非岩性地基条件下核岛厂房-桩-土非线性动力相互作用特性研究

采用核电厂核岛厂房-地基相互作用高性能大规模计算方法,建立了同时考虑钢制安全壳、附属厂房、桩基础以及覆盖层地基的第三代核电厂整体精细化模型,结合了考虑覆盖层非线性效应的粘弹性边界的地震波动输入方法,开展了地基模型尺寸、桩基单元类型、桩-土接触效应等对核岛厂房地震动力响应影响的研究,建议了地基尺寸的合适范围。结果表明:桩基处理方案与覆盖层地基结果相比,厂房水平方向楼层反应谱峰值频率向高频方向发生较大偏移;采用实体单元模拟的桩基能更准确地反应楼层反应谱(FRS)的规律;桩-土接触面对厂房楼层谱影响不大,却对桩基自身的应力分布有着显著改变。     

核电厂电气厂房地震响应敏感性分析

利用人工地震波生成算法,探讨考虑土壤-结构相互作用的核电厂电气厂房地震响应动力分析模型和计算方法。通过比较楼层反应谱,研究岩土材料参数和载荷的不确定性对结构响应的影响。结果表明:岩土材料参数对核电厂电气厂房地震响应的影响更大,单一岩土材料参数下计算得到的拓宽后的楼层反应谱不能完全包络参数变化带来的地震响应差别。即使最终的反应谱大于或等于各种不同岩土参数下的楼层反应谱,仍有必要对不同岩土参数下的楼层反应谱做包络。     

三向地震载荷下HTR-10厂房土壤-结构相互作用分析

土壤-结构相互作用（SSI）会影响核电厂厂房的地震响应。本文充分考虑SSI效应的影响,对10 MW高温气冷堆（HTR-10）厂房在三向地震载荷下的响应进行了分析。建立了土壤-结构耦合有限元模型,通过构造人工边界实现对地震波在无限域内传播过程的模拟,并对模型的准确性进行了验证。利用该模型计算了HTR-10厂房的地震响应,并对不同楼层的反应谱计算结果进行了分析。对于水平向反应谱,各楼层的反应谱谱型类似,SSI影响规律基本一致。在竖直方向上,结构的响应特点与楼板自身的竖向频率特性有明显关系,不同楼板的响应差别较大。一般情况下,SSI效应对竖向响应有抑制作用,且随着楼层增加更为明显。当楼板与土壤的固有频率接近时,竖向响应与其他楼层相比会有显著放大。     

核电厂多机组反应堆厂房间距分析研究

目前国内对核电厂核岛厂房间距的分析研究比较少,该研究对核电厂总平面布置具有非常重要的影响,不仅可以节约厂区用地还可以缩短室外管线及廊道的长度,尤其对基岩面有限的厂址,具有非常重要的经济意义。本文以某核电工程为例,采用理论联系实际的方法,对核电厂核岛厂房间距进行分析研究,得出核岛厂房间距的合理取值及注意事项,为优化核电厂总平面布置提供一定的参考。     

18-5临界装置厂房楼层响应谱计算研究

根据18-5临界装置某机柜抗震试验分析的要求,利用ANSYS大型通用有限元程序,建立临界装置厂房结构的有限元模型。在其地基处输入给定的位移时程,对结构进行动力分析,计算得到厂房结构中机柜位置处的位移时程、加速度时程等力学量。用该关键位置处的加速度时程计算其相应的加速度响应谱,分别给出了运行基准地震(OBE)和安全停堆地震(SSE)作用下该厂房标高3.50 m主控制室位置处阻尼比为2%、4%、5%和7%的楼层响应谱。     

地下核电厂核岛总体布置研究

地下核电厂厂房以丘陵地区中等规模山体地形为基础,采用阶地平埋型式对核岛厂房进行总体布置设计。采用将核岛地下厂房布置在"L"型洞室中和将核岛地面厂房布置在山体边坡外侧的布置方案,在此基础上进行地下厂房设备运输及人员通道、管道及电气电缆连接通道,以及地面核岛厂房的总体布置概念设计。对常规地面核岛厂房置于地下后所产生的影响进行分析,认为地下核电厂核岛厂房布置方案合理可行。     

CARR堆反应堆厂房土壤-结构相互作用与楼层反应谱分析

土壤-结构动力相互作用(SSI)分析及楼层反应谱(FRS)计算是中国先进研究堆(CARR)工程抗震设计的重要环节.本文采用直接法,通过建立二维土壤-结构共同工作计算模型,并分3个方向进行地震动输入,考虑土壤-结构相互作用对反应堆厂房地震反应进行分析,计算出厂房基础部位和各楼层在不同工况下的地震反应及楼层反应谱.     

基底隔震对核电站反应堆厂房的地震响应影响分析

以某核电站反应堆厂房为研究对象,运用有限元分析软件ANSYS对比分析了极限安全地震动作用下采用基底隔震技术和不采用隔震技术厂房结构的地震响应。结果表明,采用基底隔震后能有效地减小反应堆厂房的水平向楼层反应谱、加速度响应及地震作用;采用基底隔震后厂房整体水平向的位移较大,位移主要集中在筏板基础处的隔震层,厂房结构本身楼层间的相对位移很小,呈现出类似刚体位移的特征;此基底隔震方案在水平向的隔震效果显著,而在竖直向隔震效果不明显。     

核反应堆厂房结构楼层反应谱的敏感性分析

以某千兆瓦级压水堆核电站反应堆厂房结构为对象,研究了考虑土一结构动力相互作用的硬土场地条件下地基土动态剪切模量的变化对楼层反应谱计算的影响,定量分析了厂房结构楼层加速度反应谱对地基土动态参数变化的敏感性,从而为评估类似硬土场地条件下核反应堆厂房结构抗震安全性提供了一种可供参考的计算方法。     

地震波空间相干效应对核电厂土与结构相互作用分析的影响

为研究地震波空间相干效应对核岛厂房土与结构相互作用分析的影响,采用ACS-SASSI软件对典型的压水堆厂房的土与结构相互作用分析时,分析不同土层、不同标高处,空间相干性对楼面反应谱的影响。结果表明,在高频段考虑空间相干性,对于中硬质岩石场地和坚硬土至软质岩石场地将降低楼层响应10%～70%;在高频段考虑空间相干性,对于中硬土场地将降低楼层响应10%～40%。因此,不考虑空间相干性,其楼层响应分析结果高频段偏保守,低频段偏不安全。     

福岛核事故后对我国核电厂应急控制中心抗震设防的思考

结合福岛核事故后对我国核电厂进行的核安全检查,分析了我国核安全法规关于核电厂应急控制中心的要求以及福岛核事故的经验教训,提出目前我国核电厂应急控制中心采用民用抗震设防标准进行抗震设防,无法保证在由地震引发的应急事故工况下应急控制中心的功能,应该适当提高其抗震设防级别。     

拟合核电厂设计反应谱及峰值位移的地震动调整方法

提出一种以核电厂设计用伪速度反应谱及峰值位移为拟合目标的地震动调整方法。该方法基于样条小波的快速分解与回复算法,将实际地震加速度记录应用2阶基数B-样条小波进行分解,以识别对峰值位移、峰值加速度影响最大的小波分量;并在此基础上,通过改进地震动调整的小波分析法与时域叠加小波函数法,实现对目标反应谱及峰值位移、峰值加速度的同时拟合。算例分析结果表明,该方法具有较高的拟合精度。     

Stochastic prediction of maximum seismic response of light secondary systems

A stochastic model is presented for predicting the elastic response of light multi-degree-of-freedom secondary systems to strong motion earthquakes. Secondary systems may include light mechanical or electrical equipment, piping, or other light systems attached at one or several points to walls or floors of the supporting or primary structures. The critical functions of these secondary systems in nuclear power plants make the accurate prediction of their maximum responses important. The response of such secondary structures may be obtained by a direct time-history analysis, or more approximately, by the response spectrum method. The time-history solution is, of course, expensive; moreover, there is no single representative earthquake and thus a number of possible earthquake ground motions have to be considered. On the other hand, the response spectrum method applied to secondary systems can lead to unreliable results.Within the framework of the normal mode method, a decoupled stationary random vibration model is developed based on the assumption of Gaussian response process and Poisson barrier crossings. The accuracy of the proposed model is verified by comparing the calculated responses, at the 10 and 50% probability of exceedance level, with the second highest and average of the time-history responses from eight normalized accelerograms. The influence of decoupling, i.e. ignoring the dynamic interaction between the primary and the secondary systems, on the response is examined.The influence of nonstationarity is also evaluated. It is observed that nonstationarity is unimportant for earthquakes of relatively long duration, and that for a given damping most of the error can be accounted for by a simple scaling. It is also shown that one aspect of the proposed method constitutes the basis for some of the approximations in the response spectrum method; however, the proposed method yields results that are consistently more reliable than the response spectrum method. Moreover, results obtained with the proposed method represent maximum response statistics from an ensemble of earthquakes rather than a single earthquake.     

Structural safety and reliability of primary system pressure boundaries for water cooled power reactors: Panel Discussion at the Second International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology, Berlin, Germany, 10–14 September, 1973

A stochastic model is presented for predicting the elastic response of light multi-degree-of-freedom secondary systems to strong motion earthquakes. Secondary systems may include light mechanical or electrical equipment, piping, or other light systems attached at one or several points to walls or floors of the supporting or primary structures. The critical functions of these secondary systems in nuclear power plants make the accurate prediction of their maximum responses important. The response of such secondary structures may be obtained by a direct time-history analysis, or more approximately, by the response spectrum method. The time-history solution is, of course, expensive; moreover, there is no single representative earthquake and thus a number of possible earthquake ground motions have to be considered. On the other hand, the response spectrum method applied to secondary systems can lead to unreliable results.Within the framework of the normal mode method, a decoupled stationary random vibration model is developed based on the assumption of Gaussian response process and Poisson barrier crossings. The accuracy of the proposed model is verified by comparing the calculated responses, at the 10 and 50% probability of exceedance level, with the second highest and average of the time-history responses from eight normalized accelerograms. The influence of decoupling, i.e. ignoring the dynamic interaction between the primary and the secondary systems, on the response is examined.The influence of nonstationarity is also evaluated. It is observed that nonstationarity is unimportant for earthquakes of relatively long duration, and that for a given damping most of the error can be accounted for by a simple scaling. It is also shown that one aspect of the proposed method constitutes the basis for some of the approximations in the response spectrum method; however, the proposed method yields results that are consistently more reliable than the response spectrum method. Moreover, results obtained with the proposed method represent maximum response statistics from an ensemble of earthquakes rather than a single earthquake.     

核电厂负刚度阻尼隔震结构的地震响应研究

隔震技术能有效减小核电厂上部结构的加速度响应,但强地震作用下隔震层位移过大会导致管道断裂。本文基于曲面运动原理及预压弹簧伸缩特性提出了一种负刚度阻尼系统,通过球铰在拱球面曲线运动实现负刚度特性,并在弹簧压缩方向提供黏滞阻尼性能。提出了负刚度系统的理论恢复力模型并进行了力学特性分析,设计了负刚度装置并完成了静力试验,结果显示理论恢复力模型与试验结果的一致性较理想。将核电厂负刚度阻尼隔震结构与核电厂隔震结构进行了地震响应对比分析,比较了不同地震波输入下的地震响应。结果表明负刚度阻尼系统可有效同时减小核电厂上部加速度响应和隔震层位移响应。     

Abrahamson相干模型对核电站构筑物埋置地下部位抗震响应的影响

本文采用Abrahamson的空间相干性模型,并考虑基础埋置效应,针对硬岩、软土厂址对核电站构筑物开展空间相干性地震反应谱分析,评估其非一致性对于埋置部位的地震响应谱影响情况,并得出对于低频区段地面的空间非一致性影响反应谱程度与埋置面接近;而高频区段地面的空间非一致性影响反应谱程度比埋置面要大的结论。     

液闪探测器中子光响应函数刻度研究

BC501A液体闪烁体在临近空间高能中子测量中具有重要的应用价值,其光响应和能量分辨率对测量结果影响较大。对中子与BC501A液体闪烁体作用产生的反冲质子的光响应函数以及液闪的能量分辨函数进行了研究。利用5SDH-2串列加速器通过核反应获得单能脉冲中子源,实验获得单能中子的脉冲幅度谱,应用GEANT4等MC软件对实验进行模拟计算得到光响应谱,并与脉冲幅度谱进行拟合得到各能点中子的光输出以及其对应的能量分辨率,应用最小二乘法对中子光响应函数以及能量分辨函数进行了计算,并将计算结果与推荐光响应函数进行了对比分析。结果显示:模拟计算反冲质子能谱与单能中子脉冲幅度谱在末端边沿处拟合效果较好,中子光响应函数与其他文献中的研究结果基本一致。     

核电站环形吊车抗震计算分析

应用有限元分析软件ANSYS建立了核电站环形吊车结构的三维计算模型,在模态分析的基础上,以环形吊车所在的安全壳标高40.0 m处的地震反应谱作为输入,对环形吊车结构进行了地震响应分析计算.计算结果表明,地震动作用下环形吊车的垂直位移和应力响应比较小,但水平位移和应力响应比较大,原因是环形吊车水平方向1阶弯曲振动固有频率位于水平地震反应谱最大值频率区间附近;环形吊车结构在地震动作用下能满足抗震设计强度要求,应力集中处的最大应力小于材料屈服极限.     

地层元素测井中探测器响应数值模拟研究

地层元素测井中常利用LaBr₃、BGO等晶体探测器测量γ能谱确定元素和矿物含量,晶体探测器计数效率与能量分辨率等参数是决定能谱质量和元素含量计算精度的关键因素。本文通过对比研究LaBr₃和BGO两种晶体探测器的能谱响应特性,利用蒙特卡罗方法建立了不同元素含量与种类的地层模型,模拟研究了两种晶体探测器的γ响应能谱,并利用最小二乘法计算了元素含量。结果表明：当地层矿物模型中元素种类较少时,两种晶体探测器测得的元素含量差异较小;当元素种类较多时,由于能谱中不同元素γ射线重叠及互相干扰,LaBr₃晶体探测器测得的元素含量计算精度优于BGO晶体探测器,体现了在复杂地层岩性元素含量测量中,高能量分辨率晶体探测器的探测优势。