Posouzení bezpečnosti obálek jaderných reaktorů s využitím celkového součinitele bezpečnosti

摘要

Obálky nukleárních reaktorů jsou ve většině případů vyrobeny z předepjatého betonu a posuzují se pro provozní stavy a stavy havárie. Pro posouzení lze s výhodou použít nelineární analýzu na bázi numerické simulace metodou konečných prvků. Použití nelineární simulace při navrhování nebo posuzování stávajících konstrukcí vyžaduje využití celkových součinitelů bezpečnosti, které se objevují např. v eurokódech [1] nebo nové modelové fib normě [2]. Autoři se podílejí na projektech několika stávajících nukleárních elektráren a v rámci softwaru ATENA byla vyvinuta řada nástrojů a metod pro tyto účely. Nelineární simulaci lze využít jak pro posouzení chování konstrukčních detailů, tak pro analýzu celého kontejnmentu. Program byl vyvinut pro potřeby stavebnictví, a proto klade důraz na vhodné modelování měkké i před-pínací výztuže. Materiálové modely umožňují simulovat vznik trhlin, plastické tečení výztuže a drcení betonu. Článek popisuje možnosti využití programu při ověřování bezpečnosti kontejnmentu jaderných elektráren na příkladech z praxe, které se týkají nových i stávajících konstrukcí. V případě projektu jaderné elektrárny ve Finsku byly provedeny simulace provozních stavů a účinků havárií. Pro jadernou elektrárnu C rys ta I River na Floridě byly zkoumány příčiny delaminace předepjaté stěny kontejnmentu. Ve výzkumném středisku BARC v Indii probíhá v současnosti zkouška modelu kontejnmentu v měřítku 1:4.The containments of nuclear reactors are in many cases made of prestressed reinforced concrete, and they should be checked for service statě limits and accident scenarios. The nonlinear analysis based on finite element method represents the most suitable method for such an assessment. The effective application of nonlinear analysis for design and assessment of structures requires an application of a globál safety formát. Such approaches are now available in Eurocodes [1] or in the new fib model code [2]. The authors háve participated in several projects of existing nuclear power plants, and they developed a number of methods for these purposes within the software ATENA. The nonlinear analysis can be applied to the analysis of the behaviour of structural details as well as for the analysis of the whole containment. The software was developed for the needs of structural engineers, and strongly emphasises suitable and transparent modelling of normál as well as prestressed reinforcement. The materiál models are able to simulate the development and propagation of cracks, yielding of reinforcement and concrete crushing. The article describes the application to the safety assessment of nuclear containments on several practical examples. For the containment in Finland, the simulation of service states as well as accident scenarios were performed. The cause of the containment wall delamination was investigated for the Crystal River power plant in Florida. Interesting experiment is currently running at BARC laboratories in India involving a large scale experiment of 1:4 containment model.