非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置和大型承压水箱的制作方法

1.本发明属于核电领域，具体涉及一种非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置以及包含该固定装置的大型承压水箱。


背景技术：

2.为了提高核电厂的安全性、经济性，采用全非能动应急堆芯冷却系统是关键之一，该系统难点在于淹没水源的布置。目前为止，国内、外压水堆核电站中，非能动应急堆芯冷却系统中盛水容器均布置在安全壳内，事故工况下安全壳压力影响较小。
3.然而，由于主回路的三环路设计，导致淹没水源需求量巨大(约5400m3)，考虑到工程可实施性以及受安全壳内空间限制，反应堆厂房上部能考虑的水箱空间有限，非能动应急堆芯冷却系统仍需在壳外寻找更大的注入水源，故考虑将淹没水源布置在反应堆厂房外部，由承压水箱提供。
4.承压水箱在特定事故后不但提供堆芯淹没水源，因其位于安全壳外同时与安全壳内环境联通，某种意义上还需考虑安全壳的部分要求，还应承受特定事故后的工况条件。非能动设备与安全壳内环境联通，所以需要综合考虑安全壳温度、压力的影响以及抗震的要求。
5.另外，为了确保承压水箱的非能动性，其布置的高度有特殊的要求，即需要满足仅依靠重力便能够将冷却水注入冷却回路中的要求。
6.随着厂房高度的升高，相应的楼层反应谱就越大，位于较高厂房内的设备就需要更强的抵御抗震能力。尤其是位置较高、质量较大的承压水箱，既要满足水箱自身的密封性，又要满足水箱的安全性，这类设备对于抗震性能的要求较高。然而，目前的容器类设备还难以达到核电厂的抗震需求。
7.有鉴于此，亟待提出一种非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置和大型承压水箱。


技术实现要素：

8.本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置和大型承压水箱，该非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置具有较高的安全性，能够满足核电厂的大型承压水箱的抗震需求。
9.根据本发明的第一方面的实施例，提供一种非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置，包括：支撑结构和安装槽。所述支撑结构用于将水箱主体固定于所述安装槽内。所述支撑结构包括上支撑架和下支撑架，所述下支撑架包括多个水平延伸的支撑杆，多个所述支撑杆环绕于所述水箱主体的周围，其一端与所述水箱主体的中部连接，另一端与所述安装槽连接，用于支承所述水箱主体。所述上支撑架包括多个柔性连接件，多个所述柔性连接件环绕于所述水箱主体的上端部的周围，其一端与所述水箱主体连接，另一端与所述安装槽的侧壁连接，使得所述水箱主体与所述安装槽的侧壁之间为柔性连接。
10.优选的，所述柔性连接件包括柔性件和连接杆。所述连接杆的一端与所述水箱主体的上端部固定连接，另一端通过所述柔性件与所述水箱主体柔性连接。
11.优选的，所述柔性件为液压阻尼器。
12.优选的，还包括环形套板，所述环形套板设置为能够贴合于所述水箱主体的上端部的形状，并套设于所述水箱主体的上端部。多个所述柔性连接件的连接杆的一端均与所述环形套板连接，从而通过所述环形套板与所述水箱主体连接。
13.优选的，所述安装槽的竖直方向上的截面呈l形，其中部设有水平的支承面，所述支撑杆安装于所述支承面上。
14.优选的，所述支撑杆由q235hr材料制成。
15.根据本发明第二方面的实施例，提供一种大型承压水箱，包括水箱主体和上述的大型承压水箱的固定装置，所述水箱主体安装于所述非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置上。
16.优选的，所述水箱主体呈球形。
17.优选的，本大型承压水箱还包括内支撑架，所述内支撑架位于所述水箱主体的内侧。所述内支撑架为框架式结构，其为球形框架，所述水箱主体的内侧壁贴合与所述内支撑架上，并与所述内支撑架固定连接，所述内支撑架用于支撑并加固所述水箱主体。
18.优选的，所述内支撑架包括第一框架和第二框架，所述第一框架环绕于所述第二框架的外侧。所述第一框架包括多个第一环形部和多根竖直设置的弧形梁，多个所述第一环形部水平设置，并沿竖直方向间隔排列，多个所述第一环形部的中心轴线共线。多根所述弧形梁沿所述第一环形部的环向排列，并与多个所述第一环形部固定连接，所述水箱主体的内侧壁贴合于所述弧形梁上，并与所述弧形梁固定连接。所述第二框架包括多个第二环形部和多根沿竖直方向延伸的竖直梁，多个所述第二环形部水平设置，并沿竖直方向间隔排列，多根所述竖直梁沿所述第二环形部的环向排列，并与所述第二环形部固定连接。所述第二环形部位于所述第一环形部的内侧，且两者的中心轴线共线，所述第二环形部与所述第一环形部之间通过水平梁连接。
19.优选的，所述水箱主体由核级022cr19ni10材料制成，所述水箱主体的壁厚为25-30mm。所述内支撑架由q235hr材料制成。
20.优选的，所述水箱主体的内部设有容置腔，所述容置本体的上端开设有进料口，其下端开设有出料口，所述进料口和所述出料口均与所述容置腔连通，所述进料口处设有第一阀门，用于控制物料进入所述容置腔内，所述出料口处设有第二阀门，用于控制物料流出所述容置腔。
21.本发明中的非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置通过支撑结构将水箱主体安装于安装槽内。其中，支撑结构包括上支撑架和下支撑架。下支撑架用于支承容器结构本体。上支撑架包括多个柔性连接件，水箱主体通过这些柔性连接件与安装槽的侧壁柔性连接。当发生震动时，柔性连接件能够卸去一部分震动载荷，避免水箱主体因冲击应力而导致损坏，从而提高装置的整体抗震能力。因此，本非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置具有较高的安全性，能够满足核电厂的大型承压水箱的抗震需求。
附图说明
22.图1是本发明一些实施例中的非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置的结构示意图；
23.图2是本发明一些实施例中的非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置的俯视图；
24.图3是本发明一些实施例中的水箱主体的结构示意图；
25.图4是本发明一些实施例中的支撑结构与水箱主体连接示意图；
26.图5是本发明一些实施例中的柔性连接件的结构示意图；
27.图6是本发明一些实施例中的含有环形套板的非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置的结构示意图；
28.图7是本发明一些实施例中的水箱主体和固定装置在不同工况下的强度校核数据；
29.图8是本发明一些实施例中的内支撑架的结构示意图。
30.图中：1-水箱主体、101-球壳板、102-上人孔、103-下人孔、104-排残管、105-进料口、106-出料口、2-安装槽、3-支撑结构、31-上支撑架、32-下支撑架、33-柔性连接件、301-柔性件、302-连接杆、303-环形套板、304-支撑杆、4-内支撑架、401-水平梁、402-弧形梁、403-竖直梁、404-第一环形部、405-第二环形部。
具体实施方式
31.下面将结合本发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的范围。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”“上游”、“下游”等指示方位或位置关系是基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于和简化描述，而并不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须设有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
33.在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或者暗示相对重要性。
34.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“设置”、“安装”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接也可以是可拆卸地连接，或者一体地连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.实施例1
36.请参阅图1和图2，本发明公开非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置，包括支撑结构3和安装槽2。
37.其中，支撑结构3用于将水箱主体1固定于安装槽2内。支撑结构3包括上支撑架31和下支撑架32，下支撑架32包括多个水平延伸的支撑杆304，多个支撑杆304环绕于水箱主体1的周围，其一端与水箱主体1连接，另一端与安装槽2连接，用于支承水箱主体1。上支撑
架31包括多个柔性连接件33，多个柔性连接件33环绕于水箱主体1的上端部的周围，其一端与水箱主体1的中部连接，另一端与安装槽2的侧壁连接，使得水箱主体1与安装槽2的侧壁之间为柔性连接。
38.具体地，如图1所示，安装槽2可以是由钢筋混凝土制成的外部厂房，其竖直方向的截面呈l形。安装槽的中部设有水平的支承面，支撑杆304安装于支承面上。水箱主体1容置于安装槽中。水箱主体1呈球形。在本实施例中，水箱主体1的直径约为18000mm，容积约为3052m3，属于大型容器，主要应用于核电厂内的含硼水的储存。当然，可以理解的是，水箱主体1还可以用于储存其它核电厂所需的液体介质。
39.在本实施例中，如图2所示，支撑结构3的下支撑架32包括多个支撑杆304。具体地，支撑杆304的数量为16-22个。优选地，支撑杆304的数量为20个。这些支撑杆304均匀地环绕于水箱主体1的周围。结合图1可以看出，支撑杆304的一端与水箱主体1连接，另一端与安装槽2的支承面连接。这些支撑杆304用于支承水箱主体1，以将水箱主体1固定于安装槽2内。
40.需要说明的是，由于本固定装置所支承的的水箱主体1质量非常大，其晃动时，产生的动量也非常大。尤其是当水箱主体1中注满了含硼水后，一旦水箱主体1产生晃动，支撑结构3的下支撑架32以及安装槽2将承受非常大的载荷，甚至可能导致不可逆的损坏。因此，单靠下支撑架还不足以满足核电厂中的大型容器的抗震要求。
41.为了提高该固定装置整体的抗震能力，支撑结构3还包括上支撑架31。请继续参阅图2，在本实施例中，上支撑架31包括多个柔性连接件33。具体地，柔性连接件33的数量为8-10个。优选地，柔性连接件33的数量为8个。这些柔性连接件33环绕于水箱主体1的周围，其一端与水箱主体1的上端连接，另一端与安装槽2的侧壁连接，使得水箱主体1与安装槽2的侧壁之间为柔性连接。当然，柔性连接件33也可以放到水箱主体1下部分，或者水箱主体1上、下部分均放置。
42.以下将对柔性连接件33的减震效果进行具体说明：柔性连接件33在轴向上具有一定的伸缩量，具有在震动中减小位移量和位移速度的功能，从而降低水箱主体的产生的动量。具体地，当核电厂房发生震动时，柔性连接件33能够卸去一部分震动载荷，避免水箱主体、支撑结构3、安装槽2因冲击应力而导致损坏，从而提高装置的整体抗震能力。
43.因此，非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置具有较高的安全性，能够满足核电厂的大型容器的抗震需求。
44.进一步地，由于本固定装置具有优异的抗震性能，因此，本固定装置适用于核电领域的承压水箱，尤其适用于固定非能动堆芯冷却系统中的大型承压水箱。当然，可以理解的是，本容器固定装置也可以应用于其他领域的需要进行抗震的大型容器中。
45.请参阅附图3，以下将结合水箱主体1来对本固定装置做出进一步的说明。在本实施例中，水箱主体1呈球形。因为，球形结构的承重能力更好，而且，能够减小水箱主体1的自重。进一步地，球形容器的容器壁的厚度较为均匀，不会出现明显的夹角或断面，因而能够避免在容器壁上出现一些明显的薄弱点。
46.另外，水箱主体1的内部还设有内支撑架4，内支撑架4用于支撑水箱主体1的侧壁，以强化水箱主体1。
47.进一步地，本固定装置主要用于固定大型承压水箱。在本实施例中，在非能动堆芯冷却系统中，大型承压水箱的水箱主体1的直径约为18000mm，容积约为3052m3，水箱主体1
的直径和容积都比较大，导致水箱主体1的自重较大，在注满含硼水之后，其重量更大。一旦发生晃动，则水箱主体1会产生巨大的动量。本固定装置通过下支撑架来固定和支承水箱主体1，并通过柔性连接件33卸去一部分震动载荷，从而降低水箱主体1的产生的动量，同时水箱主体1内部的内支撑架4又具有加强作用，避免水箱主体1、支撑结构3、安装槽2因冲击应力而导致损坏。
48.该水箱主体1中主要用于盛放含硼水，含硼水具有一定的放射性。因此，水箱主体1的容器壁的选材以及其壁厚需要达到以下要求：水箱主体1中注满含硼水后，其容器壁不能出现液体渗漏，更不能因水压而崩裂；另外，水箱主体1的容器壁需要具有一定的辐射屏蔽效果，以保证厂区工作人员的身体健康。
49.具体地，水箱主体1由核级022cr19ni10材料制成。其中，022cr19ni10材料是一种奥氏体不锈钢，具有良好的硬度和屈服强度。而且，这种材料尤其适用于需要焊接的场合。因为这种材料具有较低的碳含量，使得其在靠近焊缝的热影响区中所析出的碳化物减至最少，而碳化物的析出可能导致不锈钢在某些环境中产生晶间腐蚀。本水箱主体1由于尺寸特别巨大，很难一体成型，因此，需要通过将若干板块焊接在一起，以形成一个整体。故上述的水箱主体1尤其适合采用022cr19ni10材料制成。
50.进一步地，水箱主体1的壁厚设定为25-30mm。优选地，水箱主体1的壁厚为25mm。通过选择较大的壁厚，使得水箱主体1能够满足强度要求，同时能够满足水箱主体1的辐射屏蔽的要求。当然，此处的壁厚可以理解为水箱主体1的平均壁厚，水箱主体1的具体部位的壁厚会因所处位置不同而进行调整。示例性地，在水箱主体1与下支撑架32的支撑杆304焊接的位置，容器壁可以适当增厚，以避免水箱主体在此处的容器壁被应力击穿。
51.请参阅图1，以下将结合图1提出一个本固定装置与水箱主体1组装的具体示例。
52.本固定装置的支撑结构3包括上支撑架31、下支撑架32。工作人员在安装时，可以将预制好的大型承压水箱主体运输至施工现场，并将大型承压水箱主体1与支撑杆304进行焊接。在初步完成大型承压水箱主体1的支承和固定后，再将多个柔性连接件33绕大型承压水箱主体1的环向均匀设置，然后，将柔性连接件33的一端与大型承压水箱主体1固定连接，另一端与安装槽2的侧壁固定连接。组装完成后，大型承压水箱主体1与安装槽2的侧壁之间为柔性连接。
53.请参阅图2和图4，以下将结合图4对支撑杆304做进一步说明。在本实施例中，支撑杆304的一侧设有贴合面，贴合面呈弧形，用于贴合于水箱主体的外表面。支撑杆304通过该贴合面与水箱主体连接。具体地，将支撑柱32一侧的贴合面与水箱主体焊接在一起。具体地，支撑杆304由q235hr材料制成。q235hr材料常用于核电领域。这种材料通常通过电弧炉工艺冶炼，具有良好的屈服强度和抗拉强度，且本实施例中，q235hr钢材通过正火或调质处理，以强化其韧性。
54.进一步地，当核电厂发生震动时，应力将会分散至每个支撑杆304上。由于水箱主体1的质量非常大，其震动时产生的应力和动量也会非常大。进而导致分散至每个支撑杆304的应力还是很大。这时仅靠这些支撑杆304来承受应力，还是存在结构破坏的风险。因此，本固定装置还通过上支撑架31来使得水箱主体1与安装槽2的侧壁之间进行柔性连接，以卸去部分冲击力。
55.请参阅图5和图6，以下将结合图5和图6对上支撑架做进一步说明。具体如图5所
示，柔性连接件33包括柔性件301和连接杆302，连接杆302的一端与水箱主体1的上端部连接，另一端通过柔性件301与安装槽的侧壁柔性连接。具体地，柔性件301为液压阻尼器。液压阻尼器主要由缸体和活塞杆组成。在缸体内部，工作腔由活塞分隔成两个腔室，由控制阀组件连通，活塞在缸体内可以做双向运动。在缸体内设计有补偿油腔或在液压阻尼器外配备储油器，以补偿活塞杆拉压造成的液压油体积变化。在缸体外部，活塞杆一端为活动端，通过上述的连接杆302与容器主体1连接；缸体末端为固定端，与安装槽2的侧壁连接。
56.液压阻尼器的原理是：在活塞速度达到阀门闭锁速度之前，控制阀组处于常开状态，液压油可以自由流动，不产生附加阻力。当高速振动载荷作用于阻尼器时，活塞杆带动活塞在缸体内快速移动，当移动速度大于阀门闭锁速度时，控制阀组关闭，活塞两端存在很大压差，产生很大的阻尼力,从而能够卸去水箱主体1震动而产生的冲击力，且不会产生刚性碰撞。
57.示例性地，柔性件301可以采用由德国力赛佳公司生成的大型液压阻尼器。
58.如图6所示，上支撑架还包括环形套板303。环形套板303设置为能够贴合于水箱主体的上端部的形状，并套设于水箱主体的上端部。多个柔性连接件33的连接杆306的一端均与环形套板303连接，从而通过环形套板303与水箱主体1连接。具体地，环形套板303紧密地贴合于水箱主体1的上端部。上支撑架通过环向套板与水箱主体1的上端活动连接，能够减小水箱主体1的晃动，起到稳固作用，从而增强本大型承压水箱的固定装置以及水箱主体1对地震的抵抗能力。
59.当然，在另外一些实施例中，上支撑架的连接杆302也能够直接与水箱主体的上端部连接。
60.请参阅图6，以下将结合图6对安装槽2做进一步说明。安装槽2的竖直方向上的截面呈l形，安装槽2用于容纳水箱主体1。更进一步地，安装槽2的底部还开设有通孔，该通孔正对着水箱主体1下端部的出料口106，用于供输料管道通过。
61.请参阅图7，图7为本非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置在不同工况下的强度校核数据，这些强度校核数据可以通过adams等仿真软件仿真计算得出。具体地，在正常工况下，本非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置承受的工况载荷主要为ls1+ls2+ls3，其中，ls1为大型承压水箱主体的自重；ls2为大型承压水箱主体中的含硼水产生的内压；ls3为正常工况接管载荷。在正常工况下，本非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置对于总体一次薄膜应力的许用值为108.0n/m2，而其承受的一次薄膜应力的最大值为63.7n/m2，因此，本非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置能够满足对抗一次薄膜应力的强度要求。进一步地，对于球壳(即容器主体)而言，其承受的最大应力为60.3n/m2，许用应力162.0n/m2，球壳能够满足抗震需求。对于支撑结构3而言，其承受的最大应力为15.1n/m2，许用应力为135.0n/m2，支撑结构3能够满足抗震需求。因此，在正常工况下，本非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置能够满足抗震需求。
62.在异常工况下，本非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置承受的工况载荷主要为ls1+ls2+ls4+ls6(sl-1)，其中，ls1为大型承压水箱主体的自重；ls2为大型承压水箱主体内部的含硼水产生的内压；ls4为异常工况接管载荷；ls6(sl-1)为地震载荷(包括液面晃动载荷)。在异常工况下，本非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置对于总体一次薄膜应力的许用值为118.8n/m2，而其承受的总体一次薄膜应力的最大值为91.5n/m2，因此，本非能
动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置能够满足对抗一次薄膜应力的强度要求。进一步地，对于球壳(即容器主体)而言，其承受的最大应力为99.7n/m2，许用应力178.2n/m2，球壳能够满足抗震需求。对于支撑结构3而言，其承受的最大应力为44.1n/m2，许用应力为148.5n/m2，支撑结构3能够满足抗震需求。因此，在异常工况下，本非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置能够满足抗震需求。
63.在事故工况下，本非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置承受的工况载荷主要为ls1+ls2+ls5+ls6(sl-2)，其中，ls1为大型承压水箱主体的自重；ls2为大型承压水箱主体中的含硼水产生的内压；ls5为事故工况接管载荷；ls6(sl-2)为地震载荷(包括液面晃动载荷)。在事故工况下，本非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置对于总体一次薄膜应力的许用值为209.0n/m2，而其承受的总体一次薄膜应力的最大值为135.4n/m2，因此，本非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置能够满足对抗一次薄膜应力的强度要求。进一步地，对于球壳(即容器主体1)而言，其承受的最大应力为162.8n/m2，许用应力为250.8n/m2，球壳能够满足抗震需求。对于支撑结构3而言，其承受的最大应力为91.1n/m2，许用应力为216.0n/m2。可以看出，支撑结构3能够满足抗震需求。因此，在事故工况下，本非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置能够满足抗震需求。
64.综上，容易看出，本非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置在正常工况、异常工况和事故工况下，均能够满足抗震需求。
65.本非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置的工作原理如下：水箱主体1的内部设有容置腔。其上端设有进料口105，下端设有出料口106。进料口105和出料口106均与容置腔连通，以供液体介质进出容置腔。容器主体1的下端通过下支撑架与安装槽2的槽底连接。下支撑架包括多个支撑杆304，支撑杆304沿环向均匀设置。环形的下支撑架具有较高的固有频率，能够承载较大的地震力，具有较好的抗震效果。而容器主体1的上端部则通过上支撑架与安装槽2的槽壁连接。上支撑架包括多个柔性连接件33。柔性连接件33在轴向具有一定的伸缩量，能够在运行中减小容器主体1的振动位移量。在发生地震时，通过柔性连接件33可以减小水箱主体1的震动，从而提高水箱主体1的主频率，提高装置的整体抗震能力。
66.综上，本非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置具有如下优点：通过上支撑架和下支撑架的特殊结构，使得设备的固有频率显著提高，增强了设备的抗震能力；同时，本固定装置的支撑结构3简单合理，能承受较大的地震力，而且对厂房结构的载荷尽量减小，有利于提高厂房的承载能力。
67.实施例2
68.本发明还公开一种大型承压水箱，包括水箱主体1和实施例1中的厂房内非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置。
69.其中，水箱主体1安装于非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置上。
70.具体地，本大型承压水箱的水箱主体1通过柔性连接件33与安装槽2柔性连接。当发生震动时，柔性连接件33能够卸去一部分震动载荷，避免水箱主体1因冲击应力而导致损坏，从而提高本大型承压水箱的整体抗震能力。因此，本大型承压水箱具有较高的安全性，能够满足核电厂的大型承压水箱的抗震需求。
71.进一步地，本大型承压水箱具有良好的安全性和抗震能力，尤其适用于核电厂内。更进一步地，本大型承压水箱位于核电厂的安全壳附近，并作为安全壳承压边界的一部分，
是核岛重要的容器设备，还承担着保持安全壳密封性的重要任务，是核电站安全屏障的重要组成部分，它的密封性和安全性对于减少核事故对公众和环境的影响起着至关重要的作用。
72.在本实施例中，水箱主体1呈球形。因为，球形结构的承重能力更好，而且，能够减小水箱主体1的自重。进一步地，球形容器的容器壁的厚度较为均匀，不会出现明显的夹角或断面，因而能够避免在容器壁上出现一些明显的薄弱点。水箱主体1的直径约为18000mm，容积约为3052m3，水箱主体1的直径和容积都比较大，属于大型容器。
73.如图8所示，在本实施例中，本大型承压水箱还包括内支撑架4，内支撑架4位于水箱主体1的内侧。内支撑架4为框架式结构，其为球形框架，水箱主体1的内侧壁贴合与内支撑架4上，并与内支撑架4固定连接。内支撑架4用于支撑并加固水箱主体1。
74.进一步地，内支撑架4包括第一框架和第二框架，第一框架环绕于第二框架的外侧。第一框架呈球形，其包括多个第一环形部404和多根竖直设置的弧形梁402，多个第一环形部404水平设置，并沿竖直方向间隔排列。多个第一环形部404的中心轴线共线。优选地，第一环形部404的数量为三个。由于第一框架呈球形，因此，位于第一框架中部的第一环形部404的直径较大，而位于上下两端的第一环形部404的直径较小。多根弧形梁402沿第一环形部404的环向排列，并与多个第一环形部404固定连接。具体地，弧形梁402的上下两端分别与两个直径较小的第一环形部404连接，弧形梁402的中部与直径较大的第一环形部404连接。弧形梁402与第一环形部404之间可以采用焊接固定。水箱主体的内侧壁贴合于弧形梁402上，并与弧形梁402固定连接。
75.另外，第二框架包括多个第二环形部405和多根沿竖直方向延伸的竖直梁403。多个第二环形部405水平设置，并沿竖直方向间隔排列。多根竖直梁403沿第二环形部405的环向排列，并与第二环形部405固定连接。第二环形部405位于第一环形部404的内侧，且两者的中心轴线共线。第二环形部405与第一环形部404之间通过水平梁401连接，水平梁401用于对第一框架进行支撑。
76.该水箱主体1中主要用于盛放含硼水，含硼水具有一定的放射性。因此，水箱主体1的容器壁的选材以及其壁厚需要达到以下要求：水箱主体1中注满含硼水后，其容器壁不能出现液体渗漏，更不能因水压而崩裂；另外，水箱主体1的容器壁需要具有一定的辐射屏蔽效果，以保证厂区工作人员的身体健康。经过校核计算，水箱主体1由核级022cr19ni10材料制成，且其壁厚设定为25-30mm。优选地，水箱主体1的壁厚为25mm。
77.进一步地，水箱主体1内部的工作温度为20-156℃，其中，20℃为正常工作温度。其最高工作压力为0.45mpa。
78.请继续参阅图3，以下将提出一个水箱主体1组装的具体示例。由于容器主体1的在生产过程中，可以将水箱主体1拆分为三个部分进行铸造，分别为上端部、下端部和若干球壳板101。其中，这些球壳板101为结构相同的瓣片，有很好的互换性和安装性。上端部、下端部和球壳板101铸造完成后，运输至工程现场。首先，通过吊车将下端部吊运至安装槽2内，下端部放置于安装槽2的底部。然后，将内支撑架4吊运至安装槽2的内部，并将内支撑架4与下端部进行安装。通过吊车将多块球壳板101分别吊运至安装槽2内，使得球壳板101贴合与内支撑架4，并将两者固定连接，将每一块球壳板101的下端与下端部焊接在一起，接着，将相邻两块球壳板101焊接在一起。球壳板101焊接完成后，通过吊车将上端部吊运至球壳板
101的上方，并将上端部与球壳板101焊接在一起。以上焊缝均需确保不会出现渗漏。最终，水箱主体1成型，水箱主体1的内部形成一个容置腔。
79.还需要说明的是，如图3所示，水箱主体1的内部设有容置腔，容置本体1的上端开设有进料口105，其下端开设有出料口106，进料口105和出料口106均与容置腔连通。具体地，进料口105处于水箱主体的上端部，上端部在铸造过程中，即留出进料口105。而出料口106则设置于水箱主体的下端部，类似地，下端部在铸造过程中，即留出出料口106。在水箱主体安装成型后，在进料口105处设有第一阀门，用于控制物料进入容置腔内；在出料口106处设有第二阀门，用于控制物料流出容置腔。
80.进一步地，第一阀门与上料装置连通，上料装置可以选用水泵，用于将含硼水输送入容置腔内。第二阀门与下料装置连通，下料装置通过液体重力，将含硼水输送至生产工位。
81.更进一步地，在水箱主体的上端部开设有上人孔102，用于供维修人员进入水箱主体。在水箱主体的下端部开设有下人孔103，下人孔103处设置有排残管104，容器主体1中未排尽的残液通过排残管104排出。
82.示例性地，本承压水箱应用于非能动堆芯冷却系统中，用做于非能动堆芯冷却系统的淹没水源。本大型承压水箱的出料口与非能动堆芯冷却系统中的主回路连通，用于向非能动堆芯冷却系统中注入淹没水源，以实现堆芯冷却的效果。
83.非能动堆芯冷却系统是指无需依靠水泵等外力注入淹没水源的冷却系统，其仅依靠重力压头来注入水源。因此，非能动堆芯冷却系统需要将淹没水源布置在一定的高度，才能够满足仅依靠重力提供水源注入的要求。而且，非能动堆芯冷却系统对于淹没水源的需求量巨大，约为5400m3。
84.随着厂房高度的升高，相应的楼层反应谱就越大。而且，非能动堆芯冷却系统的承压水箱需要容纳大量的冷却水，一方面，导致水箱的侧壁将要承受较大的水压；另外一方面，导致水箱的动量很大，一旦发生震动，就很有可能导致水箱出现渗漏，甚至解体。故普通的水箱很难满足非能动堆芯冷却系统的需求。
85.本大型承压水箱的水箱主体的安装高度约为20m左右，能够产生足够的重力压头。当工作人员打开本承压水箱的第二阀门后，水箱中的冷却水在重力的作用下进入冷却系统的主回路中。
86.由于本大型承压水箱的位置较高，一旦发生震动，就会产生较大的反应能谱，容易出现损坏。因此，本大型承压水箱通过上支撑架和下支撑架来固定水箱主体，上支撑架包括多个柔性连接件，水箱主体通过这些柔性连接件与安装槽的侧壁柔性连接。当发生震动时，柔性连接件能够卸去一部分震动载荷，避免水箱主体因冲击应力而导致损坏，从而提高装置的整体抗震能力。
87.另外，水箱主体的内部还具有内支撑架4。球壳板固定安装于内支撑架4上，能够承受较大的水压。且内支撑架4也能够加强水箱主体的抗震性能，避免其因震动而发生解体。
88.综上，本大型承压水箱能够承受较大的水压，并且具有较强的抗震性能，能够满足非能动堆芯冷却系统的使用需求。
89.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精
神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置，其特征在于，包括：支撑结构(3)和安装槽(2)，所述支撑结构(3)用于将水箱主体(1)固定于所述安装槽(2)内，所述支撑结构(3)包括上支撑架(31)和下支撑架(32)，所述下支撑架(32)包括多个水平延伸的支撑杆(304)，多个所述支撑杆(304)环绕于所述水箱主体(1)的周围，其一端与所述水箱主体(1)的中部连接，另一端与所述安装槽(2)连接，用于支承所述水箱主体(1)，所述上支撑架(31)包括多个柔性连接件(33)，多个所述柔性连接件(33)环绕于所述水箱主体(1)的上端部的周围，其一端与所述水箱主体(1)连接，另一端与所述安装槽(2)的侧壁连接，使得所述水箱主体(1)与所述安装槽(2)的侧壁之间为柔性连接。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述柔性连接件包括柔性件(301)和连接杆(302)，所述连接杆(302)的一端与所述水箱主体(1)的上端部固定连接，另一端通过所述柔性件(301)与所述安装槽(2)的侧壁柔性连接。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述柔性件(301)为液压阻尼器。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括环形套板(303)，所述环形套板(303)设置为能够贴合于所述水箱主体(1)的上端部的形状，并套设于所述水箱主体(301)的上端部，多个所述柔性连接件(33)的连接杆(302)的一端均与所述环形套板(303)连接，从而通过所述环形套板(303)与所述水箱主体(1)连接。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述安装槽(2)的竖直方向上的截面呈l形，其中部设有水平的支承面，所述支撑杆(304)安装于所述支承面上。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述支撑杆(304)由q235hr材料制成。7.一种大型承压水箱，其特征在于，包括：水箱主体(1)和权利要求1-6中任一项所述的非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置，所述水箱主体(1)安装于所述非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置上。8.根据权利要求7所述的大型承压水箱，其特征在于，所述水箱主体(1)呈球形。9.根据权利要求8所述的大型承压水箱，其特征在于，还包括内支撑架(4)，所述内支撑架(4)位于所述水箱主体(1)的内侧，所述内支撑架(4)为框架式结构，其为球形框架，所述水箱主体(1)的内侧壁贴合与所述内支撑架(4)上，并与所述内支撑架(4)固定连接，所述内支撑架(4)用于支撑并加固所述水箱主体。10.根据权利要求9所述的大型承压水箱，其特征在于，所述内支撑架包括第一框架和第二框架，所述第一框架环绕于所述第二框架的外侧，所述第一框架包括多个第一环形部(404)和多根竖直设置的弧形梁(402)，多个所述第一环形部水平设置，并沿竖直方向间隔排列，多个所述第一环形部的中心轴线共线，多根所述弧形梁沿所述第一环形部(404)的环向排列，并与多个所述第一环形部(404)固定连接，所述水箱主体(1)的内侧壁贴合于所述弧形梁(402)上，并与所述弧形梁(402)固定连接；所述第二框架包括多个第二环形部(405)和多根沿竖直方向延伸的竖直梁(403)，多个
所述第二环形部(405)水平设置，并沿竖直方向间隔排列，多根所述竖直梁(403)沿所述第二环形部的环向排列，并与所述第二环形部(405)固定连接，所述第二环形部位于所述第一环形部的内侧，且两者的中心轴线共线，所述第二环形部与所述第一环形部之间通过水平梁(401)连接。11.根据权利要求10所述的大型承压水箱，其特征在于，所述水箱主体(1)由核级022cr19ni10材料制成，所述水箱主体(1)的壁厚为25-30mm；所述内支撑架(4)由q235hr材料制成。12.根据权利要求9-11中任一项所述的大型承压水箱，其特征在于，所述水箱主体(1)的内部设有容置腔，所述容置本体的上端开设有进料口(105)，其下端开设有出料口(106)，所述进料口(105)和所述出料口(106)均与所述容置腔连通，所述进料口(105)处设有第一阀门，用于控制物料进入所述容置腔内，所述出料口(106)处设有第二阀门，用于控制物料流出所述容置腔。

技术总结
本发明公开非能动堆芯冷却系统承压水箱的固定装置和大型承压水箱。本固定装置包括支撑结构和安装槽。支撑结构用于将水箱主体固定于安装槽内。支撑结构包括上支撑架和下支撑架，下支撑架包括多个水平延伸的支撑杆，多个支撑杆环绕于水箱主体的周围，其一端与水箱主体的中部连接，另一端与安装槽连接，用于支承水箱主体。上支撑架包括多个柔性连接件，多个柔性连接件环绕于水箱主体的上端部的周围，其一端与水箱主体连接，另一端与安装槽的侧壁连接，使得水箱主体与安装槽的侧壁之间为柔性连接。因此，本固定装置具有较高的安全性，能够满足核电厂的大型承压水箱的抗震需求。足核电厂的大型承压水箱的抗震需求。足核电厂的大型承压水箱的抗震需求。


技术研发人员：王跃蓉 梁文元 姚迪 丁磊 吴明 房柯 王晓轩 薛万勋 赵英超 许桐晖 马晓荣 陈鹍 方晓璐 王晓和 赵英昆 张昕予 王振中 沈亮
受保护的技术使用者：中国核电工程有限公司
技术研发日：2023.03.29
技术公布日：2023/7/22