AP核電廠抗震設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述

AP1000核電廠抗震設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述13十二月2022-2-1AP1000核電廠抗震設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)與遵循的法規(guī)、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)2AP1000核電廠構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件（SSC’s）的抗震分類與設(shè)計(jì)要求3AP1000核電廠構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件（SSC’s）的抗震設(shè)計(jì)要求概述4核電廠地震停堆要求與決策5AP1000核電廠抗震裕度評(píng)價(jià)（SMA）目錄13十二月2022-3-附錄A地震級(jí)別和烈度附錄B抗震設(shè)計(jì)中主要的名詞解釋附錄C地震輸入附錄D核電廠抗震設(shè)計(jì)附錄E核電廠設(shè)備抗震鑒定目錄13十二月2022-4-1.1主要特點(diǎn)

AP1000核電廠抗震設(shè)計(jì)是按照美國(guó)《先進(jìn)輕水反應(yīng)堆業(yè)主要求文件（ALWR-URD）》，并以改進(jìn)和標(biāo)準(zhǔn)化的LWR設(shè)計(jì)為技術(shù)基礎(chǔ)。因此AP1000抗震設(shè)計(jì)是根據(jù)URD所提出的“簡(jiǎn)化、設(shè)計(jì)裕量、安全、標(biāo)準(zhǔn)化、成熟技術(shù)應(yīng)用、經(jīng)濟(jì)性”等11個(gè)要素來(lái)確定的?？拐鹪O(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)為：核電廠抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)化——水平和垂直地面加速度為0.3g作為SSE輸入取消運(yùn)行基準(zhǔn)地震(OBE)——只將SSE作為單一的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)地震（DBE)與目前第二代或二代加核電廠抗震設(shè)計(jì)有相異之處，并起到了改進(jìn)和進(jìn)化的作用?！拐鸱诸悺⒖拐鹪O(shè)計(jì)要求和電廠震后決策1AP1000核電廠抗震設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)與遵循的

法規(guī)、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)（1/3）13十二月2022-5-1.2遵循的主要法規(guī)、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)HAD101/01《核電廠廠址選擇中的地震問(wèn)題》（1994年修訂）HAD102/02《核電廠的抗震設(shè)計(jì)與鑒定》（1996年修訂）10CFR50附錄A《設(shè)計(jì)總則（GDC）》準(zhǔn)則2《防自然現(xiàn)象的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)》（1997）10CFR100.23《選址的地質(zhì)和地震準(zhǔn)則》，（1997）[AP1000不采用10CFR100附錄A《核電廠選址的地質(zhì)和地震準(zhǔn)則》（1997）]10CFR50附錄S《核電廠地震工程學(xué)準(zhǔn)則》（1997）

R.G1.29《抗震設(shè)計(jì)分類》（2007）

1AP1000核電廠抗震設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)與遵循的

法規(guī)、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)（2/3）13十二月2022-6-1.2遵循的主要法規(guī)、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)R.G1.26《核電廠包容水－蒸汽和放射性廢料存儲(chǔ)部件的質(zhì) 量分組和標(biāo)準(zhǔn)》（1997）R.G1.60《核電廠設(shè)計(jì)反應(yīng)譜》R.G1.61《核電廠抗震設(shè)計(jì)的阻尼值》（2007）R.G1.12《核電廠地震儀表》（1997）R.G1.166《核電廠地震前計(jì)劃和運(yùn)行人員震后決策》(1997)NRC-NUREG0800《核電廠安全分析報(bào)告評(píng)審大綱》（2007）ASMEBPVC，第III卷IEEE344《推薦核電廠1E級(jí)設(shè)備抗震鑒定的實(shí)施方法》 （2004）1AP1000核電廠抗震設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)與遵循的

法規(guī)、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)（3/3）13十二月2022-7-AP1000核電廠SSC的抗震可劃分為四類：抗震I類（C-I）——

確保其完整性和功能抗震II類（C-II）——

僅僅確保其完整性抗震III類（C-III）——

用于非安全相關(guān)建筑物的周圍 防護(hù)非抗震類（NS）——

除抗震I、II、III類以外的所 有物項(xiàng)2AP1000核電廠構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件(SSC's)

的抗震分類與設(shè)計(jì)要求（1/6）13十二月2022-8-（1）抗震I（C-I）與R.G1.29中所闡述的定義是相一致的抗震I類適用于是與安全相關(guān)的SSC，也適用于要求用來(lái)支承或防護(hù)安全相關(guān)的SSC的那些SSC。在核電廠設(shè)計(jì)成在發(fā)生SSE地震時(shí)，與安全相關(guān)的物項(xiàng)必須提供下列功能：

△反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界的完整性；

△具有關(guān)閉反應(yīng)堆并保持安全停堆的能力；

△阻礙或減輕事故的后果，能引起可能的廠外輻射不超過(guò)10CFR100規(guī)定的限值。2AP1000核電廠構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件(SSC's)

的抗震分類與設(shè)計(jì)要求（2/6）13十二月2022-9-（1）抗震I類（C-I）抗震I類SSC被設(shè)計(jì)成能承受SSE地震載荷期間或之后—保持結(jié)構(gòu)完整性外，還應(yīng)保持其應(yīng)有的安全功能。要防護(hù)抗震I類構(gòu)筑物與鄰近的非抗震類構(gòu)筑物的相互作用?？拐餓類SSC滿足10CFR附錄B的質(zhì)量保證要求。滿足R.G1.189《運(yùn)行核電廠防火要求》的抗震I類物項(xiàng)。2AP1000核電廠構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件(SSC's)

的抗震分類與設(shè)計(jì)要求（3/6）13十二月2022-10-（2）抗震II類（C-II）抗震II類適用于執(zhí)行非安全相關(guān)有關(guān)功能，以及不要求持續(xù)該功能的SSC。位于安全相關(guān)SSC附近時(shí)，當(dāng)在SSE期間失效或相互作用可能導(dǎo)致安全相關(guān)SSC的功能失效，則指定為抗震II類。抗震II類適用于—設(shè)計(jì)成在SSE地震下防止SSC’s倒塌、跌落或搖動(dòng)。在SSE期間抗震II類構(gòu)筑物失效防止與抗震I類物項(xiàng)的相互作用—減輕某個(gè)安全相關(guān)的SSC’s功能形成不可接受的水平，或者可能造成主控室人員不能承受的傷害。2AP1000核電廠構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件(SSC's)

的抗震分類與設(shè)計(jì)要求（4/6）13十二月2022-11-（2）抗震II類（C-II）抗震II類SSC保證在SSE地震不會(huì)引起不可接受的構(gòu)筑物失效或者與抗震I類SSC’s相互作用。如果抗震II類流體系統(tǒng)位于敏感設(shè)備附近，則要求其適當(dāng)程度的壓力邊界完整性抗震II類僅適用于SSC’s的一部分，對(duì)設(shè)備具體要求僅是它的支承能承受SSE地震?？拐餓I類構(gòu)筑物應(yīng)按抗震I類相同方法進(jìn)行SSE設(shè)計(jì)。如環(huán)吊、裝卸料機(jī)，以及主控室天花板上的SSC等2AP1000核電廠構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件(SSC's)

的抗震分類與設(shè)計(jì)要求（5/6）13十二月2022-12-（3）抗震III類（C-III）適用于非安全相關(guān)建筑構(gòu)筑物的周圍防護(hù)。遵照統(tǒng)一建筑規(guī)范（UBC）所規(guī)定的抗震設(shè)計(jì)要求如核電廠放射性廢料貯存SSC，汽輪機(jī)廠房等（4）非抗震類（NS）指不屬于抗震I、II、III類之外，并且是非安全相關(guān)的SSCSSC’s錨固的設(shè)計(jì)應(yīng)與常規(guī)規(guī)范的抗震要求相一致2AP1000核電廠構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件(SSC's)

的抗震分類與設(shè)計(jì)要求（6/6）13十二月2022-13-3.1標(biāo)準(zhǔn)抗震輸入規(guī)定廠址基巖上SSE最大水平加速度峰值為0.3g；規(guī)定廠址基巖上SSE最大垂直加速度峰值為0.3g；低水平地震（LLE）反應(yīng)為SSE下最大反應(yīng)的三分之一。按2次SSE，每次最大應(yīng)力為10個(gè)循環(huán)，按IEEE344附錄D折算低水平地震最大應(yīng)力為315次循環(huán)，把需作疲勞分析的系統(tǒng)和部件作為疲勞循環(huán)輸入。3AP1000核電廠構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件(SSC's)

震設(shè)計(jì)要求概述（1/18）13十二月2022-14-水平方向和垂直方向的地面設(shè)計(jì)反應(yīng)譜控制點(diǎn)（表3.1-1）（圖3.1-1－圖3.1-4）

表3.1-1水平和垂直方向的地面設(shè)計(jì)反應(yīng)譜控制點(diǎn)臨界阻尼百分比加速度位移﹡A(33Hz)B′(25Hz)B(9Hz)CD(0.25Hz)水平(2.5Hz)垂直(3.5Hz)水平垂直2.01.01.703.544.254.052.501.673.01.01.663.133.763.582.341.564.01.01.632.843.413.252.191.465.01.01.602.613.132.982.051.377.01.01.552.272.722.591.881.253AP1000核電廠構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件(SSC's)

震設(shè)計(jì)要求概述（2/18）13十二月2022-15-3.1標(biāo)準(zhǔn)抗震輸入水平方向地面加速度設(shè)計(jì)反應(yīng)譜垂直方向地面加速度設(shè)計(jì)反應(yīng)譜3AP1000核電廠構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件(SSC's)

震設(shè)計(jì)要求概述（3/18）13十二月2022-16-3.1標(biāo)準(zhǔn)抗震輸入水平方向地面加速度、速度和位移設(shè)計(jì)時(shí)間歷程垂直方向地面加速度、速度和位移設(shè)計(jì)時(shí)間歷程3AP1000核電廠構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件(SSC's)

震設(shè)計(jì)要求概述（4/18）13十二月2022-17-3.1標(biāo)準(zhǔn)抗震輸入設(shè)計(jì)水平方向時(shí)間歷程的加速度反應(yīng)譜設(shè)計(jì)垂直方向時(shí)間歷程的加速度反應(yīng)譜3AP1000核電廠構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件(SSC's)

震設(shè)計(jì)要求概述（5/18）13十二月2022-18-3.1標(biāo)準(zhǔn)抗震輸入設(shè)計(jì)水平方向時(shí)間歷程的功率的功率譜密度曲線設(shè)計(jì)垂直方向時(shí)間歷程的功率的功率譜密度曲線3AP1000核電廠構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件(SSC's)

震設(shè)計(jì)要求概述（6/18）13十二月2022-19-3AP1000核電廠構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件(SSC's)

的抗震設(shè)計(jì)要求概述（7/18）3.2抗震耦合分析（1）抗震I類SSC之間的抗震耦合分析核電廠抗震設(shè)計(jì)流程圖13十二月2022-20-3.2抗震耦合分析（1）抗震I類SSC之間的抗震耦合分析三個(gè)典型的耦合模型：屏蔽廠房、輔助廠房、內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間的耦合（圖3.2-1）反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)與安全殼內(nèi)部結(jié)構(gòu)之間的耦合(圖3.2-2）反應(yīng)堆壓力容器與堆內(nèi)構(gòu)件之間的耦合（圖3.2-3）3AP1000核電廠構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件(SSC's)

震設(shè)計(jì)要求概述（8/18）13十二月2022-21-3.2抗震耦合分析3AP1000核電廠構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件(SSC's)

震設(shè)計(jì)要求概述（9/18）13十二月2022-22-3.2抗震耦合分析3AP1000核電廠構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件(SSC's)

震設(shè)計(jì)要求概述（10/18）13十二月2022-23-3.2抗震耦合分析3AP1000核電廠構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件(SSC's)

震設(shè)計(jì)要求概述（11/18）13十二月2022-24-3.2抗震耦合分析（2）不同抗震類別的SSC之間相互作用與防護(hù)設(shè)計(jì)AP1000核電廠抗震設(shè)計(jì)中對(duì)于不同抗震類別之間的相互作用影響專門作了詳細(xì)規(guī)定，并按要求確定抗震III類、非抗震的SSC對(duì)抗震I類的SSC所帶來(lái)的危害作分析。例如規(guī)定抗震I類為“目標(biāo)”的“碰撞評(píng)價(jià)區(qū)域”范圍為：

△周圍水平方向?yàn)?.0m為直徑

△高為10m（在10m以上，周圍為10°的輻射角為圓錐）3AP1000核電廠構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件(SSC's)

震設(shè)計(jì)要求概述（12/18）13十二月2022-25-3.2抗震耦合分析（2）不同抗震類別的SSC之間相互作用與防護(hù)設(shè)計(jì)3AP1000核電廠構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件(SSC's)

震設(shè)計(jì)要求概述（13/18）13十二月2022-26-3.2抗震耦合分析（3）阻尼值的耦合設(shè)計(jì)AP1000核電廠SSC抗震設(shè)計(jì)中所采用的某些阻尼值比規(guī)定更為詳細(xì)。如管道阻尼值加入了ASME規(guī)范案例N-411-1的要求，該阻尼值與管道固有頻率之間關(guān)系如圖3.2-5所示。3AP1000核電廠構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件(SSC's)

震設(shè)計(jì)要求概述（14/18）13十二月2022-27-3.2抗震耦合分析（3）阻尼值的耦合設(shè)計(jì)3AP1000核電廠構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件(SSC's)

震設(shè)計(jì)要求概述（15/18）13十二月2022-28-3.2抗震耦合分析電纜托架阻尼值與輸 入樓面加速度關(guān)系如圖3.2-6所示。3AP1000核電廠構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件(SSC's)

震設(shè)計(jì)要求概述（16/18）13十二月2022-29-3.3設(shè)備抗震鑒定（EQ）AP1000設(shè)備的抗震鑒定是合格鑒定程序之一，它在機(jī)械設(shè)備、儀控設(shè)備、閥門、電氣和機(jī)電設(shè)備、電纜、貫穿件等方面的抗震技術(shù)規(guī)格書(shū)中嚴(yán)格規(guī)定了鑒定方法、步驟、允許值等內(nèi)容。IEEE-344仍是設(shè)備抗震鑒定的主要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備（包括管道）的支承設(shè)計(jì)必須得到保證，設(shè)備支承盡量作為剛性設(shè)計(jì)（大于33Hz），確保SSE下不跨塌。3AP1000核電廠構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件(SSC's)

震設(shè)計(jì)要求概述（17/18）13十二月2022-30-3.3設(shè)備抗震鑒定（EQ）電氣、儀表、傳感器等設(shè)備主要通過(guò)試驗(yàn)方法給予鑒定。要求輸入為五次1/2SSE和1次SSE。其阻尼均按SSE來(lái)取值。管道支承在不同樓層或不同廠房之間，由于SSE地震使支承相對(duì)位移雖在管道中產(chǎn)生的是屬于二次應(yīng)力，仍放在D級(jí)限制中給予評(píng)定，并應(yīng)在允許限值以內(nèi)。3AP1000核電廠構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件(SSC's)

震設(shè)計(jì)要求概述（18/18）13十二月2022-31-4.1核電廠地震停堆要求AP1000遵照10CFR50附錄S（97）、、與ANSI/ANS-2.2（2002）要求。由于抗震設(shè)計(jì)中取消OBE，所以要求當(dāng)核電廠最大地面加速度超過(guò)1/3SSE=0.1g時(shí)全廠停運(yùn)并檢查。4核電廠地震停堆要求與決策（1/3）13十二月2022-32-4.2地震檢測(cè)中的停堆判別準(zhǔn)則為：自由場(chǎng)△速度反應(yīng)譜或加速度反應(yīng)譜是否超出；△加速度時(shí)程上的累計(jì)絕對(duì)加速度（CAV）是否超出?；A(chǔ)△速度反應(yīng)譜或加速度反應(yīng)譜是否超出。廠外的地震級(jí)與烈度是否超出4核電廠地震停堆要求與決策（2/3）13十二月2022-33-4.3核電廠震后決策流程4核電廠地震停堆要求與決策（3/3）13十二月2022-34-5.1SMA的目的和意義美國(guó)NRC發(fā)布的NUREG/CR-4334(1985)提出核電廠“抗震裕度評(píng)價(jià)（SMA）”方法。定義為：“會(huì)威脅核電廠的安全，尤其是會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)堆堆芯損傷的地震運(yùn)動(dòng)水平。這種裕量可以擴(kuò)展到電廠中某個(gè)特定的構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件?！盢RC-SECY-93-087要求先進(jìn)輕水核電廠“PRA見(jiàn)解將用于支持地震事件中的裕度類型進(jìn)行評(píng)價(jià)，依據(jù)PRA的SMA將高置信度低失效概率（HCLPF）；以及在等于12/3倍的SSE設(shè)計(jì)基準(zhǔn)地震地面加速度時(shí)分析導(dǎo)致堆芯損壞或安全殼失效所有序列的脆弱程度。”5AP1000核電廠抗震裕度評(píng)價(jià)（SMA）（1/10）13十二月2022-35-5.1SMA的目的和意義在ALWR-URD中要求標(biāo)準(zhǔn)核電廠必須進(jìn)行SSCs的SMA。通過(guò)SMA可以使核電廠確切了解到重要與安全相關(guān)的構(gòu)筑物、系統(tǒng)和部件在抗震上的弱點(diǎn)，可以及時(shí)改進(jìn)設(shè)計(jì)或建后采取措施。5AP1000核電廠抗震裕度評(píng)價(jià)（SMA）（2/10）13十二月2022-36-5.2SMA要求標(biāo)準(zhǔn)核電廠選用“抗震裕度地震（SME）”為SSE的12/3倍，即0.312/3＝0.5g。核電廠通過(guò)SMA能證明在超過(guò)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)地震SSE＝0.3g后，其重要的SSC仍具有“低概率高置信度和低概率失效（HCLPF）”的抗震能力，要求達(dá)到小于5％失效概率與大于95％置信度。5AP1000核電廠抗震裕度評(píng)價(jià)（SMA）（3/10）13十二月2022-37-5.3SMA內(nèi)容主要包括抗震脆弱性分析（SFA）和電廠故障樹(shù)分析兩大部分。抗震脆弱性分析（SFA）是應(yīng)用概率論統(tǒng)計(jì)方法來(lái)評(píng)估關(guān)鍵構(gòu)筑物、管道和部件對(duì)于抗震的脆弱程度（Fragility）的分析、試驗(yàn)或經(jīng)驗(yàn)借鑒，獲得抗震脆弱性曲線。通過(guò)電廠始發(fā)事件建立一個(gè)事件樹(shù)并進(jìn)行故障樹(shù)序列分析——以描述地震引起觸發(fā)事件是否會(huì)喪失其功能（圖5.3-1）5AP1000核電廠抗震裕度評(píng)價(jià)（SMA）（4/10）13十二月2022-38-5AP1000核電廠抗震裕度評(píng)價(jià)（SMA）（5/10）5.3SMA內(nèi)容脆弱分析 ?HCLPF值用對(duì)數(shù)正態(tài)分布函數(shù)乘上中值來(lái)確定抗震裕度 ?HCLPF值具有95％高置信度、不超過(guò)5％失效概率

HCLPF=中值量.其中：中值量（Mc）=平均量.

平均量Am表示平均峰值地面地震量，由應(yīng)力和強(qiáng)度設(shè)計(jì)裕量因素的乘積

=每個(gè)設(shè)計(jì)平均裕量因子

=名義地震峰值地面量

=標(biāo)準(zhǔn)復(fù)合偏差

=確定的強(qiáng)度因子、可變強(qiáng)度因子、材料阻尼、非彈性能量吸收、延性、以及分析與模型的誤差g501000P(g)13十二月2022-39-5.3SMA內(nèi)容5AP1000核電廠抗震裕度評(píng)價(jià)（SMA）（6/10）13十二月2022-40-5AP1000核電廠抗震裕度評(píng)價(jià)（SMA）（7/10）名稱Mpga值（g）HCLPF值（g）屏蔽廠房頂——拉緊環(huán)//0.74屏蔽廠房頂——柱//0.60安全殼——屈服1.570.410.61安全殼——傾翻5.740.621.38安全殼導(dǎo)流支承//1.40內(nèi)部結(jié)構(gòu)和IRWST箱//0.75