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核電站安全殼的固有特性分析

文檔作者：王天運(yùn) ，張力軍，劉立勝文檔來(lái)源： 1總參工程兵科研三所2防化指揮工程學(xué)院3武漢理工大學(xué)理學(xué)院		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年11月13日
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2004年第4期 人防科研 總第24期
核電站安全殼的固有特性分析
王天運(yùn) ，張力軍 ，劉立勝
(1總參工程兵科研三所2防化指揮工程學(xué)院3武漢理工大學(xué)理學(xué)院)
摘要本文是核電站遭襲后果評(píng)估的一部分內(nèi)容，不考慮核電站安全殼內(nèi)部復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和設(shè)備、管
道，僅對(duì)安全殼的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)的固有特性進(jìn)行分析，從而得出安全殼振動(dòng)模態(tài)的各階頻率。
關(guān)鍵詞安全殼固有特性頻率
1 安全殼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介和材料參數(shù)
安全殼是防止放射性裂變產(chǎn)物向環(huán)境釋放的最后一道屏障[。](如圖1)，是帶穹頂及環(huán)梁
和平底板的立式園筒形結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑2．6m，筒體部分高35．1m，整個(gè)結(jié)構(gòu)(自底板的底面至穹
頂)總高為73m，筒體與穹頂?shù)谋诤窬鶠?m，內(nèi)壁均襯有鋼襯里。安全殼筒體及穹頂?shù)幕炷?
：七采用C40級(jí)，底板采用C30級(jí)，均按6o天強(qiáng)度為準(zhǔn)。混凝土的材料參數(shù)為：彈性模量E：
30Gpa；泊松比 ：0．167；質(zhì)量密度9：2500kg／m3。
2 安全殼的三維有限元模型
根據(jù)安全殼結(jié)構(gòu)尺寸，不考慮安全殼內(nèi)壁上錨固的設(shè)備以及扶壁、開(kāi)口等因素的影響，
建立了三維有限元模型進(jìn)行安全殼自由振動(dòng)時(shí)的模態(tài)分析。為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，假設(shè)混凝土為彈
性材料，底部基礎(chǔ)的影響被忽略不計(jì)，結(jié)構(gòu)的底部被全部固支(圖2)。
圖1 安全殼結(jié)構(gòu) 圖2 混凝土安全殼的有限元模型及約束形式
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· 24 · 人防科研 2004互
有限元分析單元采用三維實(shí)體八節(jié)點(diǎn)單元剖分，共劃分了10624個(gè)單元，42818個(gè)節(jié)點(diǎn)，
網(wǎng)格剖分結(jié)果見(jiàn)圖2。
3 計(jì)算結(jié)果
核電站安全殼固有特性的分析采用ANSYS有限元分析程序進(jìn)行，其三維振型見(jiàn)圖3，安
全殼底部完全固定時(shí)的固有頻率計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1。
’t _ ： ‘ 一I E 4 t ， 一
x—Y平面 x—Z平面
(a)第一振型
x—y平面
(b)第二振型
X-Z平面
x—Y平面 x—Z平面
(C)第三振型
田
◆
‘ 墉 ? ‘三一 T 疊!：： !!一 。
x—Y平面 x—Z平面
(d)第四振型
x—y平面 x—Z平面
(f)第六振型
x—y平面 x—Z平面
(g)第七振型
圖3 安全殼體的振型圖
(下接第28頁(yè))
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·28 · 人防科研 2004點(diǎn)
程口部更為突出。因此，工程防水設(shè)計(jì)及施工應(yīng)遵循“防、排、截、堵相結(jié)合，剛?cè)嵯酀?jì)、因地
制宜、綜合治理”的原則綜合治理。本文對(duì)于地下工程防雨水及綠化用水提出了幾點(diǎn)意見(jiàn)，
供廣大設(shè)計(jì)施】：和科研工作者參考。
參考文獻(xiàn)
l 國(guó)家人民防空辦公室．地下工程防水技術(shù)規(guī)范(GB50108—2001)．中國(guó)計(jì)劃出版社．
2 國(guó)家人民防空辦公室．地下工程防水技術(shù)手冊(cè)．解放軍出版社．
3 偽裝教范．中國(guó)人民解放軍總參謀部工程兵部．
4 賈治勇，劉朝，劉國(guó)權(quán)．淺埋防護(hù)工程面臨的偵察威脅與偽裝隱身對(duì)策．防護(hù)工程第八次學(xué)術(shù)年會(huì)．
(上接第24頁(yè))
4 結(jié)果分析
(1)核電站安全殼的固有頻率為3．57～11．15Hz，與試驗(yàn)值相差不大，利用三維有限元模
型計(jì)算出的結(jié)果很好地反映了核電站安全殼自由振動(dòng)時(shí)的振型；
(2)由于假設(shè)安全殼底部被完全約束，安全殼的第一振型的偏移量隨距底部的距離的增
大而變大；第二、第三、第五和第七振型以安全殼簡(jiǎn)體中部偏移為最大，而第四振型以環(huán)梁附
近的偏移為最大，第六振型以殼體頂部的振動(dòng)偏移為主；
(3)在對(duì)安全殼劃分有限單元時(shí)沒(méi)有考慮底部具體的支撐形式以及安全殼簡(jiǎn)體的半地
下室結(jié)構(gòu)，與具體情況有一定的差異。
參考文 獻(xiàn)
1 夏祖諷，王天真．秦山核電廠預(yù)應(yīng)力安全殼在內(nèi)壓和地震作用下的承載能力的安全性．第七屆全國(guó)反
應(yīng)堆結(jié)構(gòu)力學(xué)會(huì)議論文集．P412 415．
2 王天運(yùn)．核電站遭襲后安全殼動(dòng)力響應(yīng)非線性分析．武漢理工大學(xué)博士論文，2003．
3 王天運(yùn)，任輝啟等．爆炸沖擊波作用下核電站安全殼動(dòng)力分析模型．武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，、 ．25，No．9，
2()()3．

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