本文選題：核電站　切入點(diǎn)：動(dòng)態(tài)響應(yīng)　出處：《大連理工大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：核電廠(chǎng)混凝土結(jié)構(gòu)是保障核電工程安全的重要基礎(chǔ)設(shè)施,其運(yùn)行服役期間的安全性是核電建設(shè)和發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。首先,由于地震動(dòng)的不確定性,核電站在服役期內(nèi)可能遭受不同強(qiáng)度的超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)地震動(dòng),導(dǎo)致核電站結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞,甚至造成核泄漏。其次,核電站作為重要的建筑設(shè)施,亦可能成為恐怖襲擊重點(diǎn)攻擊的目標(biāo),核電站結(jié)構(gòu)一旦遭受爆炸襲擊,可能會(huì)造成嚴(yán)重的核災(zāi)難,后果不堪設(shè)想。因此,研究突發(fā)超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)地震動(dòng)和爆炸荷載作用下核電站的動(dòng)態(tài)響應(yīng)及損傷機(jī)理,探究核電站結(jié)構(gòu)減震抗爆措施的可行性是核電工程結(jié)構(gòu)防災(zāi)減災(zāi)研究的重要內(nèi)容。 本文致力于研究核電廠(chǎng)安全性影響因素及強(qiáng)震和爆炸作用下的防災(zāi)減災(zāi)措施,從核電廠(chǎng)核島廠(chǎng)房在不同強(qiáng)震以及爆炸沖擊等極端荷載作用下動(dòng)力響應(yīng)、災(zāi)變機(jī)理、重力水箱流固耦合作用、水箱水的晃蕩、重力水箱減震、重力水箱優(yōu)化設(shè)計(jì)、鋼筋混凝土安全殼內(nèi)部爆炸沖擊波的傳播特性及安全殼的抗爆措施等方面,系統(tǒng)深入地研究了核電站亟需解決的關(guān)鍵問(wèn)題和技術(shù)難題,取得了一些具有科學(xué)意義和工程應(yīng)用價(jià)值的研究成果。本文的主要工作和創(chuàng)新如下： (1)研究了基礎(chǔ)隔震措施對(duì)核島廠(chǎng)房、內(nèi)部設(shè)備和管道的影響規(guī)律以及隔震結(jié)構(gòu)管道的連接方式。根據(jù)基礎(chǔ)隔震原理,本文對(duì)隔震和非隔震核島廠(chǎng)房在SSE強(qiáng)震作用下的加速度響應(yīng)、位移響應(yīng)、層間位移和減震率等性能指標(biāo)進(jìn)行分析,探究了基礎(chǔ)隔震措施對(duì)核島廠(chǎng)房?jī)?nèi)部重要設(shè)備和管道樓層處樓層反應(yīng)譜的影響規(guī)律,建立了基礎(chǔ)隔震措施與核島廠(chǎng)房?jī)?nèi)部設(shè)備和管道的豎向頻率之間的內(nèi)在聯(lián)系。研究表明,基礎(chǔ)隔震措施能夠很好地解決地震動(dòng)下核島廠(chǎng)房?jī)?nèi)部重要設(shè)備和管道的豎向隔震問(wèn)題,減少核島廠(chǎng)房?jī)?nèi)部設(shè)備和管道阻尼器的維護(hù)費(fèi)用,降低核電廠(chǎng)內(nèi)部設(shè)備和管道減震措施的安裝難度,實(shí)現(xiàn)隔震和非隔震結(jié)構(gòu)管道的安全連接。 (2)研究了核島廠(chǎng)房在近斷層地震動(dòng)、遠(yuǎn)場(chǎng)地震動(dòng)、脈沖波和高頻波下的適應(yīng)性。通過(guò)對(duì)比分析隔震和非隔震核島廠(chǎng)房在近斷層地震動(dòng)、脈沖波和高頻波作用下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)和樓層譜,探討了近斷層地震動(dòng)不同頻率分量對(duì)不同結(jié)構(gòu)抗震性能的影響規(guī)律和作用機(jī)制,揭示了基礎(chǔ)隔震和非隔震核島廠(chǎng)房樓層譜的變化規(guī)律,驗(yàn)證了相同幅值的近斷層地震動(dòng)比遠(yuǎn)場(chǎng)地震動(dòng)具有更大的破壞能力。結(jié)果表明,隔震核島廠(chǎng)房在近斷層地震中具有良好的適應(yīng)性。 (3)提出了核電站屏蔽廠(chǎng)房重力水箱水位和通風(fēng)口的優(yōu)化方案�；谥亓λ淞鞴恬詈献饔�,以屏蔽廠(chǎng)房原始設(shè)計(jì)為基準(zhǔn),分析了不同設(shè)計(jì)工況對(duì)屏蔽廠(chǎng)房自振特性的影響規(guī)律,探究了地震動(dòng)作用下通風(fēng)口形狀、高度對(duì)屏蔽廠(chǎng)房動(dòng)力響應(yīng)和應(yīng)力分布的作用機(jī)制,得到了屏蔽廠(chǎng)房重力水箱水位及通風(fēng)口高度、形狀的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。 (4)提出了AP1000核電站屏蔽廠(chǎng)房重力水箱內(nèi)部減震性能優(yōu)化設(shè)計(jì)方案�；贏LE流固耦合算法,建立了AP1000核電廠(chǎng)屏蔽廠(chǎng)房重力水箱全耦合精細(xì)模型,分析了El-Centro和滿(mǎn)足RG1.60譜的核電地震波不同強(qiáng)震作用下水箱的動(dòng)力響應(yīng),參數(shù)化分析了屏蔽廠(chǎng)房不同位置的加速度和位移與水位高度、空氣高度、水位高度比、水的質(zhì)量比以及水箱振蕩頻率之間的相互作用規(guī)律和機(jī)制,探究出具有減震效果的水箱最優(yōu)水位。在保證水箱水位不變的條件下,通過(guò)改變重力水箱的水動(dòng)力特性,提出了重力水箱內(nèi)部擋板結(jié)構(gòu)的六種設(shè)計(jì),通過(guò)對(duì)比得到擋板減震的最優(yōu)設(shè)計(jì)方案。 (5)驗(yàn)證了ALE耦合模型在計(jì)算爆炸沖擊波問(wèn)題的正確性和可靠性。鑒于爆炸作用下混凝土的高應(yīng)變率效應(yīng)、沖擊波與結(jié)構(gòu)之間相互作用的復(fù)雜性,建立了CPR1000型核電站鋼筋混凝土安全殼內(nèi)爆炸全耦合模型,研究了不同藥量和比例距離下鋼筋混凝土安全殼內(nèi)爆后的流場(chǎng)、動(dòng)力響應(yīng)以及峰值壓力之間的變化規(guī)律,將分析結(jié)果與已有試驗(yàn)以及經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行了對(duì)比,驗(yàn)證了爆炸耦合模型的正確性和可靠性。 (6)設(shè)計(jì)了安全殼抗爆泄壓閥和氣體回收裝置。基于多物質(zhì)耦合算法,分析了安全殼內(nèi)部入射波、反射波、峰值壓力之間的變化規(guī)律,得到了內(nèi)爆作用下安全殼的薄弱部位,設(shè)計(jì)了安全殼抗爆泄壓和氣體回收裝置。研究表明,核電站安全殼頂部設(shè)置泄壓閥和氣體回收等抗爆泄壓措施是可行和可靠的。
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【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TU311.3;TU352.1
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本文編號(hào)：1685568