穿浪型船体式浮动核电站.pdf

1、(10)申请公布号 CN 104332202 A (43)申请公布日 2015.02.04 CN 104332202 A (21)申请号 201410580910.1 (22)申请日 2014.10.27 G21D 1/02(2006.01) G21D 3/06(2006.01) G21D 3/04(2006.01) (71)申请人 中国核动力研究设计院 地址 610000 四川省成都市一环路南三段 28 号 (72)发明人 李松 许余 李卓群 罗琦 刘聪 陈智 曾未 明哲东 姚维华 (74)专利代理机构 成都行之专利代理事务所 ( 普通合伙 ) 51220 代理人 何筱茂 (54) 发明名称

2、 穿浪型船体式浮动核电站 (57) 摘要 本发明涉及浮动核电站技术领域， 具体公开 了一种穿浪型船体式浮动核电站， 包括船舱内设 置有核岛厂房 （1） 和常规岛厂房 （2） 的船体 （3） ， 所述船体 （3） 呈扁平状， 船体 （3） 两边均设置有浮 体 （4） ， 该浮体 （4） 的纵截面的下半部分的宽度自 上而下逐渐减小 ； 船体 （3） 底面呈流线型， 本发明 利用浮体的浮力保持平衡性， 并在船底设置流线 型结构应对海浪的冲击， 具有良好的耐波性， 其整 体稳定性和平衡性大大增加， 使得该浮动核电站 可以根据需要布置在沿海区域、 深海区域、 孤岛附 近， 利用核能为海上作业提供能源。

3、(51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 (10)申请公布号 CN 104332202 A CN 104332202 A 1/1 页 2 1. 穿浪型船体式浮动核电站， 其特征在于， 包括船舱内设置有核岛厂房 （1） 和常规岛 厂房 （2） 的船体 （3） ， 所述船体 （3） 呈扁平状， 船体 （3） 两边均设置有浮体 （4） ， 该浮体 （4） 的 纵截面的下半部分的宽度自上而下逐渐减小。 2. 根据权利要求 1 所述的穿浪型船体式浮动核电站， 其特征在于， 所

4、述船体 （3） 底面在 长度方向上呈流线型。 3. 根据权利要求 2 所述的穿浪型船体式浮动核电站， 其特征在于， 所述浮体 （4） 与船体 （3） 底部接触 ； 所述船体 （3） 底面位于两边的浮体 （4） 之间的部分在长度方向上呈流线型。 4. 根据权利要求 1 至 3 任一所述的穿浪型船体式浮动核电站， 其特征在于， 所述船体 （3） 底部中间还设置有一个浮体 （4） ， 该浮体 （4） 与船体 （3） 两边的浮体 （4） 平行。 5. 根据权利要求 4 所述的穿浪型船体式浮动核电站， 其特征在于， 所述船体 （3） 旁边还 设置有单点系泊系统， 所述单点系泊系统包括连接装置， 所述船体

5、 （3） 与该连接装置固定连 接。 6. 根据权利要求 4 所述的穿浪型船体式浮动核电站， 其特征在于， 所述船体 （3） 的船舱 内设置有将船舱分割为多个独立空间的隔水板 （5） 。 7. 根据权利要求 4 所述的穿浪型船体式浮动核电站， 其特征在于， 所述浮体 （4） 内也设 置有将浮体 （4） 的舱身分割为多个独立空间的隔水板 （5） 。 8. 根据权利要求 7 所述的穿浪型船体式浮动核电站， 其特征在于， 所述隔水板 （5） 为钢 板。 9. 根据权利要求 4 所述的穿浪型船体式浮动核电站， 其特征在于， 所述船体 （3） 的船舱 内设置有应急气囊。 10. 根据权利要求 4 所述的穿

6、浪型船体式浮动核电站， 其特征在于， 所述船体 （3） 上左 右两侧均各设置有一个核岛厂房 （1） 和一个常规岛厂房 （2） ， 所述核岛厂房 （1） 内设置有反 应堆厂房， 所述反应堆厂房内设置有至少 1 个反应堆， 每个反应堆采用单独的安全装置包 裹。 权 利 要 求 书 CN 104332202 A 2 1/5 页 3 穿浪型船体式浮动核电站 技术领域 0001 本发明涉及浮动核电站技术领域， 具体地， 涉及一种穿浪型船体式浮动核电站。 背景技术 0002 浮动核电站修建于海上， 分为平台式浮动核电站和船体式浮动核电站， 可为海岛、 海上石油钻井平台、 南北极地地区、 海上某些特殊装置提

7、供热、 电、 水、 汽的需求。海上核设 施处于孤立状态， 外围辅助设施有限， 因此在设计时需保证核电站内反应堆具有足够的稳 定性和安全性。 0003 此外， 浮动核电站修建于海上， 其抗海浪的冲击能力显得尤为重要。目前， 俄罗斯 的 KLT-40S 浮动核电站采用的是船舶式结构， 为了保证稳定性， 其应用时靠近岛屿或港口， 采用多点锚固的方式， 周围修建防波大堤， 防止船体本身的晃动。这种方式存在着很大的 局限性， 对一些陆地面积有限的岛屿和海上钻井平台， 这种方式并不太适用， 而且在一些海 水较深的区域， 修建外围防波堤工程量将大大加大， 造成工程总造价的提高， 不便于推广适 用。 因此，

8、如何保证浮动核电站在海上的稳定性问题一直没有得到很好地解决， 现有技术中 更没有单独考虑应对海浪的冲击问题。 发明内容 0004 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的上述不足， 提供一种能够在海浪的 冲击下保持较好稳定性和平衡性的穿浪型船体式浮动核电站。 0005 本发明解决上述问题所采用的技术方案是 ： 穿浪型船体式浮动核电站， 包括船舱内设置有核岛厂房和常规岛厂房的船体， 船体呈 扁平状， 船体两边均设置有浮体， 该浮体的纵截面的下半部分的宽度自上而下逐渐减小， 即， 形成倒 “V” 形， 也即浮体的舱身为倒 “V” 型结构。现有技术中， 如何保证浮动核电站在 海上的稳定性问题一直没有

9、得到很好地解决， 也没有研究机构和个人单独考虑了应对海浪 的冲击问题， 发明人在长期的研究中发现， 海浪的冲击是造成浮动核电站晃动的一个重要 原因， 除了保证浮动核电站在海上的固定外， 使浮动核电站具有一定应对海浪冲击的能力 尤为重要， 鉴于此， 发明人提供了本方案中的穿浪型船体式核电站， 其船体能够利用左右两 边浮体的浮力保证平衡性， 在海浪晃动时， 随着下沉量加大， 浮力迅速增大， 稳定性随浮力 的增大而增强， 浮体的倒 V 形结构大大增加了浮动电站的稳定性和平衡性。 0006 作为本发明的进一步改进， 所述船体底面在长度方向上呈流线型， 船体底面可以 将不断涌过来的海浪顺势回流到海水里，

10、 减少海浪的冲击， 有很好的耐波性， 也保证浮动电 站在行驶中的稳定性， 将海浪的冲击尽量缓解， 并保证快速行驶时受到的阻力最小。 0007 进一步， 所述浮体与船体底部接触， 船体底面位于两边的浮体之间的部分在长度 方向上呈流线型。 0008 进一步， 所述船体底部中间还设置有一个浮体， 该浮体与船体两边的浮体平行， 形 成三体船结构， 浮体数量的增加能够进一步增强船体的稳定性和平衡性。 说 明 书 CN 104332202 A 3 2/5 页 4 0009 作为本发明的又一改进， 所述船体旁边还设置有单点系泊系统， 所述单点系泊系 统包括连接装置， 所述船体与该连接装置固定连接， 使得整个

11、浮动核电站船体通过单点系 泊系统固定在海上， 浮动核电站通过围绕系泊系统阻尼旋转可以抵消掉海浪的冲击力， 进 一步提高应对海浪时的稳定性。 0010 进一步， 为了防止船体部分损坏时海水进入整个船舱， 所述船体的船舱内设置有 将船舱分割为多个独立空间的隔水板， 这些独立空间具有良好的密封性， 使得海水只能进 入有破损的独立空间， 而不能进入其他完好的独立空间， 保证整个浮动核电站的安全。 0011 进一步， 所述浮体内也设置有将浮体的舱身分割为多个独立空间的隔水板， 浮体 的这些独立空间同样具有良好的密封性， 以防止整个浮体进水， 影响浮体对船体的支持和 平衡作用。 0012 进一步， 所述隔

12、水板为钢板。 0013 进一步， 所述船体的船舱内设置有应急气囊， 用于局部补充浮力平衡船体， 增强浮 动核电站稳定性。 0014 进一步， 所述船体上左右两侧均各设置有一个核岛厂房和一个常规岛厂房， 所述 核岛厂房内设置有反应堆厂房， 所述反应堆厂房内设置有至少 1 个反应堆， 每个反应堆采 用单独的安全装置包裹。 本方案中， 船体上采用双堆设置， 以在一个堆出现问题或大修需要 较长时间停堆时， 可以利用另一个反应堆可以持续供应电、 水、 热等能源， 同时船体左右两 侧对称布置， 保证了整个浮动核电站的平衡特性。 0015 综上， 本发明的有益效果是 ： 1、 本发明提供了一种穿浪型船体式浮

13、动核电站， 该浮动核电站不仅可部署在沿海区 域， 也可布置在深海区域、 孤岛附近， 利用核能为海洋油气开发、 沿海工业园区生产、 孤岛开 发等提供能源， 由于核电站固定在浮动式船体上， 不占用陆地面积， 可根据能源需求采用不 同的单元机组数配置， 部署灵活， 对海洋资源开发具有重要的推动作用。 0016 2、 本发明的浮动核电站采用穿浪型船体式， 船体能够利用左右两边浮体的浮力保 证平衡性， 船体底面呈流线型可以将不断涌过来的海浪顺势回流到海水里， 减少海浪的冲 击， 有很好的耐波性， 具有良好的整体稳定性和平衡性 ； 也保证浮动电站在行驶中的稳定 性， 将海浪的冲击尽量缓解， 并保证快速行驶

14、时受到的阻力最小。 0017 3、 本发明将浮体的舱身设计为倒 “V” 型结构， 在海浪晃动时， 随着下沉量加大， 浮 力迅速增加， 稳定性随之增强， 增强了浮动电站左右晃动的稳定性和平衡性。 0018 4、 本发明的船体旁边还设置有单点系泊系统， 浮动核电站船体通过单点系泊系统 固定在海上， 通过围绕系泊系统阻尼旋转抵消掉海浪的冲击力， 进一步提高应对海浪时的 稳定性。 0019 5、 本发明的船体和浮体的舱内空间均采用隔水板分割为多个密封性好的独立空 间， 可以防止船体或浮体部分损坏时海水进入整个舱身， 保证真个浮动核电站的安全。 0020 6、 本发明的船舱内还设置有应急气囊， 可用于局

15、部补充浮力平衡船体， 保证船体 的稳定性。 0021 7、 本发明的船体上采用双堆设置， 在一个堆出现问题或大修需要较长时间停堆 时， 可以利用另一个反应堆可以持续供应电、 水、 热等能源， 持续性好， 同时船体左右两侧对 称布置， 保证了整个浮动核电站的平衡特性。 说 明 书 CN 104332202 A 4 3/5 页 5 附图说明 0022 图 1 是本发明的浮动核电站的整体图 ； 图 2 是本发明的沿宽度方向的纵向剖面图 ； 图 3 是实施例 4 中的浮动核电站的俯视图 ； 图 4 是实施例 7 中的单点系泊系统的结构示意图。 0023 附图中标记及相应的零部件名称 ： 1-核岛厂房

16、； 2-常规岛厂房 ； 3-船体 ； 4-浮体 ； 5- 隔水板 ； 6- 桩基 ； 7- 定位柱 ； 8- 旋转台 ； 9- 定位座。 具体实施方式 0024 下面结合实施例及附图， 对本发明作进一步地的详细说明， 但本发明的实施方式 不限于此。 0025 实施例 1 ： 如图1和图2所示， 穿浪型船体式浮动核电站设计为船体式， 包括船舱内设置有核岛厂 房1和常规岛厂房2的船体3， 所述船体3的长度大于高度、 宽度大于或等于高度， 使得整体 船身呈扁平状， 船体3两边均设置有浮体4， 该浮体4与船体3底部接触 ； 船体3能够利用左 右两边浮体 4 的浮力保证平衡性， 从而确保浮动核电站船身的

17、整体稳定性和平衡性， 另外， 两边的浮体 4 尺寸相对于船体 3 较小， 避免了船体 3 在移动时产生碰撞。 0026 浮体 4 沿船体 3 宽度方向的纵截面的下半部分宽度自上而下逐渐减小， 呈倒 “V” 形， 上半部分呈半椭圆形或半圆形或其他宽度较宽的形状。浮体 4 的舱身采用倒 “V” 型结 构后， 在海浪晃动时， 随着下沉量加大， 浮力迅速增加， 稳定性随之增强， 大大增强了浮动电 站左右晃动时的稳定性和平衡性， 有很好的耐波性。 0027 实施例 2 ： 在实施例1的基础上， 本实施例中将船体3的底面进行进一步改进， 将船体底面设置成 流线型 ： 具体地， 船体3底面位于左右两边浮体4

18、之间的部分在船体3的长度方向上呈流线 型， 在船体 3 的行驶方向上， 流线型为前尖后圆， 使船底前面略微上翘。该流线型设计的船 底可以将不断涌过来的海浪顺势回流到海水里， 减少海浪的冲击， 有很好的耐波性， 能在海 浪冲击使保障船体 3 的稳定和平衡。 0028 实施例 3 ： 如图 2 所示， 在实施例 1 或实施例 2 的基础上， 本实施例中， 所述船体 3 底部中间还设 置有一个浮体4， 该浮体4与船体3左右两边的浮体4平行， 构成一个三体船结构， 增加船体 3 的稳定性和平衡性， 中间的浮体 4 下部也呈倒 “V” 形结构。 0029 实施例 4 ： 如图 3 所示， 本实施例在上述

19、任一实施例基础上， 在浮体 4 的舱内设置多个隔水板， 将 浮体4的舱身分隔为多个独立、 密封性好的空间， 这些隔水板5分隔出来的各个空间具有良 好的防水密封性， 在隔水板未损坏的情况下， 海水无法从一个独立空间进入另一个独立空 间。若发生撞击、 恐怖袭击等紧急情况， 浮体 4 局部出现破损， 海水进入部分舱身， 不会进入 全部舱身， 可以防止船体 3 下沉， 不会造成反应堆放射性物质泄漏， 这样可以保证用应急船 将受损浮动核电站迅速脱离现场， 送至维修船厂。 说 明 书 CN 104332202 A 5 4/5 页 6 0030 实施例 5 ： 在上述任一实施例基础上， 本实施例中， 船体

20、3 的船舱内也设置有将船舱分割为多个 独立空间的隔水板 5， 这些隔水板 5 分隔出来的各个空间具有良好的防水密封性， 在隔水板 5 未损坏的情况下， 海水无法从一个独立空间进入另一个独立空间。上述隔水板 5 采用钢 板， 实际应用中也可以采用其他不易锈蚀的金属材料制成。 0031 本实施例中船体 3 的船舱内设置隔水板 5， 将舱内空间分隔为多个独立、 密封性好 的空间， 若发生触礁、 恐怖袭击等事件时， 部分船舱出现破损， 海水进入后只会充满部分将 舱身， 不会引起浮动核电站下沉， 造成反应堆放射性物质泄露， 同时确保能将破损的船体 3 脱离现场送至维修船坞进行应急处理。 0032 实施例

21、 6 ： 在上述任一实施例基础上， 本实施例中的船体 3 的船舱内设置有应急气囊， 可以作为 平衡船体3的局部补充浮力使用， 船体3或浮体4受损后补充浮力， 一方面防止船体3下沉， 另一方面可以支持用应急船将受损船体迅速脱离现场， 送至维修船厂。 0033 实施例 7 ： 在上述任一实施例基础上， 本实施例中的船体3旁边还设置有单点系泊系统， 船体3与 该单点系泊系统相连， 该单点系泊系统采用现有技术中常用的单点系泊系统， 其一般包括 连接装置、 浮筒装置 （或旋转装置） 和系泊装置， 船体 3 与单电系泊系统的连接装置固定连 接， 能够绕系泊装置做360旋转。 因此， 整个浮动核电站通过单点

22、系泊系统固定在海上， 通 过围绕系泊系统阻尼旋转可以抵消掉海浪的冲击力， 增强稳定性。 0034 如图 4 所示， 以下是一种现有技术中单点系泊系统的结构， 本实施例中单点系泊 系统可以采用但不限于该种结构 ： 该单点系泊系统的系泊装置为下端固定在海底的桩基 6， 其旋转装置包括固定在桩基 6 上且位于海平面上方的定位柱 7、 设置在定位柱 7 上且可绕定位柱 7 中心线旋转的旋转台 8 ； 其连接装置包括固定在浮动核电站船体3上的定位座9， 以及连接旋转台8与定位座9的 连接机构。船体 3 与该单点系泊系统连接时， 直接将固定座 9 固定在船体 3 上即可， 实际应 用中， 可以也可以采用其

23、他结构的常用单点系泊系统。 0035 实施例 8 ： 在上述任一实施例基础上， 本实施例中的浮动核电站船采用双堆布置， 在船体 3 上左 右两侧均各设置有一个核岛厂房 1 和一个常规岛厂房 2， 船体 3 左右两侧对称布置， 保证了 整个浮动核电站的平衡特性。 0036 所述核岛厂房1内设置有反应堆厂房， 所述反应堆厂房内设置有至少1个反应堆， 因此船体3上至少有2个反应堆， 以在一个堆出现问题或大修需要较长时间停堆时， 可以利 用另一个反应堆可以持续供应电、 水、 热等能源。 0037 在核电站功率较大时， 可采用多个反应堆模块在同一个反应堆厂房内组合布置的 方式。核岛厂房 1 中的反应堆进

24、一步可以采用小型压水堆， 该小型反应堆可以为一体化布 置压水堆、 紧凑式布置压水堆和分散布置压水堆。 0038 每个反应堆采用单独的安全装置包裹， 本实施例中该安全装置为钢棚， 以保证安 全性。 0039 本实施例中， 以下对核电站在船体 3 上的布置进行详细说明 ： 说 明 书 CN 104332202 A 6 5/5 页 7 核岛厂房 1 内包括有反应堆厂房、 电气控制厂房、 放射性服务厂房、 核燃料储存厂房， 常规岛厂房 2 内包括有汽轮机厂房和常规服务厂房。 0040 反应堆厂房内主要布置反应堆模块以及反应堆安全水池、 燃料吊装运输设备和设 施以及所有核辅助系统和设备等， 反应堆厂房旁

25、边设置核燃料储存厂房。 0041 常规岛厂房主要布置汽轮发电机组、 除氧器等热力系统设备， 在核电站提供海水 淡化功能时， 还包括海水淡化设备。 汽轮发电机组轴线垂直于核岛， 汽轮发电机厂房由汽轮 机房及除氧间组成， 汽机房设置永久性电动双钩桥式起重机用于吊装大型设备。 0042 综上， 本实施例中的穿浪型船体式浮动核电站主要由反应堆装置及热力转换装置 组成。反应堆装置包括了反应堆冷却剂系统、 辅助系统和专设安全设施系统等。热力转换 装置包括了汽轮发电机组、 给水泵、 凝汽器等设备。 反应堆冷却剂系统将热量从反应堆堆芯 传输给蒸汽发生器， 然后由蒸汽发生器传递给浮动核电站二回路系统。 0043

26、 该穿浪型船体式浮动核电站为多用途核电站， 热量传递给二回路后， 可根据用户 需求提供电、 热、 水、 汽等。当用于发电时， 蒸汽直接驱动汽轮发电机发电 ； 当用于电 / 汽联 供时， 采用二次蒸汽发生器产生二次蒸汽提供给工业蒸汽热网 ； 当用于电 / 水联产时时， 可 采用二次蒸汽发生器产生二次蒸汽， 进入汽轮机低压缸做功后排气进入海水淡化装置， 利 用排气的潜热进行海水淡化， 或者是直接采用部分汽轮发电机得到的电能进行海水淡化。 0044 进一步地， 常规岛厂房 2 内还可设置变压站， 汽轮发电机发出的电经升压后通过 海底电缆输送至用户终端。在用于电 / 汽或电 / 水联产时， 常规岛厂房

27、还可另设置汽 / 水 输送站， 通过管道将汽 / 水输送至终端用户。 0045 以上仅是本发明的优选实施方式， 本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例， 凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出， 对于本技术领域的 普通技术人员来说， 在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰， 应视为本发明的保护 范围。 说 明 书 CN 104332202 A 7 1/3 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 104332202 A 8 2/3 页 9 图 3 说 明 书 附 图 CN 104332202 A 9 3/3 页 10 图 4 说 明 书 附 图 CN 104332202 A 10