核電站抗震設(shè)計(jì)分析

1、核電站抗震設(shè)計(jì)分析 目 錄 1.概述 2.法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的采用 3.設(shè)計(jì)基準(zhǔn)輸入的確定 4.抗震分析方法 5.抗震I類構(gòu)筑物的設(shè)計(jì) 6.結(jié)論1. 概述為了保證核電廠的安全性，在我國(guó)的核安全導(dǎo)則中，要求核電廠的設(shè)計(jì)具有縱深防御的功能，設(shè)計(jì)中包括了多重的防御屏障。在核電廠的設(shè)計(jì)中，地震作為不可忽視的外在因素，得到了充分的考慮。在設(shè)計(jì)中，從采用的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，地震輸入水平的確定，計(jì)算分析的理論方法以及設(shè)計(jì)極限的采用方面，都有一套完整的、經(jīng)過驗(yàn)證的程序。設(shè)計(jì)具有成熟的理論基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)積累。在核電廠的設(shè)計(jì)當(dāng)中，與核安全相關(guān)的重要物項(xiàng)，包括損壞后會(huì)直接或間接造成事故的物項(xiàng)；保證反應(yīng)堆安全停堆并維持停堆狀態(tài)及排出余熱所

2、需的物項(xiàng)，地震時(shí)和地震后為減輕核事故破壞后果所需的物項(xiàng)以及損壞或喪失功能后會(huì)危及上述物項(xiàng)的其他物項(xiàng)，均屬于設(shè)計(jì)中的抗震I類物項(xiàng)。我公司承擔(dān)設(shè)計(jì)的核電站，核島廠房的構(gòu)筑物（包括反應(yīng)堆廠房、燃料廠房、電氣廠房、核輔助廠房、柴油機(jī)廠房），均屬于抗震I類構(gòu)筑物，按照核電廠最高的抗震設(shè)計(jì)要求來進(jìn)行設(shè)計(jì)。2法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的采用我們?cè)诳拐餓類構(gòu)筑物的抗震設(shè)計(jì)中，要遵循以下一系列的法規(guī)、導(dǎo)則和標(biāo)準(zhǔn)： HAF102 核動(dòng)力廠設(shè)計(jì)安全規(guī)定 HAD101/01 核電廠廠址選擇中的地震問題 HAD102/02 核電廠的抗震設(shè)計(jì)與鑒定 GB50267-97 核電廠抗震設(shè)計(jì)規(guī)范此外，在上述規(guī)范的基礎(chǔ)上，還要參考美國(guó)相關(guān)規(guī)范的要

3、求，如：美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)審查大綱 US NRC SRP；美國(guó)核安全相關(guān)構(gòu)筑物的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范 ASCE 4-98等3設(shè)計(jì)基準(zhǔn)輸入的確定在抗震I類構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)中，考慮兩個(gè)水平的地震作用: 運(yùn)行安全地震作用（SL-1） 極限安全地震作用（SL-2）在運(yùn)行安全地震作用下，抗震I類構(gòu)筑物應(yīng)能保證核電廠能夠正常運(yùn)行；在極限安全地震作用下，抗震I類構(gòu)筑物應(yīng)能保證核電廠能夠安全停堆，因此，此地震水平也被稱作安全停堆地震(SSE)。l 運(yùn)行安全地震的年超越概率為2，也即五百年一遇的地震；l 安全停堆地震的年超越概率為0.1，即萬年一遇的地震。地震輸入是根據(jù)地震部門在各個(gè)廠址地震安全性評(píng)價(jià)報(bào)告中給出的廠址地面運(yùn)動(dòng)最大加

4、速度值（SL-2），以及場(chǎng)地相關(guān)譜或適用的標(biāo)準(zhǔn)譜（如RG1.60譜）。目前在核電廠址SL-2地震動(dòng)參數(shù)的確定中，均采用確定性方法和概率論方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，并取兩種方法計(jì)算的較大值，而且按照法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的要求此值不能小于0.15g。如：秦山地區(qū)廠址計(jì)算值為0.11g，實(shí)際設(shè)計(jì)取0.15g或更大（方家山由于翻版M310，核島設(shè)計(jì)取0.2g）；福清廠址計(jì)算值為0.19g，核島實(shí)際設(shè)計(jì)取0.2g。4抗震分析方法核島廠房的抗震分析，采用的是國(guó)際上具有成熟的理論基礎(chǔ)的時(shí)程分析方法和反應(yīng)譜法。這些方法，在我國(guó)的核安全導(dǎo)則、抗震規(guī)范、以及美國(guó)的核安全相關(guān)構(gòu)筑物的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中均有規(guī)定?？拐鸱治霾捎玫氖菄?guó)際通用的考慮結(jié)

5、構(gòu)物與土壤的相互作用的反應(yīng)譜計(jì)算軟件SASSI以及國(guó)際通用的有限元分析軟件ANSYS、ABAQUS。 通常情況下，核島構(gòu)筑物的抗震分析采用時(shí)程分析法和反應(yīng)譜法。當(dāng)有充分論據(jù)能保證安全時(shí)也可采用等效靜力計(jì)算法。目前已建和在建的電采用時(shí)程分析方法，并考慮結(jié)構(gòu)物與土壤的相互作用。 設(shè)計(jì)時(shí)程采用人工擬合地震加速度時(shí)程。人工時(shí)程至少包括相互統(tǒng)計(jì)獨(dú)立的三條時(shí)程，分別代表X，Y，Z三個(gè)方向。根據(jù)SRP的要求，擬合時(shí)程的總持時(shí)應(yīng)足夠長(zhǎng)，最少持時(shí)為20s，此外還要求強(qiáng)震平穩(wěn)段持時(shí)不低于6s和對(duì)功率譜密度的要求等，以保證所輸入的地震具有足夠的能量。在構(gòu)筑物的抗震分析中，對(duì)地基的參數(shù)考慮了其參數(shù)的不確定性影響，對(duì)地

6、基的彈性模量考慮乘以1.5、除以1.5進(jìn)行拓寬，計(jì)算出來的反應(yīng)譜值考慮對(duì)上述地基參數(shù)的計(jì)算結(jié)果的包絡(luò)。構(gòu)筑物的抗震分析，也考慮地震方向的不確定性的影響，考慮從構(gòu)筑物的三個(gè)相互垂直的方向輸入地震激勵(lì)，采用紐馬克的組合方式疊加三個(gè)方向單獨(dú)輸入后的計(jì)算反應(yīng)譜結(jié)果。5抗震I類構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)核島廠房均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，反應(yīng)堆廠房的安全殼采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 設(shè)計(jì)考慮的作用和作用效應(yīng)組合主要有正常作用、施工期間的作用、嚴(yán)重環(huán)境條件下的作用、極端環(huán)境條件下的作用、事故工況下的作用、內(nèi)部飛射物和外部事件的作用等，其中外部事件主要考慮了龍卷風(fēng)、飛機(jī)撞擊、外部爆炸沖擊波、極限安全地震等等。 地震作用效應(yīng)與核電廠中各種工況下的使用荷載效應(yīng)進(jìn)行最不利的組合，SL-2地震要與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故（LOCA）組合?？拐餓類構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用目前較為成熟的極限承載力設(shè)計(jì)方法。在計(jì)算分析中，也保證了在極限安全地震作用下結(jié)構(gòu)仍然處于彈性階段的水準(zhǔn)，并通過構(gòu)造措施使構(gòu)筑物即使進(jìn)入塑性變形，仍具有一定的承載能力，也即有一定的設(shè)計(jì)余量。6結(jié)論綜上所述，核電廠的設(shè)計(jì)是以安全作為第一要素的。核電廠的抗震設(shè)計(jì)采用了很高的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，從輸入的確定，到設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)過程，都是嚴(yán)謹(jǐn)?shù)??？梢哉f，我們?cè)O(shè)計(jì)的核島廠房在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)地震SL-2作用下是安全