[发明专利]反应堆堆本体地震响应分析方法

说明书

技术领域

本发明属于地震学技术领域，具体涉及一种反应堆堆本体的地震响应分析方法。

背景技术

反应堆堆本体大型结构进行地震响应分析时，如采用传统的分析方法，首先需要按照解耦的原则进行解耦，将大型复杂结构分解成很多小的简单部分，然后开始独个分析。例如，要想得到堆本体上各设备(如泵、中间热交换器、控制棒驱动机构等)某部分的应力、变形结果，必须先将堆本体上各设备按照解耦原则解耦，将设备与堆本体连接处处理为合适的边界。这种方法最大的缺点是解耦时的边界条件处理比较困难，被分解出的部分与整体之间的相互作用不能得到很准确的体现，仅仅依靠一些经验或是近似的处理，最终得到的计算结果与真实情况可能相差较大。

发明内容

(一)发明目的

本发明针对现有技术中复杂结构解耦分析时可能带来较大误差的问题，提供一种新的反应堆堆本体地震响应分析方法。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案。

一种反应堆堆本体地震响应分析方法，包括建立计算模型、划分有限元网格、施加边界条件和载荷、求解、取结果、评价等步骤，关键在于，在建立计算模型时建立一个一体化模型，不考虑子系统之间的解耦问题。

(三)发明效果

本发明充分利用现代计算机软硬件的优势，将反应堆本体所有设备和结构作为一个完整的整体进行地震响应分析，真实反映了各设备之间以及设备与堆本体之间的连接关系，不进行任何结构的解耦处理，避免了解耦带来的误差。

附图说明

图1池式钠冷快堆堆分枝系统关系图；

图2池式钠冷快堆堆本体一体化地震相应分析模型。

其中，1.堆本体支承；2.主容器；3.保护容器；4.中间热交换器；5.其它堆内设备；6.控制棒驱动机构；7.堆上设备；8.旋塞；9.一回路主泵；10.堆内支承；11.堆内冷却剂。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案作进一步阐述。

本实施例以池式钠冷快堆堆本体地震响应分析为例。池式钠冷快堆堆本体结构各设备间的相互支承关系如图1所示，图中的纵向连线表达了各设备间的支承关系。整个堆本体系统的全部重量载荷及堆运行时可能承受的地震作用等，均由支承裙座经堆坑底部预埋钢板传递至建筑结构，支承裙座底部与建筑结构预埋钢板的连接形式为焊接，是堆本体结构的支承边界，计算中认为该处为固定端。

地震响应分析方法包括如下步骤

步骤一，建立堆本体地震响应分析一体化计算模型。根据结构的简化及离散化所应遵循的原则，如图2所示，将钠冷快堆堆本体简化为如下部分组成：堆本体支承1、主容器2、保护容器3、中间热交换器4、其它堆内设备5、控制棒驱动机构6、堆上设备7、旋塞8、一回路主泵9、堆内支承10、堆内冷却剂11等。其中，可解耦子系统以附加质量形式计入主系统相关节点。待解耦子系统径向热屏蔽、堆芯机构、一回路钠泵以及中间热交换器等，在局部结构分析的基础上，进行进一步的简化，以子模型形式纳入堆本体主系统计算模型。流体耦合作用直接考虑，无须特别处理。

步骤二，划分有限元网格。由于各构件的构造形式相差甚大，刚度变化的情况也较难于直接判定，故全部采用有限元离散。本实施例的计算模型共采用弹簧单元数148，梁单元数2068，板壳单元数16619，实体单元数3292，3D流体单元数4164，总计单元数26291。节点数24369。

步骤三，施加边界条件和载荷。计算涉及的载荷包括：设备自重及承重、管道作用力、液态钠的液动压力及地震作用等。其中，时程响应计算时，设备自重作为初始载荷施加到结构上；由于外接管道总质量相对于对本体而言很小，故抗震分析时仅作为附加质量处理；由于采用ANSYS程序的直接耦合求解技术，流固耦合效应已自然而然地包含在计算模型总，故无须特别处理。地震作用体现在输入楼层反应谱和地震加速度时程。其中，SL1地震作用时，结构阻尼比取值为0.02；SL2地震作用时，结构阻尼比取值为0.04。地震加速时程的持续时间为36秒，其中强震持续时间不小于12秒。

步骤四，求解。本实施例采用大型通用有限元程序ANSγS 5.7及其更新版本。采用ANSYS程序地直接耦合求解技术，求解耦合体系的动力特性，并计算体系及各子系统地时程响应。

步骤五，针对感兴趣的子系统取结果。根据需要，取出所关心设备的有关地震响应位移及响应应力(或力、力矩)。

步骤六，评价。将ANSγS程序计算的结果同其它程序及模型试验测试结果进行对比分析。