Защитное железобетонное ограждение атомной электростанции
PROTECTIVE REINFORCED-CONCRETE ENCLOSURE OF NUCLEAR POWER PLANT

Изобретение относится к строительной технике, а именно, к защитным железобетонным ограждениям атомных электростанций.
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.
Как правило, откола бетона, при воздействии различных факторов, можно избежать за счет увеличения толщины железобетонного ограждения, а именно, толщины бетонного блока.
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.
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.
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.
Технический результат заявленного изобретения заключается в повышении безопасности АЭС, упрощении конструкции защитного железобетонного ограждения АЭС, сокращении физических объемов и времени сооружения АЭС.
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.
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.
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.
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.
На фиг. 1 представлен внешний вид защитного ограждения АЭС, выполненного в соответствии с заявленным изобретением.
На фиг. 2 представлен вид стального просечно-вытяжного листа, выполненного в соответствии с заявленным изобретением.
Заявленное изобретение реализуется следующим образом.
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).
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.
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.
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.
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.
Источники информации:
1. Методы анализа безопасности АЭС при авиакатастрофах. Авторы С.Л. Буторин, Г.С. Шульман, С.Г. Шульман.