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(zhì)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(yù)應(yīng)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(dǎo)了模型相似關(guān)系，然后研制開發(fā)了模型相似材料，設(shè)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(yīng)特性以及破壞機理。主要研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
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2、由白金漢π定理推導(dǎo)了模型相似關(guān)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(gòu)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(yīng)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(guān)系。材料試驗結(jié)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(jié)構(gòu)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(xué)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(jié)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(yīng)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(nèi)。在水平向峰值加速度1

4、.2g(對應(yīng)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(jié)構(gòu)，因此安全殼振動臺模型試驗的結(jié)果和結(jié)論是偏于保守的，所以可知CPR1000核電廠預(yù)應(yīng)力混凝土

5、安全殼原型結(jié)構(gòu)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(yīng)，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(jié)果表明：安全殼結(jié)構(gòu)在小型飛機撞擊作用下會出現(xiàn)局部沖剪破壞，結(jié)構(gòu)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