[发明专利]核电厂的地震隔离装置和海啸防护装置及其制造方法

说明书

技术领域

本专利属于核能安全领域。核电站的安全非常重要，它直接影响着国民经济的发展和人心的稳定。本专利涉及到地震隔离装置(两个方案)的设计及制造、海啸防护装置的设计及制造和专利实施方案。

背景技术

日本福岛核电站在9级特大地震中被严重破坏，接着又遭到海啸袭击，造成严重核泄漏，酝成巨大经济损失和人心恐慌，一时，世界各大国纷纷对核电提出质疑，我国也暂停了核电站的建设进程。核电是一种清洁、高效、安全的绿色能源，这是肯定的，地震、海啸所以对核电站造成破坏酝成严重后果，是因为防护不当、措施不利，是外因，并非核电自身存在问题，在能源日趋匮乏的今天，积极地面对，是唯一选择。

发明内容

核能发电设施及其辅助设施(以下简称核电厂)是核电站的防护重点，本专利设计的地震隔离装置和海啸防护装置立足于能够防止8级以上，震中烈度11度以上的特大地震和海啸及其它次生灾害对核电厂造成破坏而设计的。

1.地震隔离装置的概述：

地震的破坏应力产生于地心，传至于地基，在地基和建在地基上的建筑物之间产生“剪切力”，因此，建筑物在地震中被破坏的程度取决于剪切力的大小。在地基和建筑物之间安装一系列装置，使剪切力及其它破坏应力消耗于其中，建筑物则免遭破坏，这就是我们要追求的“隔离装置”。

地震波的传播，大多沿水平方向发生水平变形，也沿竖直方向发生弹性变形。因为地震波的振动周期随时出现突变，振幅忽大忽小，加速度也具有非常突然的突发性，使人类束手无策，防不胜防。近些年已经有用“叠层橡胶支座”作为地震隔离装置安装在地基和建筑物之间的先例，对减小剪切力，减轻建筑物损坏是很有效的，但是，其弹性变形功能和弹性恢复功能相对较差，尚不足于防御更大级别的地震和次生灾害的破坏，而且，震级不太大的地震就可能对其造成层间龟裂。我们无法知道未来要发生的地震是多大级别，因此，建筑物的抗震标准定位于8级未必能“无忧”，特别是对核电站及其它与核产品相关的机构，必须保证在毁灭性特大地震中的安全，这就要求隔离装置不仅必须具备很强的载荷能力，还必须应对随时可能发生的最大幅度、最复杂的水平变形和弹性变形，并留有充分余地。

2.隔离装置的设计：

(1)设计方案：

方案一：隔离装置的主体是由十几片弓形弹簧钢板组成的“弹簧垛”(如图2-2)，该弹簧垛参考重型矿用自卸汽车弹簧钢板设计的，它既具有强大载荷能力，又具有非常优良的弹性变形功能和弹性恢复功能。弹簧垛的弓背被“紧固装置”(如图2-4)固定在“载荷支架”上(如图2-1)，该支架与承载载荷的钢筋混凝土“承载托盘”(如图2-3)浇注在一起，地震发生时，凭借弹性功能和弹性恢复功能来化解“弹性变形”。弹簧垛的两个“弓脚”，各装一部“承载滑车”(如图2-7)，弓脚平稳安放在该滑车的主体上，并由紧固装置固定。承载滑车主体下半部分是4只“虎腿”，其虎脚踩在圆形(或椭圆形)“铸铁底板”上(如图3-4)，由紧固螺栓固定。铸铁底板周边，是十几个上面带突沿的“万向脚轮中心轴通孔”(如图3-7)，每个通孔安装1个特制的“万向脚轮”(如图3-5)，可在地基表面的“钢板平台”上(如图3-6)自由滾动，地震发生时，通过万向脚轮把水平变形的“直线”(或曲线)运动转变为原地“旋转”运动，将地基传导的任何方向、任何长度、任何速度的水平变形予以化解。

方案二：该方案的主体是“双层圆柱形螺旋压缩弹簧”(如图4-3)，压缩弹簧规格应大于火车厢减振弹簧的规格。用来安装压缩弹簧的是直径不小于2000mm、厚度不低于30mm的“空心圆铸铁圆盘”(如图4-2)，铸铁圆盘上紧密的均布着两排不少于50个“弹簧坐”(如图5-4)，压缩弹簧安放在弹簧坐内，由压块固定。在铸铁圆盘内侧和周边均布50个上面带突沿的“万向脚轮中心轴通孔”(如图5-3)，用来安装“万向脚轮”，地震发生时，在“钢板平台”上自由滾动。压缩弹簧的上面，是“倒置的铸铁圆盘”(如图4-2)，该圆盘与承载核电厂的钢筋混凝土“承载托盘”(如图4-1)浇注在一起，需确保牢固可靠。在铸铁圆盘中间部位，是“复合墩阻尼器”(如图5-2)所处的位置，为了增加阻尼器高度，安装阻尼器的载荷支架被浇注在承载托盘与隔离装置对应部位的中间凹陷处(如图4-7)。

以上两种方案相对各有长短，前者支撑力度强，稳定性好，但是，方向选择性和冲击韧性不及后者。后者，因为压缩弹簧自身就具备任何方向的选择功能，能辅助万向脚轮进行方向选择，避免地震初始期万向脚轮选择方向时出现的瞬间死角。