【摘要】：進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái),我國(guó)的核電廠建設(shè)處于高速發(fā)展階段,“大型先進(jìn)壓水堆及高溫氣冷堆核電站”被確立為國(guó)家科技重大專項(xiàng),公共安全被列為重點(diǎn)研究領(lǐng)域,重大自然災(zāi)害監(jiān)測(cè)與防御被列為優(yōu)先主題。地震是影響核電廠安全運(yùn)行的主要外部威脅之一,可能帶來(lái)直接或間接的不利影響。與傳統(tǒng)核電廠相比,新型壓水堆核電廠引入了安全系統(tǒng)非能動(dòng)理念,作為非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)的重要組成部分,重力冷卻水箱位于屏蔽廠房頂部,位置高、質(zhì)量大,地震反應(yīng)復(fù)雜,水體與結(jié)構(gòu)之間的流固耦合效應(yīng)會(huì)對(duì)結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)造成影響,需加以考慮。核島結(jié)構(gòu)不同于普通高層建筑,剛度大,重力冷卻水箱的流固耦合效應(yīng)能否降低結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)并無(wú)統(tǒng)一結(jié)論�；谏鲜霰尘昂蛦�(wèn)題,本文以某新型壓水堆核電廠核島結(jié)構(gòu)(包括屏蔽廠房和輔助廠房)為對(duì)象,考慮屏蔽廠房頂部重力冷卻水箱的流固耦合效應(yīng),從水箱模型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)、水箱模型動(dòng)力特性及數(shù)值方法驗(yàn)證、流固耦合效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)分析的影響和流固耦合效應(yīng)簡(jiǎn)化模型等方面進(jìn)行了詳細(xì)地研究,得到了一定的成果,本文的主要工作和研究如下:1.按照相似理論設(shè)計(jì)了核島結(jié)構(gòu)重力冷卻水箱1/16縮尺模型,進(jìn)行了振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn),測(cè)量了結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)、動(dòng)水壓時(shí)程和波高衰減情況,評(píng)估了結(jié)構(gòu)的剛度特性,識(shí)別了水體晃動(dòng)頻率和晃動(dòng)阻尼比,驗(yàn)證了試驗(yàn)結(jié)果與現(xiàn)有規(guī)范和導(dǎo)則建議值的吻合程度。2.以振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中的水箱模型為原型,利用有限元軟件建立了數(shù)值模型,采用基于勢(shì)能的流體單元和界面單元模擬模型的流固耦合效應(yīng)以及自由液面的晃動(dòng)情況,進(jìn)行了模態(tài)分析和地震反應(yīng)分析,通過(guò)等效模型的理論公式計(jì)算晃動(dòng)頻率,驗(yàn)證了等效方法的合理性,對(duì)比了動(dòng)水壓數(shù)據(jù)的數(shù)值分析結(jié)果與試驗(yàn)數(shù)據(jù),驗(yàn)證了數(shù)值分析方法的合理性和準(zhǔn)確性。3.對(duì)比了中美兩國(guó)的核電廠抗震設(shè)計(jì)規(guī)范,兩國(guó)規(guī)范在設(shè)防目標(biāo)、加速度峰值、設(shè)計(jì)反應(yīng)譜控制點(diǎn)、不同頻段的反應(yīng)譜值等方面存在一定的差異。4.利用有限元軟件分別對(duì)考慮流固耦合效應(yīng)和不考慮流固耦合效應(yīng)的兩個(gè)模型進(jìn)行了模態(tài)分析和地震反應(yīng)分析,對(duì)比了核島結(jié)構(gòu)的自振頻率,分析了水箱結(jié)構(gòu)、屏蔽廠房和輔助廠房上參考點(diǎn)的加速度反應(yīng)、樓層反應(yīng)譜以及有效應(yīng)力,研究了流固耦合效應(yīng)對(duì)核島結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)的影響。5.基于Housner模型,推導(dǎo)了可用于核島結(jié)構(gòu)三向地震反應(yīng)分析的簡(jiǎn)化模型,計(jì)算了簡(jiǎn)化模型中的相關(guān)參數(shù),利用有限元軟件分別對(duì)核島結(jié)構(gòu)流固耦合模型和簡(jiǎn)化模型進(jìn)行了模態(tài)分析和地震反應(yīng)分析,對(duì)比了兩個(gè)模型在水體一階晃動(dòng)頻率、結(jié)構(gòu)前兩階自振頻率上的相對(duì)誤差,研究了簡(jiǎn)化模型與流固耦合模型在結(jié)構(gòu)加速度反應(yīng)、樓層反應(yīng)譜以及有效應(yīng)力等方面的吻合程度,探討了簡(jiǎn)化模型的適用范圍。
【圖文】：

經(jīng)濟(jì)技術(shù)的快速發(fā)展，人類對(duì)能源的需求越來(lái)越大，能源已經(jīng)會(huì)發(fā)展的重要因素。由于傳統(tǒng)能源（如煤炭、石油等）儲(chǔ)量有能力，并且在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量二氧化碳、二氧化硫等有效應(yīng)加劇并帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，世界各國(guó)都在大力開(kāi)發(fā)源。風(fēng)能、太陽(yáng)能等能源雖然早已被開(kāi)發(fā)利用，但是由于能量條件影響較大，在能源結(jié)構(gòu)中所占比例較小。作為新型清潔能源的一種，以其經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定、污染小界各國(guó)廣泛采用。1942 年 12 月，出于研制核武器的目的，在家 Enrico Fermi 的領(lǐng)導(dǎo)下，美國(guó)率先實(shí)現(xiàn)了鈾原子核鏈?zhǔn)搅炎儗W(xué)，建成了人類歷史上第一臺(tái)核反應(yīng)堆，，開(kāi)啟了人類原子能時(shí)聯(lián)利用濃縮鈾作燃料，采用石墨水冷堆，建成了世界上第一座出了核設(shè)施從軍用到民用的第一步。截止到 2018 年 2 月，全共 449 臺(tái)，總裝機(jī)容量 392610MW[1]，在建核電機(jī)組共 56 臺(tái)PWR）核電機(jī)組為主，占比約為 65%，其次是沸水堆（BWR-1 和圖 1-2 所示。

核電機(jī)組堆型數(shù)量Fig.1-2Numbersofnuclearreactortypes
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM623;TU311.3

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2702423