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核电站安全壳的固有特性分析

文档作者：王天运，张力军，刘立胜文档来源： 1总参工程兵科研三所2防化指挥工程学院3武汉理工大学理学院		点击数：	更新时间： 2021年11月13日
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2004年第4期 人防科研 总第24期
核电站安全壳的固有特性分析
王天运 ，张力军 ，刘立胜
(1总参工程兵科研三所2防化指挥工程学院3武汉理工大学理学院)
摘要本文是核电站遭袭后果评估的一部分内容，不考虑核电站安全壳内部复杂的结构和设备、管
道，仅对安全壳的预应力混凝土结构的固有特性进行分析，从而得出安全壳振动模态的各阶频率。
关键词安全壳固有特性频率
1 安全壳结构简介和材料参数
安全壳是防止放射性裂变产物向环境释放的最后一道屏障[。](如图1)，是带穹顶及环梁
和平底板的立式园筒形结构，内径2．6m，筒体部分高35．1m，整个结构(自底板的底面至穹
顶)总高为73m，筒体与穹顶的壁厚均为1m，内壁均衬有钢衬里。安全壳筒体及穹顶的混凝
：七采用C40级，底板采用C30级，均按6o天强度为准。混凝土的材料参数为：弹性模量E：
30Gpa；泊松比 ：0．167；质量密度9：2500kg／m3。
2 安全壳的三维有限元模型
根据安全壳结构尺寸，不考虑安全壳内壁上锚固的设备以及扶壁、开口等因素的影响，
建立了三维有限元模型进行安全壳自由振动时的模态分析。为简化起见，假设混凝土为弹
性材料，底部基础的影响被忽略不计，结构的底部被全部固支(图2)。
图1 安全壳结构 图2 混凝土安全壳的有限元模型及约束形式
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· 24 · 人防科研 2004互
有限元分析单元采用三维实体八节点单元剖分，共划分了10624个单元，42818个节点，
网格剖分结果见图2。
3 计算结果
核电站安全壳固有特性的分析采用ANSYS有限元分析程序进行，其三维振型见图3，安
全壳底部完全固定时的固有频率计算结果见表1。
’t _ ： ‘ 一I E 4 t ， 一
x—Y平面 x—Z平面
(a)第一振型
x—y平面
(b)第二振型
X-Z平面
x—Y平面 x—Z平面
(C)第三振型
田
◆
‘ 墉 ⋯ ‘三一 T 叠!：： !!一 。
x—Y平面 x—Z平面
(d)第四振型
x—y平面 x—Z平面
(f)第六振型
x—y平面 x—Z平面
(g)第七振型
图3 安全壳体的振型图
(下接第28页)
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·28 · 人防科研 2004点
程口部更为突出。因此，工程防水设计及施工应遵循“防、排、截、堵相结合，刚柔相济、因地
制宜、综合治理”的原则综合治理。本文对于地下工程防雨水及绿化用水提出了几点意见，
供广大设计施】：和科研工作者参考。
参考文献
l 国家人民防空办公室．地下工程防水技术规范(GB50108—2001)．中国计划出版社．
2 国家人民防空办公室．地下工程防水技术手册．解放军出版社．
3 伪装教范．中国人民解放军总参谋部工程兵部．
4 贾治勇，刘朝，刘国权．浅埋防护工程面临的侦察威胁与伪装隐身对策．防护工程第八次学术年会．
(上接第24页)
4 结果分析
(1)核电站安全壳的固有频率为3．57～11．15Hz，与试验值相差不大，利用三维有限元模
型计算出的结果很好地反映了核电站安全壳自由振动时的振型；
(2)由于假设安全壳底部被完全约束，安全壳的第一振型的偏移量随距底部的距离的增
大而变大；第二、第三、第五和第七振型以安全壳简体中部偏移为最大，而第四振型以环梁附
近的偏移为最大，第六振型以壳体顶部的振动偏移为主；
(3)在对安全壳划分有限单元时没有考虑底部具体的支撑形式以及安全壳简体的半地
下室结构，与具体情况有一定的差异。
参考文 献
1 夏祖讽，王天真．秦山核电厂预应力安全壳在内压和地震作用下的承载能力的安全性．第七届全国反
应堆结构力学会议论文集．P412 415．
2 王天运．核电站遭袭后安全壳动力响应非线性分析．武汉理工大学博士论文，2003．
3 王天运，任辉启等．爆炸冲击波作用下核电站安全壳动力分析模型．武汉理工大学学报，、 ．25，No．9，
2()()3．

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