Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Исследование и обоснование актуальности задач для решения проблемы устойчивости и безопасности ЯРОО привнешних воздействиях 17
1.1. Краткие сведения о ядерно- и радиационно опасных объектах и возможных воздействиях на них окружающей среды 17
1.2. Результаты оценки полноты и достаточности нормативно-методической базы в области обеспечения устойчивости ЯРОО к внешним воздействиям 19
1.3. Расчетные методы, методики и программные средства для решения задач по обеспечению устойчивости к внешним воздействиям систем и элементов ЯРОО 21
1.4. Состояние информационных баз знаний и данных для обоснования устойчивости к внешним воздействиям ЯРОО 36
1.5. Повреждаемость и старение систем и элементов ЯРОО в процессе эксплуатации 42
1.6. Основные направления и задачи диссертационного исследования 50
Глава 2. Методология системного подхода к обеспечению устойчивости и безопасности ЯРОО при внешних воздействиях 55
2.1. Критерии и принципы системного подхода к обеспечению устойчивости и безопасности ЯРОО 55
2.2. Методология выявления процессов, явлений и факторов и отбора их для учета в проектных основах ЯРОО 67
2.3. Моделирование параметров объекта и его реакции на внешние воздействия 71
2.4. Рациональное проектирование и оптимизация защиты ЯРОО от внешних воздействий 85
2.5. Управление устойчивостью, безопасностью и рисками при внешних воздействиях 104
2.6. Способы и проблемы выявления качества и надежности программных средств, используемых для обоснования безопасности в области прочности и устойчивости к внешним воздействиям 113
2.7. Выводы по главе 2 122
Глава 3. Результаты исследования внешних воздействий на ЯРОО .. 125
3.1. Обоснование состава задач для исследования процессов, явлений и факторов природного и техногенного происхождения 125
3.2. Номенклатура процессов, явлений и факторов природного и техногенного происхождения и их классификации 127
3.3. Гидрометеорологические процессы и явления 129
3.4. Геологические и инженерно-геологические процессы и явления 143
3.5. Факторы, создающие внешние воздействия техногенного происхождения 164
3.6. О прогнозах изменений в окружающей среде 181
3.7. Выводы по главе 3 184
Глава 4. Результаты исследований параметров колебаний конструкций и технологических систем АЭС 186
4.1. Состав и методика расчетных исследований параметров колебаний, принципы построения моделей 186
4.2. Результаты исследования динамических характеристик строительных конструкций и их практические приложения к расчету технологических систем АЭС 190
4.3. Результаты исследования динамических характеристик и сейсмической реакции трубопроводных систем 206
4.4. Результаты исследования применимости упрощенных способов определения частот собственных колебаний и сейсмической реакции трубопроводных систем АЭС 235
4.5. Результаты экспериментальных исследований элементов трубопроводов 253
4.6. Предложения и рекомендации для рационального проектирования и конструирования технологических систем АЭС в сейсмостойком исполнении 257
4.7. Выводы по главе 4 264
Глава 5. Результаты разработки нормативных документов по учету внешних воздействий на ЯРОО 267
5.1. Результаты определения состава нормативных документов для включения в них требований по учету внешних воздействий 267
5.2. Нормативные и методические документы по учету внешних воздействий при размещении ЯРОО 275
5.3. Нормативные документы по учету внешних воздействий при проектировании и эксплуатации ЯРОО 281
5.4. Нормативные и методические документы для обеспечения сейсмостойкости оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок АЭС 293
5.5. Нормативные и методические документы по регулированию безопасности и снижению рисков 295
5.6. Внедрение нормативно-методической базы, направленной на снижение рисков радиационного загрязнения окружающей среды от ЯРОО 305
5.7. Выводы по главе 5 306
Глава 6. Результаты исследования сейсмостойкости, устойчивости к внешним воздействиям и рисков 307
6.1. Обоснование проектных и конструктивных решений ГФ технологических систем АЭС с ВВЭР-440 в сейсмо стойком исполнении 307
6.2. Обоснование проектных и конструктивных решений технологических систем первого контура АЭС с
ВВЭР-1000 в сейсмостойком исполнении 318
6.3. Результаты исследования сейсмостойкости контура многократно-принудительной циркуляции и трубопроводных систем АЭС с РБМК-1000 324
6.4. Исследования устойчивости к внешним воздействиям ЯРОО 336
6.5. Разработка рекомендаций по выбору исходных сейсмических колебаний грунта для проектных основ 340
6.6. Исследование рисков от эксплуатации хранилищ радиоактивных отходов 341
6.7. Выводы по главеб 350
Заключение 351
Литература
- Результаты оценки полноты и достаточности нормативно-методической базы в области обеспечения устойчивости ЯРОО к внешним воздействиям
- Моделирование параметров объекта и его реакции на внешние воздействия
- Номенклатура процессов, явлений и факторов природного и техногенного происхождения и их классификации
- Результаты исследования динамических характеристик строительных конструкций и их практические приложения к расчету технологических систем АЭС
Введение к работе
Важнейшей составляющей национальных интересов России является защита личности, общества и государства от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера и их последствий.
Использование атомной энергии в России имеет уже полувековую историю. Накоплен большой опыт проектирования, сооружения, эксплуатации, вывода из эксплуатации и продления сроков эксплуатации различных ядерно- и радиационно опасных объектов (ЯРОО).
Ядерно-энергетические установки (ЯЭУ), к числу которых принадлежат атомные электростанции (АЭС), вырабатывают с применением атомной энергии электрическую энергию и интегрируются своими мощностями в энергетику России, которая принадлежит к числу базовых отраслей, обусловливающих темпы развития России.
Современные тенденции, определяющиеся стратегией развития топливно-энергетического комплекса и атомной энергетики России в XXI веке, таковы, что атомная энергия не только будет использоваться и дальше, но и получит значительное развитие. В связи с этим ЯЭУ, а также другие ЯРОО должны удовлетворять еще более высоким стандартам (критериям) безопасности.
Настоящая работа выполнялась, начиная с середины 70-х годов прошлого века. Все решаемые задачи были направлены на формирование системного подхода, основ нормативного регулирования и знаний для обеспечения устойчивости и безопасности АЭС, других ЯЭУ, а также других ЯРОО к внешним воздействиям. Ее результаты способствовали развитию безопасности применения атомной энергии. Одной из особенностей работы является то, что ее актуальность не только не утрачивалась с годами, но с выявлением новых знаний об окружающей среде и ее возможном влиянии на безопасность ЯРОО постоянно актуализировалась. При этом проблема устойчивости и безопасности ЯРОО в рамках настоящей работы решалась от частного к общему, от учета землетрясений и других природных явлений и процессов к учету техногенных факторов, их взаимодействию, к анализу и выбору защит и предупреждению рисков от любых внешних событий.
Актуальность работы. Проблема устойчивости и безопасности ЯРОО при внешних воздействиях была поставлена для решения на основе системного подхода, начиная с конца 1980-х годов.
6 Актуальность снижения опасности от природных и техногенных катастроф подтверждена объявленным ООН на период с 1991 по 2000 год. Международным Десятилетием уменьшения опасности стихийных бедствий.
В продолжении 90-х годов и по настоящее время ведутся исследования и разработки в рамках двух федеральных целевых программ (ФЦП) "Безопасность населения и народнохозяйственных объектов с учетом риска возникновения природных и техногенных катастроф" (первый этап - с 1991 по 1995 год и второй этап -с 1996 по 2000 год) и "Снижение рисков и смягчение последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в Российской Федерации до 2005 года". В составе этих ФЦП разрабатывались мероприятия по проектам 3.2.6 "Совершенствование и разработка НТД по защите объектов атомной энергетики и промышленности от внешних воздействий"; проекту И-12 "Разработка и внедрение нормативно- методической базы определения опасностей и выявления факторов риска возникновения чрезвычайных ситуаций" и проекту И-29 "Разработка и внедрение нормативно- методической базы оценки вероятностей чрезвычайных ситуаций на ядерно- и радиационно опасных объектах в районах потенциального риска от событий природного и техногенного происхождения и их последствий для населения и окружающей среды".
Работы по перечисленным выше трем проектам ФЦП выполнялись под руководством автора настоящей диссертационной работы. При их разработке были учтены опыт и результаты исследований, полученные автором настоящего диссертационного исследования в рамках его прошлых работ в качестве ответственного исполнителя по научно-техническим проблемам, утвержденным Государственным Комитетом по науке и технике СССР, 0.01.04 (по заданиям 02.И.16 и 14.НЗ) в 1976 -1980 годах и 0.04.03 (по заданиям 04.05.Н1 и 04.05.Н2) в 1981-1985 годах. Цели этих исследований заключались в решении вопросов обоснования сейсмостойкости АЭС (разработка методов исследований и обоснования сейсмостойкости и научно обоснованных технических решений по проектированию сейсмостойких АЭС, а также по обеспечению сейсмостойкости строящихся и введенных в эксплуатацию АЭС). Актуальность данной диссертационной работы предопределяется: возросшей потребностью в решении научно-технической проблемы устойчивости и безопасности ЯРОО к внешним воздействиям в целях снижения рисков и смягчения последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера;
потребностями отечественной инженерной практики в конкретных технических решениях по сейсмостойкости АЭС и устойчивости к другим внешним воздействиям ЯРОО;
целями получения практической возможности регулирования безопасности ЯРОО при внешних воздействиях;
логикой развития знаний в области устойчивости и безопасности ЯРОО.
Объект и предмет исследования. Объектом исследования выступает комплекс "окружающая среда и ядерно- и радиационно опасные объекты", а предметом - устойчивость и безопасность ЯРОО к внешним воздействиям, как совокупность знаний и комплекс мер, направленных на их обеспечение (методологии, нормы, методы расчета, программные средства, базы знаний, предложения по типовым универсальным решениям и конкретные технические решения).
Цель работы. Разработать, апробировать и внедрить научно- обоснованную методологию обеспечения устойчивости и безопасности ЯРОО при внешних воздействиях на всех этапах их жизненного цикла, включая дополнительный (продленный) срок эксплуатации; нормативно-методическую базу; базы знаний и данных о внешних воздействиях и методах определения их параметров, о параметрах сложных технических систем, свойствах и закономерностях старения их элементов; методологию оценок риска функционирования ЯРОО для окружающей среды; методологию экспертиз устойчивости систем и элементов ЯРОО.
Методология и методы исследования. Многоплановость темы диссертационного исследования предопределила комплексный характер работы. Методологическими принципами исследования стали принципы системности и детерминизма, обеспечивающие выявление закономерностей проявления процессов, явлений и факторов воздействия (влияния) окружающей среды на ЯРОО, поведения и реакции ЯРОО на статические, квазистатические и динамические воздействия, определение их стойкости, способов защиты, надежных технических решений для конкретных объектов, их систем и элементов и требований нормативного регулирования.
Для реализации поставленной цели применялись методы структурно-функционального анализа, общенаучные методы систематизации, классификаций, сравнений и переноса знаний от частного к общему, эмпирические методы наблюдения и эксперимента на моделях, фрагментах, экспериментальные и расчетные исследования, а также экспертные оценки.
Эмпирическую базу исследований составляют публикации зарубежных и российских авторов, нормативно-правовые документы, отчеты о научно-исследовательских работах и конструкторских разработках, результаты экспериментальных и расчетных исследований, выполненных в рамках диссертационного исследования.
Обоснованность и достоверность результатов проведенных исследований определяется научной методологией исследований; использованием современных численных методов при решении задач на электронно-вычислительных машинах, сопоставлением полученных численных результатов с данными, имеющимися в отечественных и мировых источниках, результатами натурных, модельных и экспериментальных исследований, аналитических решений; учетом имеющегося опыта анализа реакции и поведения ЯРОО, их систем и элементов на внешние воздействия, анализом проявлений внешних воздействий и последствий их воздействий на окружающую среду и объекты.
Исследовательские задачи. Поставленные цели предопределяют постановку следующих исследовательских задач:
разработка научно-обоснованной методологии системного подхода к обеспечению устойчивости и безопасности ЯРОО при внешних воздействиях;
разработка структуры нормативных документов для регулирования безопасности ЯРОО при внешних воздействиях и системы нормативных документов;
разработка баз знаний о внешних событиях (методы и способы их выявления, идентификации, методики определения параметров внешних воздействий; классификации процессов, явлений и факторов по степени опасности, принципов отбора внешних воздействий в проектные основы ЯРОО и т.д.);
разработка методологии исследования параметров объектов;
разработка и совершенствование методов и программных средств для детерминистических анализов сейсмостойкости, а также методологических основ верификации и аттестации программных средств, методов и методик испытаний и экспериментальных исследований;
получение обобщенных данных о параметрах колебаний и сейсмостойкости строительных конструкций и трубопроводов АЭС;
разработка методологии экспертизы защищенности ЯРОО от внешних воздействий и рекомендаций для регулирования их безопасности;
разработка практических рекомендаций и технических решений по сейсмической защите технологических систем АЭС.
разработка методических основ исследования комбинированных рисков функционирования хранилищ радиоактивных отходов.
На защиту выносятся:
Система взглядов и положений по обеспечению устойчивости и безопасности ядерно- и радиационно опасных объектов.
Методологические основы исследований динамических характеристик объектов и их устойчивости. Комплексный подход к обеспечению, обоснованию и экспертизе устойчивости и безопасности ЯРОО при внешних воздействиях.
Методология исследования и предупреждения рисков от внешних воздействий на ЯРОО.
Научно-методические основы системы нормативных документов для регулирования безопасности ЯРОО при внешних воздействиях и результаты разработки нормативных документов этой системы.
Методология решения ключевых проблем верификации программных средств и экспертизы результатов расчетных исследований параметров и устойчивости к внешним воздействиям конструкций, систем и элементов ЯРОО.
Методики расчетов и экспертных оценок систем и элементов с учетом внешних воздействий.
Результаты обобщения и систематизации данных о внешних воздействиях и их параметрах.
Результаты расчетно-аналитических исследований параметров строительных конструкций и технологических систем АЭС.
Практические рекомендации по обеспечению сейсмостойкости технологических систем АЭС.
10. Рекомендации по повышению безопасности ЯРОО при внешних воздейст
виях.
Научная новизна результатов исследований. В результате выполненных диссертационных исследований получены новые обобщенные знания (о внешних
воздействиях, параметрах систем и элементов, методах их определения, защите от внешних воздействий) для решения проблемы устойчивости, безопасности и рисков от эксплуатации ЯРОО при внешних воздействиях.
Практическая значимость результатов исследований состоит в том, что решена важная научно-техническая проблема по созданию методологических и нормативных основ для предупреждения техногенных аварий и катастроф на действующих ядерно и радиационно-опасных объектах при внешних воздействиях, а также для проектирования ЯРОО новых поколений.
Предложенная методология системного подхода опирается на установленные принципы и критерии безопасности ЯРОО, апробированные опытом использования атомной энергии, и направлена на то, чтобы управлять надежностью, безопасностью и рисками при эксплуатации ЯРОО в конкретном регионе Российской Федерации, характеризующемся специфическими внешними воздействиями.
В рамках решения научно-технической проблемы получены результаты, внедрение которых поддерживает гарантии устойчивости системы "ЯРОО - окружающая среда" и безопасного использования ядерной энергии в любом ее применении при внешних воздействиях, так как внешние воздействия могут быть выявлены, идентифицированы, определены их параметры, учтены при размещении, проектировании, эксплуатации и выводе из эксплуатации ЯРОО.
В рамках решения сформулированной выше научно-технической проблемы, актуальность которой подтверждена включением ее для решения в ряд федеральных целевых программ, имеющих важное народнохозяйственное значение, получены следующие результаты:
созданы нормативные и научно-методические основы, включая положения и требования системного подхода для размещения, проектирования, сооружения, эксплуатации, продления срока эксплуатации и вывода из эксплуатации ЯРОО с учетом внешних воздействий, характерных и определенных для конкретных условий их размещения;
предложена методология анализа рисков в структурно-функциональной системе "ЯРОО - окружающая среда";
определены номенклатура процессов, явлений и факторов, способных оказать влияние на безопасность ЯРОО, критерии их классификации по
степеням опасности, отбора для учета в проектных основах и для оценок риска от ЯРОО;
сформулированы нормативные требования и рекомендации для проектирования технологических систем АЭС в сейсмостойком исполнении;
предложены инженерные методики расчета сейсмической прочности трубопроводов, сейсмо- и взрывоустойчивости ЯРОО, а также оценок комбинированного риска для хранилищ радиоактивных отходов;
получено свидетельство на изобретение установки для исследования упруго-пластического поведения элемента трубопровода;
получены новые сведения о параметрах и сейсмической реакции строительных конструкций АЭС с ВВЭР-440, технологических систем АЭС с ВВЭР-440, ВВЭР-1000 и РБМК, важных для безопасности, а также обоснованы технические решения сейсмозащиты трубопроводов первого контура АЭС с ВВЭР-440 и ВВЭР-1000;
определены методологические основы для аттестации программных средств по направлению: "Параметры поведения конструкций, оборудования и трубопроводов при статических и динамических нагрузках";
получены при исследованиях и экспертизах устойчивости ЯРОО рекомендации по повышению их безопасности при внешних воздействиях;
сформулированы задачи для углубления знаний и практических разработок по дальнейшему внедрению методологии обеспечения устойчивости и безопасности ЯРОО в целях снижения рисков и смягчения последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера.
Внедрение результатов исследований
1. При разработке ряда документов регламентирующего уровня:
"Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок". ПНАЭ Г-002-87 (раздел "Расчет на сейсмостойкость..." и приложение 9);
"Нормы расчета на прочность оборудования и трубопроводов АЭС". Поверочный расчет. Расчет на сейсмостойкость - Нормы СЭВ. НТД 38.434.58-80. Интератомэнерго, Дрезден, 1983;
"Расчет трубопроводов на сейсмические воздействия". Методика статиче
ского анализа сейсмостойкости трубопроводов - Нормы СЭВ. НТД
38.434.58-80. Интератомэнерго, Дрезден, 1983;
"Нормы проектирования сейсмостойких атомных станций". ПНАЭ Г-05-006-
87иНП-031-01;
"Размещение атомных станций. Основные критерии и требования по обес-
печению безопасности" (НП-032-01 взамен ПНАЭ Г-03-33-93);
"Учет внешних воздействий природного и техногенного происхождения на ядерно- и радиационно опасные объекты". ПНАЭ Г-05-035-94;
"Общие положения обеспечения безопасности объектов ядерного топливного цикла ОПБ ОЯТЦ". НП-016-2000;
"Требования к содержанию отчета по обоснованию безопасности атомной станции с реакторами типа ВВЭР". НП-006-98 (главы 2 и 3 с изменением №1);
"Требования к содержанию отчета по обоснованию безопасности атомной станции с реакторами на быстрых нейтронах". НП-018-2000 (главы 2 и 3);
"Требования к содержанию отчета по обоснованию безопасности радиаци-
онных источников". НП-039-02;
"Требования к вероятностному анализу безопасности атомных станций"
(проект);
"Требования к отчету по обоснованию безопасности пунктов хранения ра-
диоактивных отходов в части учета внешних воздействий". ПНАЭ Г-14-038-96;
"Основные требования к продлению срока эксплуатации блока атомной станции". НП-017-2000;
"Требования к обоснованию возможности продления назначенного срока эксплуатации объектов использования атомной энергии". НП-024-2000;
"Требования к программе обеспечения качества для атомных станций".
НП-011-99;
"Требования к программе обеспечения качества для исследовательских ядерных энергетических установок". НП-042-02;
'Требования к программе обеспечения качества объектов предприятий ядерного топливного цикла". НП-041-02;
2. При разработке руководств по безопасности:
"Руководство по анализу опасности аварийных взрывов и определению па-
раметров их механического действия". РБ Г-05-039-96;
"Определение исходных сейсмических колебаний грунта для проектных ос-
нов". РБ-006-98;
"Оценка безопасности приповерхностных хранилищ радиоактивных отходов". РБ-011-2000;
"Оценка сейсмической опасности участков размещения ядерно- и радиаци-
онно опасных объектов на основании геодинамических данных". РБ-019-01;
"Оценка частоты тяжелого повреждения активной зоны реактора (для внешних исходных событий природного и техногенного характера)". РБ-021-01;
"Рекомендации по оценке характеристик смерча для объектов использова-
ния атомной энергии". РБ-022-01;
3. При разработке методических документов:
"Оценка повреждаемости зданий и сооружений атомных станций при сейсмических воздействиях";
"Оценка повреждаемости вентиляционной трубы АЭС при сейсмическом воздействии";
"Оценка риска радиоактивных утечек в пунктах хранения радиоактивных отходов";
"Оценка полей радиационного загрязнения территорий в районе размещения ПХ РАО";
"Оценка риска радиационного облучения населения, проживающего в районе размещения ПХ РАО";
4. При разработке руководств по экспертизе:
"Руководство по использованию методов оценки кренов и осадок сооруже
ний атомных станций".
5. При проведении экспертиз безопасности в части условий размещения и
оценки устойчивости к внешним воздействиям: Московский НПО "Радон" (1996 г.);
Волгоградский "Радон" (1997 г.); Ленинградский "Радон" (1996 г.); Сибирский химиче
ский комбинат (1997 г.); Исследовательский реактор в Алма-Ате (1991 г.), Ленин
градская АЭС, блоки 1 и 2 (1993 г.); Ленинградский технологический институт
(ВВЭР-640); Белоярская АЭС, блок БН-800 (1997 г.); Южно-Уральская АЭС, блок БН-
14 800 (1997 г.); Смоленская АЭС (1998 г. и 2000 г.); Курская АЭС (1995 г.); Нововоронежская АЭС, 2-я очередь ВВЭР-1000 (1998 г.); Ляньюньганькая АЭС (1998 г., КНР); АЭС "Бушер" (1999 г., Иран); Калининская АЭС, блок 1 (1996 г.); ПО "Маяк" (1995 г.).
При аттестации программных средств по направлению "Параметры поведения конструкций, оборудования и трубопроводов при статических и динамических нагрузках". Аттестовано 6 зарубежных программных средств (AGA, SASSI, SHAKE, CLASSI, STRUDYN, SCAD) и 7 отечественных программных средств (ПУСК-91, АСТРА-АЭС, АСТАН-ПУЧОК, ДИСК-Геомеханика, КРЭК, CONT, ПАИС).
При разработке технического и рабочего проектов реконструкции блоков 1 и 2 АЭС "Козлодуй" (Болгария) по обеспечению сейсмостойкости.
При разработке технического и рабочего проектов Ровенской АЭС.
При производстве строительно-монтажных работ в аппаратных отделениях блоков 1 и 2 Калининской АЭС.
10. При обосновании проектных и конструктивных решений по сейсмостойко
сти технологических систем Южно-Уральской, Запорожской, Крымской, Балаковской,
Билибинской АЭС, АЭС "Стендаль" (ГДР), АЭС "Козлодуй" (блоки ВВЭР-1000) (Бол
гария), Харьковской ТЭЦ, исследовательских реакторов и других ЯРОО (внедрение
методики статического анализа сейсмостойкости).
Личный вклад автора. Автором разработаны положения системного подхода к анализу и обеспечению устойчивости и безопасности ЯРОО при внешних воздействиях, выполнены расчетные и экспериментальные исследования, обработан обширный эмпирический материал, разработаны методики, получены знания о внешних воздействиях и поведении сложных технических систем. Вклад автора в работы, выполненные в соавторстве и включенные в диссертацию, состоит в обосновании тематики и в постановке задач, руководстве и непосредственном участии на всех этапах ее выполнения, в анализе, интерпретации полученных результатов, формулировании выводов, заключений и предложений по внедрению.
На взгляд автора, ряд положений, сформулированных в процессе выполнения настоящей работы, могут получить развитие в рамках отдельных исследований при выполнении НИР и разработке кандидатских диссертаций. В частности, это касается углубления исследований параметров объектов, моделирования их реакции, разработки инженерных расчетных и экспериментальных методов обоснования устойчивости и безопасности объекта с учетом старения, живучести и адаптации его систем и элементов к условиям эксплуатации в целях продления сроков эксплуатации
15 объектов; развития методов оценки надежности и комбинированного риска от эксплуатации различных ЯРОО при внешних воздействиях.
Апробация работы. Отдельные части работы докладывались на международных конференциях и семинарах, на конференциях и совещаниях в России:
Всесоюзном совещании "Методы исследований и расчетов сейсмостойкости гидротехнических и энергетических сооружений (МИРСС-81)" (ВНИИГ, Ленинград, 1981 г.); IV научно-техническом совещании Гидропроекта по вопросам совершенствования научных исследований, ускорения внедрения достижений науки и техники в проекты с целью повышения эффективности строительства и эксплуатации ГЭС, ГАЭС и АЭС (Москва, Гидропроект, 1982 г.); I межотраслевой конференции "Конструкционная прочность в атомной технике" (НИКИЭТ, Москва, 1982 г.); Всесоюзном семинаре "Гидродинамика упругих систем" (Москва, Институт машиноведения АН СССР, ИМАШ, 1984 г.); Заседании секции АЭС Ученого совета НИСа Гидропроекта (Москва, НИС Гидропроекта, 1985 г.); Заседании секции Ученого совета ВНИИАМ (Москва, ВНИИАМ, 1985 г.); конференции "Динамика оснований фундаментов и подземных сооружений" (Нарва, 1985 г.); Технической комиссии МАГАТЭ "Сейсмические колебания земной поверхности и оценка сейсмостойкости АЭС" (Москва, 1986 г.); семинаре по динамике РНЦ "Курчатовский институт" (Киев, 1990 г.); 2-ой научно-практической конференции Госпроматомнадзора СССР (Москва, 1991 г.); Советско-английском семинаре "Применение теории риска в оценке сейсмостойкости АЭС" (Балаковская АЭС, 1991 г.); Региональном совещании МДУ ОСБ ООН (МЧС, Киргизия, Бишкек, 1992 г.); Всемирной конференции МДУ ОСБ ООН (Япония, 1993 г.); Заседании рабочей группы МАГАТЭ "Регулирующие оценки обеспечения безопасности при эксплуатации АЭС" (Россия, Ленинградская АЭС, 1996 г.); Рабочей встрече "Требования безопасности для реакторов нового поколения" (GRS-IPSN-SEC NRS) (Москва, Рискаудит, 1996 г.); III научно-практической конференции Госатомнадзора России (Москва, 1997 г.); Научно-практическом семинаре "Старение оборудования и конструкций АЭС России" (Санкт-Петербург, Сосновый Бор, 1998 г.); Международном научно-техническом семинаре "Фундаментальные и прикладные проблемы мониторинга и прогноза стихийных бедствий" (Севастополь, 1998 г.); заседании рабочей группы OECD-NEA "Применение метода конечных элементов для проектирования и поддержки эксплуатации атомных станций" (Брукхэ-венская национальная лаборатория, США, 1998 г.); Научно-практической конференции "Развитие атомной энергетики и возможности продления сроков службы атом-
ных энергоблоков". ПСС АЭС-99, МОР (Санкт-Петербург, Сосновый Бор, 1999 г.); Третьем мировом горном конгрессе (Москва, 1999 г.); Международном научно-техническом семинаре "Фундаментальные и прикладные проблемы мониторинга и прогноза стихийных бедствий" (Киев, 1999 г.); встрече регулирующих органов (Санкт-Петербург, 1999 г.); Третьей международной конференции "Безопасность трубопроводов" (Москва, Пушкино, 1999 г.); Заседании рабочей группы OECD-NEA
"Сейсмический анализ " (Брукхэвенская национальная лаборатория, США,
2000 г.); Заседаниях Организационного Комитета внебюджетной программы МАГАТЭ "Смягчение последствий межкристаллитной коррозии под напряжением и повреждения аустенитных трубопроводов АЭС с РБМК" (Австрия, Вена, май, декабрь 2000 г.; май, декабрь 2001 г.); Симпозиуме "Человек и катастрофа: Безопасность человека и общества в чрезвычайных ситуациях на рубеже тысячелетий" (Москва, МЧС, 2000 г.); Первой конференции "Методы и программное обеспечение расчетов на прочность" (Россия, Туапсе, 2000 г.); Заседании специалистов научно-исследовательской программы МАГАТЭ "Безопасность АЭС типа РБМК при внешних воздействиях" (Санкт-Петербург, 2000 г.; Кабардино-Балкария, Нальчик, 2001 г.); Заседании технического комитета МАГАТЭ "Безопасность конструкций АЭС при внешних воздействиях" (Австрия, Вена, 2000 г.); Научно-практической конференции по проблемам защиты населения и территорий от чрезвычайных ситуаций "Управление рисками чрезвычайных ситуаций" (Москва, МЧС России, 2001 г.); Семинаре-совещании "Опыт разработки и сертификации систем качества на предприятиях и в организациях отрасли. Контроль качества продукции" (Москва, 2001 г.); Семинаре МАГАТЭ по национальному проекту "Продление срока эксплуатации/возобновление лицензий АЭС России" (Москва, 2001 г.); 16-ой конференции по структурной механике в реакторной технологии (США, Вашингтон, 2001 г.); Семинаре Минатома "Анализ и сравнение рисков от атомной и других отраслей энергии (Москва, 2001 г.); конференции инженеров механиков ICONA-10 (Вашингтон, 2002 г.); Международной научно-практической конференции "Малая энергетика - 2002" (Москва, 2002 г.); 17-ой конференции по структурной механике в реакторной технологии (Чехия, Прага, 2003 г.); Симпозиуме МАГАТЭ "Сейсмическая переоценка действующих объектов ядерных технологий" (Австрия, Вена, 2003 г.) и др.
Публикации. Полученные результаты изложены в монографии "Параметры внешних воздействий природного и техногенного происхождения. Безопасность объектов использования атомной энергии" (М., Логос, 2002). Получено одно автор-
ское свидетельство на изобретение. Основные результаты диссертационного исследования также опубликованы в международных и центральных отечественных журналах и сборниках (более 50 печатных публикаций).
Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, шести глав, заключения, списка использованной литературы, семи приложений. Общий объем диссертации с приложениями составляет 396 страниц машинописного текста. Основное содержание работы изложено на 370 страницах. В работе 68 рисунков и 53 таблицы. Перечень использованной литературы включает 190 источников.
Результаты оценки полноты и достаточности нормативно-методической базы в области обеспечения устойчивости ЯРОО к внешним воздействиям
В начале 90-х годов в области атомной энергетики действовало несколько самостоятельных комплексов НД (НТД).
Свои комплексы НД, которые служили для достижения специальных целей в области атомной энергетики, имели Госпроматомнадзор СССР, Гражданская оборона (ГО) СССР, Минздрав СССР, Минприроды СССР, МВД СССР.
В целом для регламентации деятельности во всех отраслях, на всех этапах жизненного цикла существовала общетехническая, обязательная для выполнения всеми министерствами, ведомствами, объединениям, а также предприятиями и организациями, входящими в их состав, и специальная НД, имеющая распространение внутри данного министерства или ведомства и обязательная для выполнения предприятиями и организациями, осуществляющими деятельность в определенной отрасли.
В структуре НД Госпроматомнадзора СССР существовала также специальная и общетехническая НД. К специальной группе можно отнести НД, действующие только в области атомной энергетики. Ко второй группе относились ГОСТы и СНи-Пы. Документы, входящие в состав второй группы, распространялись на элементы и системы, в том числе и важные для безопасности объектов атомной энергетики. К началу 1990-х годов специальная НД была структурно оформлена в виде СПНАЭ-87 и частично реализована.
В основу формирования специальной системы НД была принята многоуровневая иерархическая структура. На нулевом уровне разместились государственные законы, постановления правительства.
В состав документов, относящихся к первому - концептуальному уровню, вошли Общие положения обеспечения безопасности АС.
Во второй уровень вошли НД, конкретизирующие и раскрывающие положения документов первого уровня. Документы разделов второго уровня соответствовали или общетехническим документам, или специальным НД по обеспечению безопасности. К третьему уровню отнесены методические документы. В начале 90-х годов в СПНАЭ-87 входило 30 специальных НД. В приложении 1 приводится перечень действующих специальных НД Гос-проматомнадзора СССР (СПНАЭ-87).
В большинстве своем это были документы для атомных станций с ВВЭР. Для проектирования АЭС с другими типами реакторных установок эти НД также применялись, но вопрос о возможности их использования требовал специального изучения.
Вместе с тем для других ЯРОО применялась общетехническая нормативная база.
Для обеспечения безопасности ядерно- и радиационно опасных объектов при внешних воздействиях необходимо было оценить возможность использования единой системы НД для всех ЯРОО несмотря на то, что эти объекты с точки зрения их потенциальной радиационной опасности отличались друг от друга.
Были проанализированы НД СПНАЭ-87 с целью оценки полноты и достаточности в них требований по учету внешних воздействий. Анализ свидетельствовал, что в НД присутствуют лишь отдельные требования.
На концептуальном уровне это были ОПБ-88, устанавливающие в общем виде обязательные требования к учету внешних воздействий для АЭС .
На регламентирующем уровне системы НД в большинстве документов содержалось только по одному типу требований - о необходимости учета природных и техногенных факторов, способных оказать влияние на безопасную работу АЭС. Некоторые из этих документов содержали требования к учету сейсмических воздействий. Документов третьего уровня практически не было. Только для сейсмических воздействий имелись рекомендации по способам и методикам расчета сейсмостойкости АЭС.
Методический уровень общетехнической документации был представлен также слабо. Анализ отечественных документов по учету внешних воздействий для ЯЭУ показал, что большинство положений в НД дублируются во многих документах, в то же время некоторые важные вопросы не освещены; отдельные требования не имеют однозначного толкования; отсутствует единая терминология; в НД содержатся требования, не имеющие экспериментального подтверждения. Но самое главное заключалось в отсутствии комплексного системного подхода к учету внешних воздействий на всех этапах жизненного цикла объекта.
После того, как объект был размещен, все результаты изысканий и исследований, казалось, больше не используются. Проектирование ведется на ограниченный спектр воздействий, применяются обобщающие нагрузки и коэффициенты, а конкретные условия размещения должным образом не учитываются в проекте и при эксплуатации.
Анализ норм и руководств МАГАТЭ показал, что вопросы учета внешних воздействий для обеспечения безопасности АЭС содержатся в документах серий 50-С-S "Выбор площадки" (15 документов) и 50-C-D "Проектирование" (16 документов). Эти документы представляют рекомендации по безопасности только для АЭС и не могли быть непосредственно применены в России без переработки и адаптации не только для всех ЯРОО, но и АЭС.
На основании вышеизложенного были сделаны выводы, что существующие НД, содержащие положения и требования по учету внешних воздействий, не представляют собой полноценной системы нормативных документов к учету внешних воздействий для ЯРОО. Было определено, что требуется создание документов, содержащих: общие концептуальные положения по учету внешних воздействий различного происхождения для всех ЯРОО; общие и частные требования по учету нагрузок и воздействий; моделированию объектов и воздействий и т.п.; руководства по безопасности, методические документы и методики.
Моделирование параметров объекта и его реакции на внешние воздействия
Анализ надежности системы (или элемента) состоит из анализов надежности трех классов параметров (В.В. Болотин, В.А. Остреиковскии): входных параметров, параметров системы и выходных параметров.
Согласно методологии системного подхода к обеспечению устойчивости ЯРОО, центральной задачей является задача исследования параметров объекта и его реакции на внешние воздействия (выходных параметров).
Проблема устойчивости и безопасности сложных технических систем решается на основе применения теорий прочности, надежности и риска.
Основной вклад в развитие этих теорий в разные годы внесли М. Майер, Н.Ф. Хацилов, Н.С. Стрелецкий, А.Р. Ржаницын, А. Фрейденталь, А. Ионсон, СВ. Сервисен, В.В. Екимов, В.В. Болотин, А.И. Рембеза, Ю.К. Беляев, В.А. Богатырев, И.А. Ушаков, В.Н. Фомин. А.И. Клемин, В.А. Остреиковскии, Г. Аугусти, А. Баратта, Ф. Ка-шиати, А.П. Синицын, Б.Ф. Хазов, Б.А. Дидучев, Г.С. Садыхов, Н.А. Махутов, А.Ф. Гетман и др.
Все перечисленные выше классы параметров характеризуются неопределенностью и случайностью (лишь в случаях, когда неопределенность пренебрежимо мала, параметры могут называться детерминированными). Сложный технический комплекс и даже сложная техническая система в редких исключениях может быть описана только детерминированными величинами. Когда входные параметры w(t) случайны и/или параметры системы k(t) случайны, то и выходные параметры H(t) случайны. В общем виде это можно записать как:
При проектировании входные параметры w(t) и параметры системы k(t) рассматриваются как исходные данные (проектные основы) для анализа надежности.
Любые из ЯРОО (но особенно реакторные установки АЭС) представляют собой сложные технические комплексы, состоящие из систем, компонент (подсистем), элементов. Эти комплексы (объекты) могут быть описаны структурно-функциональными моделями.
В связи с тем, что входные параметры (внешние воздействия и нагрузки) и параметры объекта обладают неопределенностью, большое значение имеет применение надежных баз знаний и данных (см. п.1.4 настоящей работы), чтобы прогнозировать надежно (с определенной достоверностью) выходные параметры (реакцию) объекта на эти воздействия.
За основной показатель надежности объекта (системы или элемента) принимается вероятность пребывания выходных параметров объекта в некоторой допустимой области, называемой областью безопасной эксплуатации, при любом внешнем воздействии.
Входные параметры объекта - это геометрические, инерционные и жесткост-ные характеристики конструкций и оборудования, других систем и элементов объекта, их компоновок в структуре объекта, а также технологические режимы и состояния, характеризующие системы и элементы объекта.
Выходные параметры имеют вид показателей прочности, выраженных в значениях деформаций и напряжений, а также показателей устойчивости и надежности.
Практика проектирования и эксплуатации конструкций свидетельствует о большом разнообразии внутренних усилий в их элементах. Напряженно деформированное состояние в конструкции определяется ее компоновкой, структурой входящих в нее взаимосвязанных элементов, воздействиями на них.
Особенно у трубопроводных систем АЭС можно видеть сложнейшие компоновочные решения. Это объясняет сложные напряженно-деформированные состояния в их элементах, определяющиеся, во-первых, различными сочетаниями компонент усилий (продольных и поперечных сил, изгибающих и крутящих моментов) в сечениях трубопроводов; во-вторых, действием внутреннего давления, приводящего к плоскому напряженному состоянию стенок трубопроводов; в-третьих, наличием узлов (тройников, гибов, переходов, примыканий, проходок и т.п.), в которых возникают сложные поля местных напряжений. В каждой трубопроводной системе имеются сечения, ослабленные концентраторами, наиболее распространенными из которых являются сварные швы.
Согласно теоретическим основам механики твердых деформируемых тел, опирающейся на схематизацию свойств материалов в виде однородной сплошной изотропной среды, в области упругой работы материала существуют зависимости функций напряжений, перемещений и деформаций, определяющие напряженно-деформированное состояние в точке тела в общем случае его нагружения.
В координатных осях X, Y, Z дифференциальное уравнение равновесия напряженного состояния твердого тела имеет вид: д тх дт дт„ л до-у дт дт — +— +——+Ух=; — +— +——+/v дх ду dz дх ду dz ??1_ + 1 +?1л. + Г2=0, (2.1) дх ду dz где ух, уу и у2 - составляющие объемных сил вдоль координатных осей.
С учетом закона парности касательных напряжений число неизвестных сокращается до шести: ах, ту, crz, г .г , т . В общем случае задача определения напряженного состояния в произвольной точке сплошной среды является статически неопределимой.
Перемещения точек тела (U, V и W) вдоль координатных осей X, Y, Z, связаны с линейными t и угловыми у у деформациями уравнениями неразрывности деформаций: ди dv dw си dv dv dw си dw /0 «\ ae ex cz су ctr сг су cz ex Но напряжения и деформации определяются физическими свойствами материалов (G и Е). Согласно закону Гука, у =—Y = -- 7 =1IL (23) где G - модуль сдвига материала. ех=-[ох-\і{оу+сг)\, ey=-[oy-\i(ax+az)}; zz =-[a, -ц(ах + аД (2.4) где " - модель упругости материала. Выражение для объемной деформации: е = ех+е +ег = (ах+а +аг).
Используя выражения (2.1), (2.2), (2.3) и (2.4), которые дают решение задачи внутри тела и на его границах, можно найти решения для функций перемещений U, V и W; функций деформаций x,cy,z,yxy,yyz и у ] функций напряжений
Материал конструкции в любой ее точке может находиться в различных механических состояниях: или упругое состояние, или хрупкое, или упругопластическое, или пластическое. Эти состояния характеризуются точками на кривой деформации в зависимости от типа материала и определяют предельные напряженные состояния.
В практике расчетов прочности конструкций, включая трубопроводы, введены понятия коэффициентов запаса прочности и эффективное напряжение.
Коэффициент запаса при данном напряженном состоянии - это число, показывающее, во сколько раз следует одновременно увеличить все компоненты тензора напряжений, чтобы оно стало предельным [117].
Эквивалентное напряжение стэкв- это такое напряжение, которое следует создать в растянутом образце, чтобы его напряженное состояние было равно опасно с заданным [117].
Номенклатура процессов, явлений и факторов природного и техногенного происхождения и их классификации
В процессе исследования эмпирических и вторичных материалов из опубликованных источников, научных докладов и отчетов по научно-исследовательским работам было определено 39 процессов, явлений и факторов, способных оказать влияние на системы и элементы ЯРОО.
Все события разделены по своему происхождению на два класса: процессы и явления природного происхождения; факторы техногенного происхождения (или внешние события техногенного происхождения).
В результате предложена номенклатура процессов, явлений и факторов природного и техногенного происхождения, которой необходимо руководствоваться при проведении инженерных изысканий и исследований в районе и на площадке ЯРОО.
В первом классе процессы и явления разделены еще на две группы: гидрометеорологические и геологические и инженерно-геологические.
А. Гидрометеорологические процессы и явления: наводнение (затопление); цунами; ледовые явления на водотоках (заторы, зажоры); режим прибрежной зоны морей (сгоны, нагоны, штормовое волнение, сейши); приливы и отливы; изменение водных ресурсов (экстремально низкий сток, аномальное снижение уровня воды); смерч; ветер; тропический циклон; осадки; экстремальные снегопады и снегозапасы; температура воздуха; лавины снежные; гололед; удар молнии.
Геологические и инженерно-геологические процессы и явления: разрывные сейсмотектонические смещения, сейсмодислокации, сейсмотектонические поднятия, опускания блоков земной коры; современные дифференцированные движения земной коры, в том числе тектонический крип; остаточные сейсмодеформации земной коры; землетрясения любого генезиса; извержение вулкана; грязевой вулканизм; оползни любого генезиса; обвалы и оползни-обвалы; селевые потоки (сели); лавины снежно-каменные и щебнисто-глыбовые; размывы берегов, склонов, русел; провалы и оседания территории; размывы подземные, в том числе проявления карста; мерзлотно-геологические (криогенные) процессы; деформации специфических фунтов.
В. Факторы, создающие внешние воздействия техногенного происхождения (техногенные факторы): прорыв естественных или искусственных водохранилищ; падение летательного аппарата и других летящих предметов; пожар по внешним причинам; взрывы на объектах; выбросы взрывоопасных, воспламеняющихся, токсичных паров, газов и аэрозолей в атмосферу; коррозионные жидкие сбросы в поверхностные и грунтовые воды; электромагнитные импульсы и излучения; разлив масел и нефтепродуктов на прибрежных поверхностях морей и океанов.
Для классификации опасности процессов, явлений и факторов природного и техногенного происхождения установлены три степени опасности процессов, явлений и факторов природного и техногенного происхождения:
I степень - особо опасный процесс (явление, фактор), характеризующийся максимально возможными для данного вида процесса значениями параметров и характеристик в заданном интервале времени и сопровождающийся природными и (или) техногенными катастрофами;
II степень - опасный процесс (явление, фактор), характеризующийся достаточно высокими (но не выше известного максимального значения для данного вида процесса) значениями параметров и характеристик в заданном интервале времени и сопровождающийся ощутимыми последствиями для окружающей среды и объектов;
III степень - не представляющий опасности процесс (явление, фактор), характеризующийся низкими значениями параметров и характеристик в заданном интервале времени и не сопровождающийся ощутимыми последствиями для окружающей среды и объектов.
В основу классификаций положены значения предельных границ параметров, которые также были предметом исследований в составе диссертационной работы.
В каждом конкретном случае (для конкретных местных условий) при определении степеней опасности процессов, явлений и факторов природного и техногенного происхождения оценивается возможность их сопровождения другими взаимосвязанными и взаимообусловленными процессами.
Часто на практике реализуются не отдельные процессы, явления и факторы, а их сочетания. Тогда события называются природно-техногенными (природно-техногенныи процесс, природно-техногенное явление, природно-техногенныи фактор).
Оценка опасных гидрометеорологических процессов и явлений опирается на апробированные методологические подходы к их выявлению и определению расчетных характеристик и параметров, необходимых для установления нагрузок и воздействий.
Гидрологические процессы и явления, характеризующие особо опасную степень последствий на объект и в связи с экстремальным характером проявлений, определяющих принципиальную возможность размещения ЯРОО в районе их реализации, включают: катастрофическое наводнение (затопление) на водных объектах (реках, озерах, водохранилищах и морях) в районе размещения объекта; выход волны цунами на побережьях морей и крупных водоемов; волну прорыва напорного фронта водохранилища (природно-техногенное явление), а также разрушение временных преград, образованных на водотоках ледовыми явлениями, оползнями, селевыми потоками и другими событиями природного происхождения.
Результаты исследования динамических характеристик строительных конструкций и их практические приложения к расчету технологических систем АЭС
При проектировании сейсмостойких технологических систем, которые во многих случаях работают совместно с несущими строительными конструкциями и подвергаются воздействиям, усиленным собственными колебаниями строительных конструкций [115], актуальной являлась задача разработки способа учета динамичности конструкций [2].
В составе АЭС много типовых конструкций. Поэтому выполнять всякий раз расчеты строительных конструкций совместно с основанием и оборудованием представлялось не рациональным: сложная расчетная модель, большое число занятых в расчете степеней свободы, большое число расчетных вариантов, в которых сочетаются различные типы конструкций, оборудования и трубопроводов, соответственно, большие расходы процессорного времени ЭВМ.
Автором была поставлена задача выявления и обобщения сведений о динамичности основных сооружений АЭС и разработке упрощенного подхода к учету динамичности строительных конструкций в приложении к технологическим системам АЭС.
Для расчетных исследований были выбраны основные строительные конструкции АЭС. Выбор стержневых моделей определился конкретными потребностями проектирования.
Расчетные динамические модели строительных конструкций создавались в соответствии с изложенными в п. 4.1 принципами расчетного моделирования в соответствии с рабочими чертежами. При разработке моделей, в особенности плоских, выбирались наиболее "неблагоприятные" направления воздействия, соответствующие наибольшей гибкости сооружения или характеризующиеся наличием сложных и труднопрогнозируемых связей между элементами.
Была разработана и изучена расчетная динамическая модель комплекса сооружений, включающих машинный зал, этажерку электроустройств, главный корпус и вентиляционный центр (вариант АЭС "Козлодуй", тип реактора ВВЭР-440), которая приведена на рис 4.1. Эти сооружения в реальных условиях работают совместно. Сложная модель в виде плоской рамной стержневой системы, характеризующая динамическую работу главного корпуса АЭС в поперечном направлении, приводится на рис. 4.2 (вариант Ровенской АЭС). Модели учитывают взаимное влияние конструкций и содержат элементы, имеющие как реальные жесткости (это колонны, ригели, плиты перекрытий), так и жесткости большого порядка, имитирующие конструктивные элементы, принадлежащие массивным конструкциям главного корпуса (оболочке, боксу). В этих и последующих моделях учтены "реальные" связи и возможные степени свободы, имеющие место в реальных конструкциях. Допустимость аппроксимации строительных конструкций пространственными и даже плоскими стержневыми расчетными схемами была подтверждена результатами модельных исследований главного корпуса Ровенской АЭС [7] и фундамента под турбоагрегат, выполненных в НИСе Гидропроекта [68].
Расчетные динамические модели дизель-генераторной и этажерки под деаэратор приняты также плоскими. Приводятся соответственно на рис. 4.3(a) и 4.3 (б). Расчетная динамическая модель спецкорпуса выполнена в соответствии с принципами построения расчетных динамических стержневых моделей. Реальная конструкция в нижней части (до отметки 10,0 метров) представляет собой бетонный бокс, а в верхней части - сборную железобетонную конструкцию. Была выбрана плоская модель. Жесткость элементов, имитирующих верхнюю часть, принята в соответствии с натурой. Элементы нижней части имеют жесткость на несколько порядков выше, чем у элементов верхней части. Для придания нижней части модели характеристик бокса были введены диафрагмы - элементы высокой жесткости. Расчетная модель спецкорпуса приведена на рис. 4.3 (в).
Дополнительно была составлена расчетная модель спецкорпуса в виде твердого тела, наделенного инерционными характеристиками реальной конструкции спецкорпуса. Эта модель приводится на рис. 4.3. (г).
Расчетная динамическая модель фундамента под турбоагрегат представлена пространственной стержневой конструкцией. Разработаны несколько вариантов моделей: Фі - без учета упругого основания, Фоі - с учетом упругости оснований; Фо2 - с учетом массы фундаментной плиты и другие, которые в этой работе не приводятся. Расчетные модели для вариантов представлены на рис. 4.4 и 4.5.
На моделях фундаментов проведены серии расчетных исследований. На фундаменте располагается мощное технологическое оборудование. Для проведения расчетного эксперимента использовался метод динамического анализа, расчетное воздействие задано в виде акселерограмм. Исходная информация для проведения расчетных исследований: 1. Логарифмический декремент колебаний строительных конструкций. Принят в соответствии с [28] и равен 0,25. 2. Нагрузки от собственной массы. Массы определялись по объему материалов (бетона и стали) в конструкциях с учетом перегрузки. 3. Инерционные характеристики оборудования, установленного на строительных конструкциях, а также конструктивных строительных элементов. 4. Акселерограммы № 1 и № 2 (см. приложение 2)
В результате расчетов определяются круговые частоты и ускорения в узлах, в которых расположены массы, в каждый расчетный момент времени.
Полученные значения частот собственных колебаний сведены в табл. 4.1. Они характеризуют частоты собственных колебаний расчетных динамических моделей, имитирующих динамическую работу основных строительных конструкций АЭС: дизель-генераторной, главного корпуса (Ровенскии вариант) (ГК (Р)), спецкорпуса, комплекса сооружений, включающего машзал, ЭЭУ, главный корпус и вентиляционный центр (ВЦ) (вариант АЭС "Козлодуй" ), (ГК (К)) и фундамента под турбоагрегат. Кроме этого, определены методом суперпозиции в большинстве узлов, содержащих массы, расчетные абсолютные ускорения, получаемые массами в результате возбуждения колебаний опорных элементов по законам, заложенным в характеристиках горизонтальной и вертикальной компонент акселерограмм № 1 и № 2 (см. приложение 2).
Похожие диссертации на Устойчивость и безопасность ядерно и радиационно опасных объектов при внешних воздействиях
