基于统计数据的非基岩核电厂抗震设计谱研究

为获取更为准确的抗震设计谱,统计分析了美国NGA-West2数据库中2661条强震动加速度记录数据,研究了相关地震参数对地震动反应谱的中长周期的影响,并建立了基岩(Ⅰ类)与非基岩(Ⅱ类、Ⅲ类)场地上水平向归一化加速度反应谱。结果表明,地震动反应谱受场地条件和矩震级的影响十分显著,受震源距离参数的影响较弱;与RG1.60谱、GB50267-97谱相比,本文获得的地震动反应谱能够更加可靠地估计场地覆盖层特性以及矩震级对地震动反应谱的中长周期的影响。最后,本文确定了考虑场地条件与地震构造环境影响的抗震设计谱,可作为非基岩核电厂选址及抗震设计的地震动输入。     

非基岩核电厂结构地震响应振动台试验研究

为研究在非基岩场地条件下核电厂结构的适用性和地震响应特征,以CAP1400型核电厂结构为例,开展非基岩场地核电厂结构振动台试验。结果表明:模型场地对各方向上的地震动均放大,场地反应谱低频部分受结构影响较大;在低于基准地震动作用下场地出现裂缝,在设计基准地震动作用下结构与土体分离。试验结束后,场地表面裂缝连通,结构无裂缝,地基失稳破坏。核电厂结构地震响应受场地条件的影响明显,在进行核电厂结构地震响应分析时应考虑场地条件和进行土-结构相互作用(SSI)分析。     

考虑竖向地震动影响的某核电安全壳地震易损性研究

核电厂等重要基础设施的抗震设计和评估需要考虑竖向地震动影响,目前竖向地震动对核电安全壳地震易损性影响研究还较少。本文进行了考虑竖向地震动影响的核电安全壳地震易损性研究,分析了以水平向场地相关谱为目标谱选取的地震动记录的不足,提出了同时匹配水平和竖向场地相关谱的地震动选取方法,选取了指定场址的水平和竖向地震动记录。采用增量动力分析方法,基于选取的水平和竖向地震动,分别进行核电安全壳水平向地震动作用下与水平和竖向地震动联合作用下的易损性分析。采用基于混合易损性数据的易损性分析方法,得到了具有置信度的易损性曲线和高置信度低失效概率。分析结果表明：竖向地震动对安全壳抗震能力和地震易损性有较大影响。     

核电厂厂址设计地震动参数影响关键因素分析

基于中国核电厂选址的46个工程场地地震安全性评价资料,分析不同地震危险性分析方法计算结果对厂址设计地震动参数确定的控制作用,并对地震危险性分析概率方法计算结果及确定性方法中的构造地震影响、弥散地震影响计算结果进行统计分析。研究表明:在地震活动性较弱地区,厂址设计地震动参数主要由确定性方法计算结果控制,峰值加速度和高频加速度反应谱值由弥散地震计算结果控制,在这类地区基于厂址设计地震动的核电工程建设将具有更高的抗震安全裕度;在地震活动性相对较强地区,厂址设计地震动参数更可能由概率方法计算结果控制,部分厂址的概率方法计算结果(特别是低频加速度反应谱值)远大于确定性方法计算结果;中国核电厂厂址设计地震动参数确定总体上具有较高保守性。     

关于地震危险性曲线形状参数和地震动反应谱调整系数的探讨

本文概述了美国核管会(NRC)在管理导则RG1.208中推荐确定电厂特定地震振动的基于性能(PB)的方法,该方法用来确定新建核电厂的安全停堆地震动(SSE)。对于美国中东部地区(CEUS),RG1.208中推荐的调整系数为DF=max(1,0.6×AR0.8),其中AR来源于概率地震危险性分析(PSHA)的结果(地震危险性曲线)。以美国东部运行核电厂址的地震动峰值加速度(PGA)超越概率曲线和物项易损性曲线为例,论述了地震动反应谱调整系数(DF)的确定过程。基于我国核电厂址的概率地震危险性分析结果,采用基于性能(PB)方法的思路,给出了适用于我国的地震动反应谱调整系数的近似公式。     

弥散颗粒对中子学计算影响的初步分析

弥散颗粒燃料是一种先进的燃料元件形式,双重非均匀性是它的固有特性。本文基于弥散型燃料,使用MCNP程序对不同燃料颗粒直径、燃料富集度、燃料相体积、可燃毒物颗粒直径和可燃毒物类型的板栅元进行了分析,研究了双重非均匀性对中子学计算的影响,指出双重非均匀性在一定的尺寸下,对于纯燃料芯体板栅元影响较小,对含有弥散可燃毒物的板栅元影响较大,在反应性计算、临界安全分析时必须加以考虑。     

空间离散对弥散颗粒燃料燃耗计算的影响

单栅元燃耗计算是全堆芯燃耗计算的基础,栅元空间离散对燃耗计算的结果有显著影响。弥散颗粒燃料由于双重非均匀性的存在,空间离散的情况更为复杂。本文基于ALPHA组件程序,分析了颗粒在平源区上归类的宏观离散方案与颗粒内部细分燃耗区的微观离散方案对弥散颗粒燃料燃耗计算的影响。算例包括无毒物的UC颗粒单栅元,含Gd₂O₃层的QUADRISO颗粒单栅元和含UC颗粒与Gd₂O₃毒物颗粒的双颗粒单栅元。数值结果表明,无毒物栅元宏观需分3圈以上,含Gd₂O₃栅元宏观需分5圈以上;无毒物算例微观不需要分圈,含Gd₂O₃层的QUADRISO颗粒需在微观燃料区细分2圈,双颗粒问题的Gd₂O₃毒物颗粒微观需分12～15圈。     

基于统计的核电厂地震裕量分析建议反应谱

基于美国新一代地震动衰减关系(NGA)数据库中350条基岩强震动加速度记录数据,以及我国汶川M_W7.9地震和芦山M_W6.6地震中获取的14条基岩强震动加速度记录,获得可用于核电厂地震裕量分析的基岩水平向加速度反应谱谱型。获得的反应谱充分考虑了地震规模(震级)对地震动反应谱频率成分的显著影响,在核电厂地震裕量分析中可以考虑厂址所处地震构造环境对输入地震动反应谱谱型的影响。相对于RG1.60谱,给出的反应谱能够更加可靠地反映近场中强地震产生的地震动高频成分。     

地震加速度变化对阀门鉴定的影响分析及应对方案

核电厂设计中阀门的抗震要求普遍选用包络地震加速度值。由于厂址或设计要求的变化,可能导致核电厂的包络地震加速度提高,将会对已有样机鉴定的覆盖性产生影响。结合国内外工程实践及法规、标准的要求,分析确定在不同情况下供货商所需进行相关分析或试验的原则性要求。结合法规中给出的原则要求,给出了阀门抗震鉴定过程中不同试验方法下对应的输入参数要求。     

基于随机模拟一致危险性谱的核电厂抗震性能分析

为改善概率地震危险性分析对震源传播特性考虑的不足,提出采用随机模拟与概率地震危险性分析结合的方法,充分考虑反应谱生成中震源机制、传播路径和场地效应等影响,生成更为精确的一致危险性谱。结合核电厂具体场地条件对场地近两千年的历史地震进行模拟,并生成同一超越概率下的一致危险性谱（UHS）。为了比较已有的厂址谱（SL-2）和安评报告中的UHS及美国RG1.60谱所生成的地震动对结构抗震性能的影响,以某核电结构为例,建立三维有限元模型,进行动力时程分析。结果表明：不同反应谱对结构的动力响应差别较大,UHS与SL-2对结构的响应较为接近,且略大于SL-2,但小于美国RG1.60谱。基于随机模拟方法生成的一致危险性谱可为核电厂抗震设计提供参考。     

基于应变与加速度响应的核电厂小支管振动评价

核电厂存在大量的仪表管、取样管、排气管等小支管,其机械振动疲劳断裂是商业运行核电厂经常出现的问题。本文以阳江核电站二号机组GRE023管线的实测振动应力对其振动疲劳寿命进行了评价,采用有限元方法以加速度时程二次积分获得的位移时程为输入对其振动疲劳寿命进行了分析,获得了小支管振动疲劳瞬态动力分析关键参数设置方法,同时也为类似结构的减振改造设计积累了经验,为核电厂小支管振动治理提供了参考。     

包络目标功率谱的人工地震动合成方法研究

提出了一种同时拟合目标反应谱并包络目标功率谱的人工地震动合成方法。针对每一个反应谱控制频率:首先在时域内叠加增量窄带时程,使得人工地震动的反应谱与目标值相等;其次在不改变其反应谱的前提下,在时域内对人工地震动进行调整以实现对目标功率谱的包络。计算实例表明,该方法所合成的人工地震动不仅具有较高的对目标反应谱的拟合精度,而且其平均功率谱也包络了目标功率谱。     

基于Isomap的核爆地震模式识别

本文利用Isomap算法对核爆地震和天然地震的特征空间进行特征的降维,并用距离判别、Fisher判别和Logistic回归对降维后的结果进行了分类测试.实验结果表明:在核爆地震模式识别中,Isomap算法能在保持原数据绝大部分信息的前提下,很好地降低特征空间的维数,从而得到较高的正确识别率,并且优于PCA算法.     

预脉冲对超短激光与薄膜靶相互作用加速产生质子的影响

采用波长为744 nm、聚焦功率密度为6×10¹⁶W/cm²的超短激光分别与两种不同厚度的铝薄膜靶相互作用,根据鞘层加速机制在靶后法线方向测量质子束角分布和能谱随靶厚度的变化,研究了预脉冲对质子加速的影响。随着薄膜靶厚度的降低,质子计数迅速增加,但当薄膜靶厚度太薄时,激光预脉冲形成的预等离子体影响了薄膜靶的面型,导致质子横向发散角迅速增加,而薄膜靶面型的破坏减少了激光与等离子体相互作用过程中的电子回流,从而降低了超热电子的产生和鞘层加速电场的维持,影响了质子的加速能谱。因此,超短脉冲激光与薄膜靶相互作用加速产生质子束,应尽量降低预脉冲,不能采用太薄的薄膜靶,以避免预等离子体影响薄膜靶的面型,导致质子的能量降低、发散角增大。     

不同法规关于核动力厂竖向地震动要求的分析

基于竖向地震动在核动力厂抗震分析及其在设备抗震试验鉴定中的重要性,本文总结了中国核电工程引用的法规在竖向地震动方面的规定,依据各个法规内容解读可能确定的竖向地震动,从而确定了4种相应的竖向地震反应谱。最后,结合中国核动力厂地震安全性评价要求以及压水堆M310、EPR、AP1000和CAP1400等机组竖向地震动设计的实际情况,说明竖向地震动的选取应区分近场、远场地震的影响,中国现用的法规和规范仍需进一步完善竖向地震动选取的规定。本研究结果可为我国核动力厂抗震设计和核安全审评提供参考。     

GPU加速MOC输运计算性能分析研究

特征线方法(MOC)在求解堆芯规模中子输运方程时面临计算时间长的问题,加速和并行算法是目前研究的热点。基于MOC在特征线和能群层面的并行特性,采用统一计算设备构架(CUDA)编程规范,实现了基于图形处理器(GPU)的并行二维MOC算法。测试了菱形差分和步特征线法分别在双精度、混合精度及单精度浮点运算下的计算精度、效率及GPU加速效果。采用性能分析工具对GPU程序性能进行了分析,识别了程序性能瓶颈。结果表明:菱形差分和步特征线法在不同浮点运算精度下均表现出良好的计算精度;相比于CPU单线程计算,GPU加速效果在双精度和单精度情况下分别达到35倍和100倍以上。     

拟合核电厂设计反应谱及峰值位移的地震动调整方法

提出一种以核电厂设计用伪速度反应谱及峰值位移为拟合目标的地震动调整方法。该方法基于样条小波的快速分解与回复算法,将实际地震加速度记录应用2阶基数B-样条小波进行分解,以识别对峰值位移、峰值加速度影响最大的小波分量;并在此基础上,通过改进地震动调整的小波分析法与时域叠加小波函数法,实现对目标反应谱及峰值位移、峰值加速度的同时拟合。算例分析结果表明,该方法具有较高的拟合精度。     

不同输入界面对AP1000核岛结构设计地基地表地震动的影响

在核电厂地震安全性评价中,中国规范是依据剪切波速定义的基岩面,与美国规范不同。本文基于AP1000核岛结构设计地基的场地参数模型,分别选取各个规范中定义的剪切波速700、1100、2438 m/s基岩层作为地震反应分析的输入界面,采用中美两国通用的土层地震反应分析程序计算,定量分析选取不同地震输入界面时同一地震波、同一特定场地模型的地表加速度峰值和反应谱的差异值,结果表明地震输入界面的不同,AP1000核岛结构设计地基的同一场地土层模型地表地震加速度反应谱频谱特性产生较大的变化,地表加速度峰值差异高达2.25倍,故本文建议在AP1000核电厂地震安全性评价中应基于剪切波速为2438 m/s的基岩层作为土层地震反应分析程序的地震输入界面。本文的研究结果可供后续研究和核电工程建造应用参考。