[发明专利]一体式浮动核电站

说明书

本发明提供一种一体式浮动核电站，其集发电、海水淡化于一体，为回转体沙漏型结构，包括一个倒圆台形的上部结构和一个正圆台形的下部结构，二者轴线重合。下部结构的下倾角范围为30°‑65°，其垂向高度应不小于上部结构垂向高度。所述核电站采用多点式系泊进行定位，其中，核反应堆在各种工况下始终位于水线以下。该核电站可根据海洋环境调整水线位置。本发明可适应普通海域及北极地区环境条件；可根据海洋环境调整水线位置，在有冰期能够有效抵抗海冰、海流、海风联合作用；在无冰期，能够有效抵抗海浪、海流、海风联合作用，提高平台的安全性；应用于正常海域及深水冰区海洋环境，为海洋开发提供环保、稳定、充足的电力、热力、淡水、热蒸汽等资源。

技术领域

本发明属于海洋工程领域，涉及到一种一体式浮动核电站。

背景技术

随着全球经济的迅速发展和陆地资源的日渐枯竭，越来越多国家意识到海洋是国家生存发展新的空间，海洋开发成为许多国家的重要战略。我国是世界上海岛较多的国家之一，有人居住的海岛近500个。然而对于大部分海岛，目前最大的问题是长期存在缺水、缺电的情况，这严重制约着深远海居民的生活以及海洋相关科研工作和军事活动等。海上浮动核电站作为海上淡水、电力供应平台，可借助海上较强的运输能力，快速到达水电急需地区，满足市场需求。

北极地区终年严寒、气候恶劣。近20年来，随着全球气候变暖，北极海冰覆盖范围逐渐缩小，夏季出现可常规通航开敞水域。同时北极在战略、军事、能源、航道、科研、环保等方面具有重要价值。北极地区蕴含丰富的自然资源，其中探明的油储量、天然气储量分别占世界储量13％与30％。开辟北极航道有助于减少对常规航线的依赖，降低航运成本。北冰洋平均深度为1200米，绝大部分区域被海冰覆盖，气候严寒、人口稀少，极地海洋核能平台建立在人迹罕至的地区，可以最大限度的降低对人民生命财产的安全。北极地区环境脆弱，对工程装备环保要求极高，海上浮动核电平台具有有害气体零排放的优点，能够满足要求。

为满足海岛电力、淡水资源需求，保障极地资源开发平稳有效地进行，提出此发明。

一体式浮动核电站的性能要求包括两类。第一类是在静水中的浮性、稳性、抗沉性；第二类是在海风、海浪、海流、海冰、地震等环境载荷作用下的运动性能及结构强度性能。一体式浮动核电站的设计，要在保证以上性能安全的前提下进行。

根据核电平台在海洋中的结构形式，可以将海洋核能平台分为四种形式：俄罗斯的驳船式核电平台，罗蒙特索夫院士号；韩国提出的重力基础式核电平台；美国麻省理工学院提出的圆柱式核电平台，“OFNP-300/1100”以及法国的下沉式核电平台，“Flexblue”。其中俄罗斯的“罗蒙诺索夫院士”号是世界上首座浮动式核电站，其主要任务是为偏远工业企业、港口城市及海上油气平台提供电力，发电效率高，但其服役水深较浅，不适用于深海地区；美国麻省理工提出的“OFNP-300/1100”，采用圆柱式设计，该设计可利用海水对核电站进行降温，不受地震等因素影响，保障核电站安全，但不能很好地抵抗冰载荷，不适合在冰区工作。我国对于浮动式核电站的开发晚于美、俄等国，目前也取得了一定的成绩，如中核集团的ACP100S海上浮动堆和中广核集团的ACPR50S海洋浮动核动力平台。上述平台均不适用于深海或冰区海洋环境，适用范围较小。

传统的设计理念存在如下局限与不足：

(1)内陆核电站建在陆地上，依靠地基支撑整个系统，主要考虑风载荷和地震载荷作用。而在冰区海洋环境下，结构需要承受静水浮力、海浪、海流、海冰、海风、地震等环境载荷的作用。海洋环境的复杂性导致平台、核堆以及连接和支撑结构所受载荷更加复杂。另一方面，陆上核电站结构尺寸和重量都比较大，不能直接放置在船舶和海洋平台上。因此，路基核电平台的设计不能直接用于浮动核电站。

(2)传统的海洋结构物在水线附近多为直壁式，海冰作用在结构上将发生挤压破坏，结构需要承受较大的冰载荷，将对平台运动性能及结构造成较大威胁，不能适应极区海洋环境条件。