一種用于核電廠三重安全殼的空氣平衡裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種核電領域的安全相關設備的設計，特別涉及一種用于核電廠三重安全殼的空氣平衡裝置。
【背景技術】
[0002]安全殼是核電廠最重要的構筑物，其主要功能是在假想的設計基準事故后，承受內壓，包容氣載放射性釋放物，并在正常運行期間為反應堆堆芯和冷卻劑系統提供屏障。同時，安全殼也是反應堆冷卻劑系統的熱力邊界，可以將事故后產生的熱量排入大氣、河海水體等最終熱阱，具有防止超壓的功能。
[0003]目前較為普遍的安全殼的類型主要包括帶鋼襯里的預應力混凝土安全殼、由預應力混凝土安全殼和普通混凝土安全殼組成的雙層安全殼、由鋼安全殼與鋼筋混凝土 /鋼板混凝土屏蔽廠房共同組成的雙層安全殼。這些安全殼一般都是面對假想的設計基準事故，即只考慮反應堆一回路/ 二回路熱傳輸系統管道破裂噴發的失水事故所引發的瞬發內壓及相應的熱量。該工況下主安全殼所承擔的設計內壓通常在0.3-0.4MPa，而反應堆事故一旦不可控而演變成如日本福島核電廠那樣堆芯熔毀導致反應堆壓力容器破損的嚴重熔塌事故，核電廠的延期超壓會達到原設計的3倍左右，此時的高額超壓主要依賴安全殼的內壓承載力裕量來應對，因而放射性物質向環境的泄漏的風險依然很大。
[0004]中國實用新型專利“應對嚴重事故的新型三重安全殼”(申請號:2014100889912.9)根據目前的單層或雙層安全殼結構設計技術對嚴重事故考慮的不足，提出一種新型的非能動冷卻的三重安全殼結構。為了確保不出現長期的持續高額超壓，在預應力混凝土安全殼的頂部設置了一組壓力釋放閥，它們可以有效地排出預應力混凝土安全殼內的部分高壓蒸汽到鋼安全殼中，鋼安全殼既可以包容這些放射性高壓蒸汽，又能把高壓蒸汽的熱量迅速傳遞到鋼安全殼表面，經過噴淋和常規氣冷可把熱量傳入大氣中。鋼安全殼一旦冷卻，其內壓力便會降低，又能接收從預應力混凝土安全殼中排出的新的高壓蒸汽，如此循環，可帶出大量熱量，有效降低預應力混凝土安全殼中的壓力。
[0005]雖然該專利能有效降低預應力混凝土內的持續高額超壓，但在嚴重事故下，預應力混凝土安全殼內部的高溫蒸汽通過壓力釋放閥不斷向外釋放，必然會造成外部鋼安全殼內部的壓力持續升高，給鋼安全殼結構安全性帶來一定的隱患；另外，單向的排氣系統也無法長時間給蒸汽冷卻提供持續循環，不利于預應力混凝土安全殼中熱量的有效降低，存在一定改進空間。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型針對現有技術的不足，提出一種用于核電廠三重安全殼的空氣平衡裝置。
[0007]用于核電廠三重安全殼的空氣平衡裝置包括:
[0008]安全殼底板;所述安全殼底板為鋼筋混凝土結構，坐落在地基上。
[0009]鋼安全殼;所述鋼安全殼設置在所述安全殼底板上，與所述安全殼底板圍成第一容腔；
[0010]預應力混凝土安全殼;所述預應力混凝土安全殼設置在所述安全殼底板上，并位于所述第一容腔內；所述預應力混凝土安全殼與所述安全殼底板圍成第二容腔;所述預應力混凝土安全殼與所述鋼安全殼之間設有空隙；
[0011]壓力釋放閥；所述壓力釋放閥設置在所述預應力混凝土安全殼上，將所述第二容腔和所述預應力混凝土安全殼和鋼安全殼之間的空隙連通;所述壓力釋放閥在壓力超過限制時自動開啟，能在嚴重事故延期超壓期間把預應力混凝土安全殼內的高壓蒸汽逐步循環排放至鋼安全殼內，以減輕預應力混凝土安全殼的長期壓力負擔；
[0012]帶葉片的轉輪;所述帶葉片的轉輪設置在所述預應力混凝土安全殼和所述鋼安全殼之間的空隙內，并位于所述壓力釋放閥的上方;所述帶葉片的轉輪能夠將壓力釋放閥排出的高速氣體的動能轉換為帶葉片的轉輪的動能，同時帶葉片的轉輪還能避免高溫氣體直接沖擊鋼安全殼，起到保護作用。
[0013]帶連桿的轉輪;所述帶連桿的轉輪設置在所述預應力混凝土安全殼和所述鋼安全殼之間的空隙內，并與所述帶葉片的轉輪傳動連接;所述帶連桿的轉輪上的連桿偏心設置；所述帶葉片的轉輪轉動時，帶動所述帶連桿的轉輪轉動，從而使所述帶連桿的轉輪上的連桿移動；
[0014]空氣平衡容器;所述空氣平衡容器一端采用活塞密封;所述活塞包括活塞頭和活塞桿;所述活塞桿的上端與所述帶連桿的轉輪上的連桿鉸接，下端與所述活塞頭連接;所述帶連桿的轉輪上的連桿移動時，帶動所述活塞頭在所述空氣平衡容器內移動;空氣平衡容器為鋼制容器，直徑100-500mm，厚度10-60mm。
[0015]導管;所述導管的一端與所述空氣平衡容器連通，另一端與所述第二容腔連通;所述導管設有兩個單向閥門；兩個所述單向閥門分別為進氣閥和排氣閥；所述活塞頭在所述空氣平衡容器內移動時，所述進氣閥開啟，同時所述排氣閥關閉，或者所述進氣閥關閉，同時所述排氣閥開啟。導管由直徑I Omm-150mm的碳鋼管制成。
[0016]優選地，所述預應力混凝土安全殼包括第一穹頂和第一筒壁;所述壓力釋放閥位于所述第一穹頂的中心位置。
[0017]優選地，所述帶葉片的轉輪單向轉動。
[0018]優選地，所述帶葉片的轉輪和所述帶連桿的轉輪通過傳動裝置傳動連接;所述傳動裝置為傳動帶，可根據結構尺寸和空間限制調整平衡裝置的位置。
[00?9 ] 優選地，所述活塞頭由兩層5-15mm厚的鋼板包夾10_200mm厚的橡膠制成。
[0020]優選地，所述活塞桿的截面為十字形。
[0021 ]優選地，所述活塞桿由合金鋼制成，厚度為10-40mm。
[0022]優選地，所述導管通過貫穿件與所述第二容腔連通。
[0023]優選地，所述預應力混凝土安全殼包括第一穹頂和第一筒壁;所述貫穿件貫穿所述預應力混凝土安全殼的第一筒壁。
[0024]第一筒壁的內壁以及安全殼底板的上表面均設置防泄漏的鋼襯里。圓筒型的第一筒壁及半橢球的第一穹頂的下半部設有雙層環向預應力鋼束，預應力混凝土安全殼承受內壓的能力提升為現有設計的2-3倍，足以承擔嚴重熔塌事故工況下的延期超壓。
[0025]鋼安全殼，包括圓筒型的第二筒壁和半橢球型的第二穹頂，罩在預應力混凝土安全殼四周，形成密閉的散熱器。它接受從預應力混凝土安全殼壓力釋放閥排出的高壓蒸汽，經過鋼安全殼外部的水冷和風冷，把熱量傳輸給大氣，同時鋼安全殼內冷卻后的氣體繼續與預應力混凝土安全殼內的高壓蒸汽進行熱交換。
[0026]所述預應力混凝土安全殼，內半徑24米，第一筒壁的壁厚2.4m，第一穹頂厚1.5m，高度約70m。筒身上有兩個間隔180°的扶壁柱，用于環向預應力鋼束的錨固。
[0027]所述鋼安全殼，其第二筒壁與預應力混凝土安全殼的間距約為2m。其第二穹頂與預應力混凝土安全殼的間距約為4m，材料為鍋爐鋼，厚度約25mm。
[0028]所述安全殼底板，為鋼筋混凝土結構，厚約5m。
[0029]在發生嚴重事故時，為了避免預應力混凝土安全殼長期處于持續的高溫超壓狀態，頂部的壓力釋放閥超過一定壓力會自動開啟，并向預應力混凝土安全殼和鋼安全殼之間的空隙內排放高