层状土场地条件下核电厂抗震数值分析模型及应用研究

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1、大连理工大学硕士学位论文1绪论1．1引言能源是人类赖以生存和社会发展的重要物质基础，我国是能源生产大国，也是能源消费大国，其能源消费量已跃居世界第二位。随着我国经济的稳步增长也直接导致了能源需求量的急剧增长，能源紧缺与环境的可持续发展相协调的问题已日益得到人们的重视。目前，我国的能源结构中，80％仍然以火电为主，在雾霾天气肆虐，人们日益关注大气污染的情况下，燃煤发电所排放的大量二氧化碳、氮氧化合物、烟灰、二氧化硫等有害物质也越来越让人们担忧。为满足能源需求又能最大限度的减少环境污染的前提下，我国也开始对目前的能源消费

2、结构进行合理优化。我国“十二五规划”也己提出，加快能源结构调整，减少火电比例，大力发展水电、风电、核电、太阳能、潮汐能等清洁能源，逐步实现能源结构由一以燃煤为主向核电等新能源为主转变。我国的水力资源丰富，但水电站主要分布在西南部，且开发程度已接近饱和，对能源需求巨大的东部地区只有通过大量的能源输送才能满足其能源需求，而在能源输送过程也造成了大量的消耗；而风电、太阳能发电等新能源，又受到季节、气候的影响，并且至今仍未解决规模化生产等问题。作为替代煤电能源的高效清洁新能源之一，以其独特的优势成为我国清洁能源发展的主力军：

3、核电克服地域、气候的障碍，没有水电的大量移民和占地问题；核电运营成本低、污染小、燃料需求小，换料周期长，燃料使用率高。我国核电技术已经具备规模化生产的能力，核电在未来调整能源结构、转变经济发展方式、实现经济与环境可持续发展、实施节能减排、治理人们关注的雾霾天气和推进产业升级中，将发挥越来越重要的作用。然而，我国是一个地震多发的国家，近几年来，地震所带来的刻骨铭心的生命和财产损失，核电事故所造成的核泄漏，将对人民生命财产带来更大的威胁，这又对我国核电发展的安全问题提出了更大的挑战。因此，如何保证核电结构在地震作用下的安

4、全问题，已成为核电发展亟待解决的重要问题。目前我国的核电站设计，出于经济性和安全性的考虑往往采用标准化的设计方式，所以核电站的选址以及核电地基在地震条件下的适应性分析，是核电抗震安全评价的首要任务和核心问题。核电站建设一般对场地的要求更加严格，尤其场地的地震响应是场址选择的重要判断依据。岩基等优质的场地条件已日益稀缺，在非岩性地基甚至于软土地基上建设核电站，已成为核电发展的必然趋势。相对于核电站优质地基条件的动力分析，开展核电站深厚覆盖土层的地震响应分析更为复杂。高效准确的研究深厚层状覆盖土层地基的动力特性，对于开展

5、层状覆盖土场地条件下核电的安全运行与评价具有重要层状土场地条件下核电厂抗震数值分析模型及应用研究而深远的意义。伴随着计算机技术的不断发展，一些大型通用有限元软件已日益被世界上的核电管理机构所认定，而ANSYS软件已通过美国核管会的认定。目前我国仍是在参考美国核电标准ASCE规范，在此基础上开发核电己被业内所接受。依托核电研究者所公认的大型通用有限元软件实现大型核电结构和层状覆盖土场地条件下核电厂抗震数值模型分析将具有重大的工程意义。因此，本文对现行工程中处理非岩性地基地震响应分析所广泛使用的等价线性法进行了深入的讨论

6、与研究，并在此基础上实现该理论的ANSYS二次开发，以期对复杂的大规模的数值仿真提供有价值的参考和建议。1．2核电发展概述1．2．1国内外核电发展现状自1951年核能从军事竞争转向和平利用开发以来，世界核电先后经历了试验性阶段(1951"1960年)、实用阶段(1961～1968年)、‘迅速发展阶段(1969"-'1979年)、缓慢发展阶段(80年代～20世纪初)、迅速发展阶段(21世纪初)等五个阶段。目前，全世界共有442台核电机组运行，其发电量约占世界发电总量的14％。其中，法国拥有核电站28座，韩国建设核电站2

7、3座，美国拥有核电站104座，欧盟拥有143座核电站，占欧盟发电机组总量的35％，法国、立陶宛等国家的核电上网电量比例更是超过了70％，核电在世界各国的能源发展中发挥着越来越重要的作用。2011年3月在日本东北海域发生的地震造成了福岛第一核电站事故，引起了世界的广泛关注。各国也因此调整了核电发展战略，世界核电发展进入低迷期：德国决定在2022年以前关闭所有的17座核电站；日本调整了能源政策，提高太阳能、风能等可再生新能源的比例；欧盟做出了提高现役核电站的安全标准的决定。在福岛事故两年之后，美国重启核建设，法国、英国、

8、西班牙等12个欧盟国家表示“将继续维持作为重要的低碳能源之一的核能发电”。日本发生福岛核电站事故以来，中国的核电发展也遭受到了重大影响，核电新项目审批搁浅。然而2013年时隔近两年多，国家重提“加快发展”核电，在确保安全的基础上，充分发挥核电的经济、环保、高效等的优势，推动分布式能源的发展。中国核电从上个世纪70年代初开始，先后经历了四个阶段：