AP1000钢筋混凝土屏蔽厂房抗大型商用飞机撞击分析

针对建设中的三门、海阳AP1000钢筋混凝土(RC)屏蔽厂房,开展抵抗大型商用飞机撞击的分析研究。分析中采用我国核安全导则(HAD)推荐的总质量约90 t的大型窄体商用飞机作为撞击飞机,选取屏蔽厂房筒身中部、进气口区域和屋顶锥屋面作为撞击目标,并采用LS-DYNA显式有限元分析软件使用"飞机-标靶相互作用法"进行3种工况模拟。结果表明:AP1000的RC屏蔽厂房可以抵抗这种级别飞机的撞击。     

考虑撞击区非线性和土-结构相互作用的飞机撞击核电厂振动效应分析

给出一种简化的飞机撞击核电厂振动效应的评估方法,首先给出了2种飞机撞击荷载模拟方法（力-时程法和飞射物-标靶相互作用法）所产生的核电厂振动响应特性及其传播规律;随后重点分析了核电厂撞击区材料非线性和土-结构的相互作用对核岛内部振动响应的影响;最后结合核电厂抗震裕度评价工作,给出了振动响应对核电厂核岛内部安全相关系统、设备和部件影响的评估实例。结果表明:2种飞机撞击荷载模拟方法所得核电厂撞击区最大变形及其变化规律基本一致,但飞射物-标靶相互作用法将包含更多的高频分量;随振动传播距离的增加,振动响应（特别是高频分量）衰减显著,且2种撞击荷载模拟方法所得响应将逐渐趋于一致。当考虑撞击区材料非线性后,飞机撞击核电厂所产生的振动响应将明显低于线性分析的结果;当进一步考虑土-结构相互作用后,其振动响应还将进一步减小;裕度地震反应谱可作为振动响应评估的参考准则。      

关于核电厂防大型商用飞机撞击的要求——核电发展面临的新挑战

对美国核管会新制定的有关大型商用飞机对核电厂撞击问题的联邦法规10CFR50.150以及管理导则和技术文件进行了简要介绍,并且介绍了法规制定过程中的相关公众评论及美国核管会的响应,对上述方面给予了简要评述。     

基于人工透射边界的核电厂结构抗震分析

目前核电厂结构-地基地震动力相互作用模型仍局限为规范建议的简单集总参数模型,或以粘弹性边界为代表的基本有限元地基模型,缺乏精度相对较高的分析方法。本文将高精度的二次透射人工边界地基模型引入核电结构抗震的分析领域,针对厂房结构的复杂约束,采用隐显式方法求解,显式积分时域结果后处理等关键问题,基于ANSYS软件提出了模型解决方案,并以实例形式验证了本文方法与模型的适用性。结果表明,文中模型适用于核电厂建筑物动力响应的有限元分析。     

大型商用飞机撞击钢板混凝土结构安全壳的有限元分析

为研究不同场地条件对大型商用飞机撞击核电厂结构的冲击响应影响,采用规范推荐的集总参数场地动力模型考虑不同的均质场地条件。基于荷载时程分析法进行了某大型商用飞机撞击钢板混凝土结构安全壳的冲击响应对比分析。分析结果表明,随场地剪切波速的增大,安全壳的冲击响应减小,当考虑为固定端时,其响应最小;当场地的剪切波速较大,即场地较硬时,假设为固定端的边界条件是合理的,当场地较软时,应考虑场地的弹性作用;场地阻尼效应对于冲击响应的影响很小,可忽略不计。针对某特定场地,大型商用飞机对钢板混凝土结构安全壳的冲击响应较小,不会引起结构的整体破坏,是可接受的。     

核电厂楼层谱抗震计算的场地模型及其影响分析

结合结构-地基动力相互作用数值分析的最新发展,在集总参数场地动力简化模型的框架内,提出了一种便于非均质场地条件采用的核电站厂房时频域动力分析的新模式。该模式利用谐响应法求解场地真实频域动阻抗曲线,利用混合变量模型保证频域动刚度的时域无损转换,实现楼层谱的全时域计算。最后,以某百万千万级核电站反应堆厂房的抗震分析为例,开展均质与非均质场地条件下动刚度及上部结构楼层谱计算的对比研究,验证了该分析方法的精度与应用效果。计算结果表明,比较均质场地条件,水平成层非均质场地条件下竖直方向楼层谱峰值有较大幅度改变,必须在核电抗震安全评价中加以重视。     

高温气冷堆舱室抗商用飞机撞击的耦合数值分析

本文建立了大型商用飞机撞击典型高温气冷堆核电站反应堆舱室的非线性有限元模型,计算中混凝土舱室直接采用工程用钢筋混凝土的损伤塑性本构模型,飞机结构采用Johnson-Cook本构模型。对飞机高速撞击高温气冷堆核电站反应堆舱室非线性撞击过程进行模拟计算,得出正面和侧面撞击条件下的撞击载荷曲线、撞击位移云图、反应堆舱室混凝土破坏情况等结果。评估表明,反应堆舱室结构在撞击条件下的整体损伤微小,可为保护内部关键设备提供重要的屏障功能。     

高温气冷堆反应堆厂房外墙及蒸发器舱室抗飞机撞击数值分析

反应堆抗大飞机撞击是需要考虑的外部事件,对反应堆的安全评价非常重要。本文在耦合冲击动力学有限元模型的基础上,提出了双层平行墙体承受飞机撞击的等效模拟方法,研究了高温气冷堆（HTGR）较薄的方形蒸发器舱室抗商用飞机撞击能力。建立了反应堆厂房外墙受商用飞机撞击穿透评价标准,并进行了商用飞机撞击反应堆厂房外墙仿真计算,得到了飞机剩余动能曲线。飞机撞击蒸发器舱室的计算中,保守假设飞机穿过外墙后无质量损失,形态完好,以剩余速度撞击方形蒸发器舱室。评估表明,蒸发器舱室结构在撞击条件下的整体损伤微小,可为保护内部关键设备提供重要的屏障功能。      

飞机撞击下高温气冷堆乏燃料厂房损伤研究

本文针对典型高温气冷堆乏燃料厂房在双发商用飞机撞击载荷下的响应及结构完整性开展研究,并探讨结构特性对撞击损伤的影响。对乏燃料厂房及飞机分别建立有限元模型,通过弹体-目标相互作用分析模拟了飞机撞击过程,综合IAEA与NRC的评价准则对乏燃料厂房在飞机撞击下的损伤程度进行评估。数值结果表明：厂房上对应于机身及发动机的撞击位置发生可接受的局部损伤;乏燃料贮存井墙体对于提高构筑物抗飞机撞击能力有重要作用。此外,构筑物外形对损伤有很大影响,圆柱形壳体的抗飞机撞击能力显著强于方形厂房,是核电厂厂房设计的优化方向之一。     

飞机撞击核反应堆安全壳的动力学分析

运用MSC．DYTRAN软件分析了飞机撞击反应堆安全壳的动力学问题,给出了混凝土的变形图和撞击物的速度变化曲线,比较了选用不同材料模式的计算结果,并与经验公式的结果进行了对比。选用混凝土的帽形材料模型得到结果略低于经验公式的结果。     

Dynamic Analysis of Large Fast Reactor

The dynamic behavior of a 1,000 MW th sodium-cooled oxide-fuel fast breeder reactor was analyzed. To determine the stability of fast reactors, a new analytical model was introduced. The transfer function of EBR-I Mark IV calculated therewith agreed closely with experimental data, and the stability study on the model case was carried out with this model. The present analysis was extended to cover such accidents as reactivity insertion, coolant flow coast down and loss of coolant flow, which are commonly considered in fast reactor safety analysis, and further, the influence of changes in reactivity coefficients upon the consequences of such accidents was also surveyed.

The results indicated no appearance of instability in large fast reactors under credible conditions, and that fuel center melting should occur prior to sodium boiling in the case of a reactivity insertion accident, when the Doppler coefficient should have great influence, in contrast to the sodium coefficient, whose effect should be small. It was also ascertained that there should be no fear of coolant flow coast down from pumping power failure if the scram system operates normally, and that in the event of channel blockage sodium should begin to boil within a few seconds at about two thirds of core height. Compared to the case of reactivity insertion, the effects of the individual coefficients were found to act in the inverse direction in these latter cases.     

反应堆结构三维非线性抗冲击分析

建立三维非线性有限元模型,对反应堆结构进行抗冲击动力响应分析,克服了结构的间隙、接触、摩擦、阻尼、预紧、碰撞、流固耦合、连接刚度等非线性因素;对于吊篮与压力容器间的流固耦合作用,建立水动力质量矩阵,并采用ANSYS声单元验证其准确性;设置了三维的堆芯上下板,并建立了多组燃料组件模型,考虑其预紧、跳起、与围板的间隙及碰撞,并考虑水平与竖直方向的耦合,更加精确地模拟了反应堆结构动力响应;以3个方向的冲击加速度时程作为计算输入,得到了各部件的响应,为各部件应力分析及控制棒驱动线抗冲击试验提供输入。该方法为反应堆结构的三维动力响应分析提供借鉴。     

土建结构与主回路耦联模型抗震分析研究

以巴基斯坦恰希玛核电厂为分析对象,用响应谱分析法以及时程分析法对将士建结构及主回路系统设备按其实际连接(支撑)情况共处一体的耦联计算模型进行抗震分析计算,将其结果与解耦后的主回路系统模型的计算结果相比较,并进行初步的分析探讨.在分析中,用弹性梁单元来模拟主回路系统设备及土建结构,土建结构采用由剪力墙组合的悬臂梁模型.在解耦模型中,各设备的支撑是以具有实际支撑刚度的弹性梁单元支撑在刚性悬臂梁(单点输入)及弹性悬臂梁(多点输入)来模拟.耦联模型的地震载荷按照实际情况,由土建结构的底部输入.通过比较发现,主回路系统设备与土建结构的耦合效应不容忽视,实际抗震设计中不宜用以往的解耦模型进行抗震分析.