核安全级设备的抗震鉴定

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1、仿真分析在核电工程中的高级应用安世亚太核安全级设备的抗震鉴定一、前言核安全级设备的设备鉴定的目的是证明该设备在其寿期内（如40年），在各种预期的运行和事故工况下，都能可靠的动作和运行，履行其规定的安全功能。设备鉴定包括设备的抗震鉴定和设备的环境鉴定，只有经过设备鉴定合格的设备，才能用于核设施。反之，没有通过设备鉴定并证明合格的设备不能出厂，也不能进行现场安装。因此设备鉴定是常规设备过渡到核安全级设备（简称核级设备）的重要一环。二、安全分级核电站的安全是通过其组成系统、设备和部件的安全性来实现的。所谓核电站的安全功能主要包括：●反应堆停堆并维持反应堆在安全停堆状态；●余热导出；●放射性物质的

2、封存和限制向环境排放，并控制在规定限值内。核电站的各个系统、设备和部件根据它们所执行的安全功能进行安全分级，并对不同等级设备和部件确定抗震分类和规范级别，并规定出在设计、制造和检验等方面的不同要求。2.1机械设备安全分级承压设备:构成压力边界和执行安全功能的流体系统的机械设备（包括管道）分为三个安全等级，其余为非安全级（NC）。安全1级适用于构成反应堆冷却剂压力边界的设备，其在正常运行期间失效引起的反应堆冷却剂流失超过了正常补水能力的补水量。安全2级适用于非安全1级的反应堆冷却剂压力边界的承压设备和部件，或者用于在发生失水事故时为封闭放射性物质所需的系统设备和部件。安全3级适用于对安全有重

3、要作用的设备和部件，这些部件损坏后不会直接引起放射性后果；或者对于其故障后会导致正常存放衰变的放射性气体释放的那些设备和部件。非安全级适用于安全1、2、3级设备以外的设备。非承压机械设备：具有符合RCC-P4.1.2节所规定的安全功能的非承压机械设备被确定为与安全有关级（用LS表示）。其它与安全无关的机械设备，用NC表示。与安全有关的设备主要包括：——乏燃料装卸和贮存系统中的起重运输设备；——与安全有关的承压设备的支撑装置以及反应堆堆内构件；——一些通风系统，这些系统的设备使用专用的设计、制造、试验、检查和验收规则。2.2电气设备如果电气部件和设备在事故后用来向保护公众安全的系统供电或构成

4、该系统的一部分，则这些设备和部件应属于1E级。2.3构建物和建筑物凡支承或包容安全级设备并提供一个放射性生物屏蔽或可把放射性产物封存的建筑物或构筑物称为LS级土建结构。三、抗震分类凡要求保证上述三项安全功能的设备属于抗震1类设备，抗震1类设备能承受安全停堆地震SSE（即极限安全地震SL2）载荷。安全1、2、3级和LS级机械设备以及1E级电气设备均属于抗震1类。其它设备如某些废物处理系统和消防系统设备属于非安全级系统，但要求在地震下履行其功能为抗震1类，近来对消防系统的要求提高了。其余设备为非抗震1类。抗震1类设备，应能承受SL1和SL2载荷，并保证在地震发生时或（和）地震后均能履行其安全功

5、能。这些安全功能是：①维持和保证反应堆冷却剂系统承压边界的完整性；②使反应堆安全停堆并保持在安全停堆状态；③停堆后（包括事故停堆后）堆芯余热排出；④能减少和防止放射性物质向环境释放，并保证不超过规定限值。对于抗震1类机械设备又可细分为三级：（1）1I级，在安全停堆地震下仅要求保证其完整性的设备，计算中对4类工况下可采用D级准则校核；（2）1F级，在安全停堆地震下不但保持其完整性还应保持功能性要求的设备。如工程安全设施的非能动部件及其支承系统，包括管道，对4类工况采用C级准则校核，以限制其变形；（3）1A级，它是对能动部件而言，所谓能动设备是一种包含有执行其安全功能所必需的运动部件或机构的设

6、备，如泵、阀门等。在安全停堆地震下不仅要保证其结构完整性，而且要保持其可运行性，即保证其运动部件或机构有良好的运行性能。计算时对4类工况采用B级准则校核。需要指出，这是一种设计措施，美国和加拿大采用C级应力限制进行校核。四、核电厂抗震鉴定的重要意义核电厂的抗震具有特殊的重要性。由于核电厂中许多设备和部件中聚集着大量的放射性物质，一旦遭到地震破坏可能使放射性物质外逸，从而对公众的生命和健康造成危害，这是核设施与常规工业设施的重要区别之一。如果反应堆系统遭受破坏，可能造成核事故，影响的范围更大。值得指出的是，地震扰动具有同时破坏核电厂的冗余部件的潜力。地震破坏的这一特点，使核电厂设计中的多重性

7、防护准则受到破坏，这就是说地震可能引起核电厂的共模失效（commonmodefailure）。因此在核电厂的设计和建造中必须重视抗震鉴定工作。美国规定任何核电厂都要考虑抗地震问题，即使是地震危险性很小的地区也至少应该按0.1g进行设计。世界上主要核国家先后建立了一整套有关抗震鉴定的法规、导则和规范，从而为核电厂的抗震安全性提供了保证。如核电厂采用的是HAF0102和IAEA安全导则NO.NS-G-1.6“核动力厂抗震设计