power plant

Info

Publication number: RU2708429C1
Application number: RU2019105659A
Authority: RU
Inventors: Станислав Леонидович Белохин; Дмитрий Валентинович Иванов; Владимир Иванович Голяков; Игорь Валентинович Лазарев
Original assignee: Акционерное Общество "Атомэнергопроект"
Priority date: 2019-02-27
Filing date: 2019-02-27
Publication date: 2019-12-06
Also published as: WO2021071382A3; WO2021071382A2

Abstract

FIELD: construction.SUBSTANCE: invention relates to construction equipment, namely to protective reinforced-concrete enclosures of nuclear power plants. Protective reinforced-concrete enclosure of nuclear power plant includes reinforcement frame consisting of interconnected transverse and longitudinal working reinforcement rods installed inside concrete block, which external side is directed towards impact action, and back side is internal border of NPP premises. Inside the concrete block, between the longitudinal reinforcement rods and the back side of the protective reinforced concrete enclosure, a steel expanded metal sheet is installed, in which diamond-shaped cells are made formed by bearing inclined ribs, ends of which are fixed on end supports of protective reinforced concrete enclosure by means of a welded joint.EFFECT: technical result of proposed invention consists in improvement of safety of nuclear power plants, simplification of design of protective reinforced concrete enclosure of nuclear power plants, reduction of physical volumes and time of NPP construction.1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к строительной технике, а именно, к защитным железобетонным ограждениям атомных электростанций.The invention relates to construction equipment, namely, to protective reinforced concrete fencing of nuclear power plants.

Известно, что защитные ограждения атомных электростанций (АЭС), как правило, выполняют из железобетонных конструкций. При этом, при воздействии различных факторов, например, при ударе падающего самолета, его двигателя или локальных ударных нагрузках от разлета поврежденных частей оборудования, трубопроводов и т.п.может происходить откол бетона с тыльной стороны железобетонного ограждения, что в результате может привести к повреждению кабелей или оборудования внутри зданий АЭС, и, следовательно, снижению безопасности АЭС.It is known that the protective fencing of nuclear power plants (NPPs), as a rule, are made of reinforced concrete structures. At the same time, under the influence of various factors, for example, when a falling aircraft, its engine, or local shock loads from flying apart damaged parts of equipment, pipelines, etc., concrete breaks away from the back of a reinforced concrete fence, which may result in damage cables or equipment inside the buildings of the nuclear power plant, and, therefore, reduce the safety of nuclear power plants.

Как правило, откола бетона, при воздействии различных факторов, можно избежать за счет увеличения толщины железобетонного ограждения, а именно, толщины бетонного блока.As a rule, spalling of concrete, under the influence of various factors, can be avoided by increasing the thickness of the reinforced concrete fence, namely, the thickness of the concrete block.

Тем не менее, в ряде случаев, например, по компоновочным соображениям, обусловленным стесненностью помещений, предъявляются требования по уменьшению толщины защитного ограждения без увеличения вероятности откола и разлета осколков бетонного блока.However, in some cases, for example, due to layout considerations due to space constraints, requirements are made to reduce the thickness of the protective fence without increasing the likelihood of spalling and expansion of fragments of the concrete block.

Известно железобетонного ограждение [1] АЭС, содержащее арматурный каркас, состоящий из соединенных друг с другом поперечных и продольных рабочих арматурных стержней, установленных внутри бетонного блока, внешняя сторона которого направлена за навстречу ударному воздействию, а тыльная сторона является внутренней границей помещений АЭС, при этом с тыльной стороны ограждения с целью предотвращения откола бетона, в пределах защитного слоя бетона ограждения, установлена сетка, стержни которой имеют круглую форму, либо на внешней поверхности защитного ограждения с тыльной стороны устанавливают стальной лист.It is known reinforced concrete fence [1] nuclear power plant containing a reinforcing cage, consisting of transverse and longitudinal working reinforcing bars connected to each other, installed inside a concrete block, the outer side of which is directed towards the impact, and the back side is the inner border of the premises of the nuclear power plant, while on the back side of the fence in order to prevent concrete spalling, a mesh is installed within the protective layer of concrete of the fence, the rods of which are round in shape, or on the outer surface These safety rails install a steel sheet on the back.

Недостатком такого железобетонного ограждения является то, что при установке сетки между продольными арматурными стержнями и тыльной стороной бетонного блока, в случае откола бетона, бетон может разрезаться (рассекаться) круглыми ребрами, образующими ячейки стальной сетки, что, в результате, приводит к разлету бетона. Это приводит к проникновению осколков бетона внутрь здания АЭС, и, следовательно, снижению безопасности АЭС.The disadvantage of such a reinforced concrete fence is that when installing the mesh between the longitudinal reinforcing bars and the back of the concrete block, in case of concrete spalling, the concrete can be cut (dissected) by round ribs forming steel mesh cells, which, as a result, leads to the expansion of concrete. This leads to the penetration of fragments of concrete inside the building of the nuclear power plant, and, therefore, reduce the safety of nuclear power plants.

Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении безопасности АЭС, упрощении конструкции защитного железобетонного ограждения АЭС, сокращении физических объемов и времени сооружения АЭС.The technical result of the claimed invention is to increase the safety of nuclear power plants, simplifying the design of protective reinforced concrete fencing of nuclear power plants, reducing the physical volume and time of construction of nuclear power plants.

Задачами, на решение которых направлено изобретение, являются исключение попадания осколков бетона внутрь помещений АЭС и исключение применения дополнительных приспособлений для закрепления стального листа при установке его на внешней стороне бетонного блока с тыльной стороны защитного ограждения АЭС, который при прогреве создает дополнительные усилия от распора в самом листе и в защитном ограждении.The tasks to which the invention is directed are to prevent concrete fragments from getting inside the premises of the NPP and to exclude the use of additional devices to fix the steel sheet when installing it on the outside of the concrete block on the back of the NPP protective fence, which, when heated, creates additional forces from expansion in the sheet and in a protective fence.

Поставленные задачи решаются за счет того, что в защитном железобетонном ограждении атомной электростанции, содержащем арматурный каркас, состоящий из соединенных друг с другом поперечных и продольных рабочих арматурных стержней, установленных внутри бетонного блока, внешняя сторона которого направлена навстречу ударному воздействию, а тыльная сторона является внутренней границей помещения АЭС, согласно изобретению, внутри бетонного блока между продольными арматурными стержнями и тыльной стороной защитного железобетонного ограждения установлен стальной просечно-вытяжной лист, в котором выполнены ромбовидные ячейки, сформированные несущими наклонными ребрами, которые закреплены на концевых опорах защитного железобетонного ограждения посредством сварного соединения.The tasks are solved due to the fact that in a protective reinforced concrete enclosure of a nuclear power plant containing a reinforcing cage, consisting of transverse and longitudinal working reinforcing bars connected to each other, installed inside a concrete block, the outer side of which is directed towards the impact, and the rear side is the inside the boundary of the premises of the nuclear power plant, according to the invention, inside the concrete block between the longitudinal reinforcing bars and the back side of the protective reinforced concrete fence Nia installed steel expanded metal defining a rhomboid cells formed inclined bearing edges which are secured to the end supports of the protective concrete fence by welding.

Одним отличительным признаком изобретения является то, что стальной просечно-вытяжной лист установлен внутри бетонного блока между продольными арматурными стержнями и тыльной стороной защитного железобетонного ограждения, что позволяет упростить конструкцию железобетонного ограждения за счет исключения применения дополнительных приспособлений, предназначенных для закрепления стального листа с внешней стороны бетонного блока с тыльной стороны и исключить возникновение дополнительных усилий в защитном ограждении АЭС при нагреве листа.One distinguishing feature of the invention is that a steel expanded metal sheet is installed inside the concrete block between the longitudinal reinforcing bars and the rear side of the protective reinforced concrete fence, which simplifies the construction of the reinforced concrete fence by eliminating the use of additional devices designed to fix the steel sheet from the outside of the concrete of the unit from the back side and exclude the occurrence of additional forces in the protective fence of the nuclear power plant during heating sheet.

Еще одним отличительным признаком изобретения является то, что наклонные ребра образуют ячейки ромбовидной формы, при этом наклонные ребра закреплены на концевых опорах железобетонного ограждения посредством сварного соединения. Такая конструкция железобетонного ограждения обеспечивает удержание бетона от откола наклонными ребрами ромбовидных ячеек стального просечно-вытяжного листа и обжатия бетона за счет поперечных деформаций ребер в результате общего изгиба конструкции, что приводит к исключению разрезания (рассекания) бетона.Another distinguishing feature of the invention is that the inclined ribs form diamond-shaped cells, while the inclined ribs are fixed to the end supports of the reinforced concrete fence by means of a welded joint. This design of reinforced concrete fencing ensures that the concrete is kept from spalling by the inclined ribs of the diamond-shaped cells of the steel expanded metal sheet and the compression of the concrete due to lateral deformation of the ribs as a result of the general bending of the structure, which leads to the exclusion of cutting (dissection) of concrete.

На фиг. 1 представлен внешний вид защитного ограждения АЭС, выполненного в соответствии с заявленным изобретением.In FIG. 1 shows the appearance of the protective fence of nuclear power plants, made in accordance with the claimed invention.

На фиг. 2 представлен вид стального просечно-вытяжного листа, выполненного в соответствии с заявленным изобретением.In FIG. 2 shows a view of a steel expanded metal sheet made in accordance with the claimed invention.

Заявленное изобретение реализуется следующим образом.The claimed invention is implemented as follows.

Как показано на фиг. 1, 2, защитное ограждение (1) АЭС содержит арматурный каркас, состоящий из соединенных друг с другом поперечных и продольных рабочих арматурных стержней (2, 3). Арматурный каркас установлен внутри бетонного блока (4) защитного ограждения (1). Стальной просечно-вытяжной лист (5) установлен между продольными арматурными стержнями (3) арматурного каркаса и тыльной стороной (11) бетонного блока (4). Стальной просечно-вытяжной лист (5) закреплен посредством скруток (6) к продольным рабочим арматурным стержням (3), и концевым анкерам (7) на концевых опорах (8) защитного ограждения (1) АЭС. Ячейки (9) имеют ромбовидную форму и наклонные несущие ребра (10).As shown in FIG. 1, 2, the protective fence (1) of the NPP contains a reinforcing cage, consisting of transverse and longitudinal working reinforcing bars connected to each other (2, 3). The reinforcing cage is installed inside the concrete block (4) of the protective fence (1). A steel expanded metal sheet (5) is installed between the longitudinal reinforcing bars (3) of the reinforcing cage and the rear side (11) of the concrete block (4). The steel expanded metal sheet (5) is fixed by means of twists (6) to the longitudinal working reinforcing bars (3), and end anchors (7) on the end supports (8) of the protective fence (1) of the NPP. Cells (9) have a rhomboid shape and inclined bearing ribs (10).

При воздействии внешней ударной нагрузки, например, при падении самолета, возникает возможность разрушения железобетонного ограждения (1) АЭС по схеме проникания через преграду (пробивания). Удар жесткого тела, например, двигателя самолета, может вызвать локальные повреждения защитного ограждения (1) АЭС. Характер и размеры локальных повреждений зависят от скорости удара. При очень малых значениях скорости тело отскакивает от преграды, не повредив ее. При большой скорости происходит разрушение бетона со стороны удара - скалывание. При этом по мере роста скорости, сначала образуются кратеры, превосходящие по диаметру размер тела, а затем - почти равные ему по диаметру. При этой глубине проникания тела в преграду считаются выполненными условия, так называемого, пластического удара.Under the influence of an external shock load, for example, when a plane crashes, it becomes possible to destroy a reinforced concrete fence (1) of a nuclear power plant according to the penetration pattern through a barrier (penetration). The impact of a rigid body, such as an airplane engine, can cause local damage to the protective fence (1) of the nuclear power plant. The nature and size of local damage depends on the speed of impact. At very low values of speed, the body bounces off the obstacle without damaging it. At high speed, concrete is destroyed from the side of the impact - spallation. In this case, as the speed increases, first craters are formed that exceed the body size in diameter, and then almost equal in diameter to it. At this depth of penetration of the body into the barrier, the conditions of the so-called plastic impact are considered fulfilled.

Еще большее возрастание скорости приводит к растрескиванию бетона со стороны, противоположной удару, которое может сопровождаться разлетом образовавшихся кусков. Зона растрескивания обычно превосходит по размеру кратер с лицевой стороны, но она меньше его. При дальнейшем увеличении скорости глубина проникания тела в преграду быстро возрастает. Если отношение толщины преграды t к диаметру тела d меньше 5, то куски разлетающегося бетона могут оказаться достаточно крупными и иметь значительные скорости.An even greater increase in speed leads to cracking of concrete from the side opposite to the impact, which may be accompanied by the expansion of the formed pieces. The cracking zone is usually larger than the crater on the front side, but it is smaller than it. With a further increase in speed, the depth of penetration of the body into the barrier increases rapidly. If the ratio of the thickness of the barrier t to the diameter of the body d is less than 5, then the pieces of flying concrete can be quite large and have significant speeds.

Применение защитного ограждения (1) АЭС, выполненного в соответствии с изобретением, позволяет исключить откол бетона от железобетонного ограждения. Например, при падении самолета, возникает ударная нагрузка на внешнюю сторону защитного ограждения (1) АЭС, например двигателя самолета. При уменьшенной толщине железобетонного ограждения, при ударной нагрузке от двигателя самолета, исключается откол бетона, поскольку обжатие наклонных продольных ребер стального просечно-вытяжного листа исключает разрезание (рассекание) отколов бетона.The use of a protective fence (1) of a nuclear power plant, made in accordance with the invention, eliminates the spallation of concrete from a reinforced concrete fence. For example, when an airplane crashes, an impact load arises on the outside of the protective fence (1) of the nuclear power plant, such as an airplane engine. With a reduced thickness of the reinforced concrete fence, with a shock load from the aircraft engine, concrete spalling is excluded, since the compression of the inclined longitudinal ribs of the steel expanded metal plate excludes the cutting (dissection) of concrete spalls.

Применение стального просечно-вытяжного листа с ромбовидными ячейками в составе защитного ограждения уменьшенной толщины позволяет исключить попадание кусков бетона внутрь помещений АЭС. Кроме того, ввиду отсутствия необходимости в увеличении толщины защитного ограждения, обеспечивается как упрощение конструкции, так и уменьшение времени сооружения АЭС.The use of a steel expanded metal sheet with diamond-shaped cells as part of a protective fence of reduced thickness eliminates the ingress of pieces of concrete inside the premises of a nuclear power plant. In addition, since there is no need to increase the thickness of the protective fence, both a simplification of the design and a reduction in the construction time of the NPP are provided.

Источники информации:Information sources:

1. Методы анализа безопасности АЭС при авиакатастрофах. Авторы С.Л. Буторин, Г.С. Шульман, С.Г. Шульман.1. Methods for analyzing the safety of nuclear power plants during air crashes. Authors S.L. Butorin, G.S. Shulman, S.G. Shulman.

Claims

A protective reinforced concrete enclosure of a nuclear power plant containing a reinforcing cage, consisting of transverse and longitudinal working reinforcing bars connected to each other, installed inside a concrete block, the outer side of which is directed towards the impact, and the back side is the inner boundary of the premises of the nuclear power plant, characterized in that inside concrete block between the longitudinal reinforcing bars and the back side of the protective reinforced concrete fencing installed steel expanded metal sheet, in which diamond-shaped cells are formed, formed by bearing inclined ribs, the ends of which are fixed to the end supports of the protective reinforced concrete fence by means of a welded joint.