地震和沖擊荷載作用下CPR1000核電廠安全殼破壞機理試驗研究.pdf

1、安全殼是核電廠中防止放射性物質向外擴散到周圍環(huán)境的最后一道防護屏障，其重要性是十分明顯的。本文以CPR1000核電廠預應力混凝土安全殼為研究對象，首先依據(jù)白金漢π定理推導了模型相似關系，然后研制開發(fā)了模型相似材料，設計建造了幾何比尺為1/20的仿真混凝土安全殼模型，最后對安全殼模型進行了一系列振動臺試驗和撞擊試驗，研究了CPR1000安全殼在地震作用下和沖擊荷載作用下的動力響應特性以及破壞機理。主要研究內容和結論如下：
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2、由白金漢π定理推導了模型相似關系，研制開發(fā)了一種由水泥、礦石粉、重晶石粉、重晶石砂和水按一定配合比拌合而成的仿真混凝土材料。通過構件試驗，包括立方體劈裂試驗、三點和四點彎曲梁試驗、懸臂梁敲擊試驗，研究了材料的彈性模量、抗拉強度、極限拉應變、拉伸和壓縮時的破壞性態(tài)、動彈性模量等參數(shù)與配合比、養(yǎng)護時間和溫度之間的關系。材料試驗結果表明：所研制的仿真混凝土模型材料和原型混凝土材料基本相似，能夠很好地滿足安全殼結構動力破壞模型試驗的相似要求。<

3、br>　　(2)采用本文研制開發(fā)的模型材料，在大連理工大學抗震實驗室的振動臺上建造了CPR1000安全殼1/20縮尺模型。通過逐級施加由RG1.60譜生成的水平向和豎直向地震激勵直至安全殼模型發(fā)生宏觀破壞。模型試驗結果表明：安全殼模型最大加速度放大倍數(shù)為1.974(0.2g工況時，水平向)。直至在水平向峰值加速度0.9g(對應于安全殼原型為0.9g)地震作用下，安全殼模型只有輕微的損傷，模型整體仍然處于彈性的范圍內。在水平向峰值加速度1

4、.2g(對應于安全殼原型為1.2g)強震作用下，安全殼模型筒體底部出現(xiàn)了沿環(huán)向一周的裂縫，表明此時安全殼模型發(fā)生了混凝土開裂破壞，筒體底部為安全殼在地震作用時的薄弱部位。盡管在安全殼模型筒體底部出現(xiàn)了沿環(huán)向一周的裂縫，但是安全殼模型整體上依然保持完好，沒有出現(xiàn)裂縫部位錯開現(xiàn)象，也沒有出現(xiàn)倒塌現(xiàn)象。由于在試驗中澆筑的安全殼縮尺模型是一個素混凝土結構，因此安全殼振動臺模型試驗的結果和結論是偏于保守的，所以可知CPR1000核電廠預應力混凝土

5、安全殼原型結構具有足夠的抗震安全裕度。
　　(3)為了研究核電廠安全殼在沖擊荷載作用下的響應，對CPR1000安全殼1/20縮尺模型進行了一系列撞擊試驗。試驗利用小型飛機(新舟600)和大型商用飛機(波音737-800)的等效相似模型為模型飛行物來模擬飛機撞擊安全殼的模型試驗。模型試驗結果表明：安全殼結構在小型飛機撞擊作用下會出現(xiàn)局部沖剪破壞，結構能保持彈性完整性；在大型商用飛機的第1次撞擊作用下，安全殼會出現(xiàn)大量的宏觀裂紋，但整