核電站抗震設計分析

1、核電站抗震設計分析 目 錄 1.概述 2.法規(guī)標準的采用 3.設計基準輸入的確定 4.抗震分析方法 5.抗震I類構筑物的設計 6.結論1. 概述為了保證核電廠的安全性，在我國的核安全導則中，要求核電廠的設計具有縱深防御的功能，設計中包括了多重的防御屏障。在核電廠的設計中，地震作為不可忽視的外在因素，得到了充分的考慮。在設計中，從采用的法規(guī)標準，地震輸入水平的確定，計算分析的理論方法以及設計極限的采用方面，都有一套完整的、經(jīng)過驗證的程序。設計具有成熟的理論基礎和經(jīng)驗積累。在核電廠的設計當中，與核安全相關的重要物項，包括損壞后會直接或間接造成事故的物項；保證反應堆安全停堆并維持停堆狀態(tài)及排出余熱所

2、需的物項，地震時和地震后為減輕核事故破壞后果所需的物項以及損壞或喪失功能后會危及上述物項的其他物項，均屬于設計中的抗震I類物項。我公司承擔設計的核電站，核島廠房的構筑物（包括反應堆廠房、燃料廠房、電氣廠房、核輔助廠房、柴油機廠房），均屬于抗震I類構筑物，按照核電廠最高的抗震設計要求來進行設計。2法規(guī)標準的采用我們在抗震I類構筑物的抗震設計中，要遵循以下一系列的法規(guī)、導則和標準： HAF102 核動力廠設計安全規(guī)定 HAD101/01 核電廠廠址選擇中的地震問題 HAD102/02 核電廠的抗震設計與鑒定 GB50267-97 核電廠抗震設計規(guī)范此外，在上述規(guī)范的基礎上，還要參考美國相關規(guī)范的要

3、求，如：美國的標準審查大綱 US NRC SRP；美國核安全相關構筑物的抗震設計規(guī)范 ASCE 4-98等3設計基準輸入的確定在抗震I類構筑物的設計中，考慮兩個水平的地震作用: 運行安全地震作用（SL-1） 極限安全地震作用（SL-2）在運行安全地震作用下，抗震I類構筑物應能保證核電廠能夠正常運行；在極限安全地震作用下，抗震I類構筑物應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)地震部門在各個廠址地震安全性評價報告中給出的廠址地面運動最大加

4、速度值（SL-2），以及場地相關譜或適用的標準譜（如RG1.60譜）。目前在核電廠址SL-2地震動參數(shù)的確定中，均采用確定性方法和概率論方法進行評價，并取兩種方法計算的較大值，而且按照法規(guī)標準的要求此值不能小于0.15g。如：秦山地區(qū)廠址計算值為0.11g，實際設計取0.15g或更大（方家山由于翻版M310，核島設計取0.2g）；福清廠址計算值為0.19g，核島實際設計取0.2g。4抗震分析方法核島廠房的抗震分析，采用的是國際上具有成熟的理論基礎的時程分析方法和反應譜法。這些方法，在我國的核安全導則、抗震規(guī)范、以及美國的核安全相關構筑物的抗震設計規(guī)范中均有規(guī)定。抗震分析采用的是國際通用的考慮結

5、構物與土壤的相互作用的反應譜計算軟件SASSI以及國際通用的有限元分析軟件ANSYS、ABAQUS。 通常情況下，核島構筑物的抗震分析采用時程分析法和反應譜法。當有充分論據(jù)能保證安全時也可采用等效靜力計算法。目前已建和在建的電采用時程分析方法，并考慮結構物與土壤的相互作用。 設計時程采用人工擬合地震加速度時程。人工時程至少包括相互統(tǒng)計獨立的三條時程，分別代表X，Y，Z三個方向。根據(jù)SRP的要求，擬合時程的總持時應足夠長，最少持時為20s，此外還要求強震平穩(wěn)段持時不低于6s和對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。在構筑物的抗震分析中，對地基的參數(shù)考慮了其參數(shù)的不確定性影響，對地

6、基的彈性模量考慮乘以1.5、除以1.5進行拓寬，計算出來的反應譜值考慮對上述地基參數(shù)的計算結果的包絡。構筑物的抗震分析，也考慮地震方向的不確定性的影響，考慮從構筑物的三個相互垂直的方向輸入地震激勵，采用紐馬克的組合方式疊加三個方向單獨輸入后的計算反應譜結果。5抗震I類構筑物的設計核島廠房均為鋼筋混凝土結構，反應堆廠房的安全殼采用預應力鋼筋混凝土結構。 設計考慮的作用和作用效應組合主要有正常作用、施工期間的作用、嚴重環(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、飛機撞擊、外部爆炸沖擊波、極限安全地震等等。 地震作用效應與核電廠中各種工況下的使用荷載效應進行最不利的組合，SL-2地震要與設計基準事故（LOCA）組合?？拐餓類構筑物的結構設計，采用目前較為成熟的極限承載力設計方法。在計算分析中，也保證了在極限安全地震作用下結構仍然處于彈性階段的水準，并通過構造措施使構筑物即使進入塑性變形，仍具有一定的承載能力，也即有一定的設計余量。6結論綜上所述，核電廠的設計是以安全作為第一要素的。核電廠的抗震設計采用了很高的設計標準，從輸入的確定，到設計方法、設計過程，都是嚴謹?shù)??？梢哉f，我們設計的核島廠房在設計基準地震SL-2作用下是安全