核电站安全壳混凝土结构长期预应力预测模型初步研究

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发布时间：2021-12-22

资料介绍

于 ACI209R一92、CEB—FIP(1990)、GL2000收缩与徐变模型基础，充分考虑了混凝土的收缩、徐变和预应力钢筋松
弛的耦合作用后推导出安全壳长期预应力预测的计算模型。通过计算分析，其中基于 CEB—FIP(1990)模型的预测值与实测值
更为接近。采用 3 000 h内的预应力监测值修正模型后，该模型对长期预应力值的预测更为合理。该研究成果为核电站的长寿期
运行提供了很好的技术支撑。
关键词：安全壳；预应力；长寿期运行
中图分类号：TU528．O1 文献标志码：A 文章编号：1002—3550(2015)05—0140—05
PrImary research on nuclear power station containment concrete structure long—term prestress forecasting model
LIAO Kaixing，LI Yi，KONG Xianglong，TANG Zhijie，TI Wenxin
(Department of Ageing Management，Suzhou Nuclear Power Research Institute，Suzhou 215004，China)
Abstract ：It provided a formulas for calcul~ing the pressing value of the containment，which was deduced on considering the influence
of concrete dry shrinkage，creep and the relaxation of prestress strand coupling effect basing on ACI209R一92，the CEB—HP(1990)，
GL2000 shrinkage and creep mode1．Through calculation and analysis，the prestress value calculating based on CEB—FIP(1990)model
is m ore close to the m easured values．The m odel corrected by using prestress stran d m onitoring value w ithin 3 000 h，an d the prestress
value predicted of this m odel is m ore reasonable．The results are a good technical support for long term operation of the nuc~ar power
plants．
Key words：containment；pressing；long term operation
0 引言
安全壳是核反应堆的保护结构，是继核燃料包壳、一
回路压力边界之后的最后一道安全屏障。其主要功能是辐
射屏蔽，特别是当堆芯、压力容器或一回路管道发生破裂、
造成失水事故时，将事故中的裂变产物限制和屏蔽在其内
部，将释放到周围放射剂量水平限制在容许范围内，以确
保核电工作人员和公众的安全；其次是防外界飞射物的冲
击，以保护核岛主要设备的完整性。因此，安全壳对核电站
的安全运行起着至关重要的作用。
国内压水堆安全壳大多数为后张拉灌浆预应力混凝
土结构，由于张拉工艺和材料性能等原因，随着安全壳服
役时间的增长，钢束中的张拉应力逐渐降低，这种降低称
为预应力损失，预应力损失会降低安全壳混凝土结构的抗
裂度 (抵抗开裂的能力 )和刚度。如果服役寿期内预应力
损失过大，会使混凝土抗拉能力不足而出现开裂，即不能
满足设计功能要求，则 LOCA事故下不能保证安全壳结构
完整性和密封性，降低了安全裕度，影响公众安全。
国外核电站的运行经验表明：部分核电站出现安全壳
预应力损失速率超过了最初设计的预期值，影响安全壳的
收稿日期：2014—10—18
基金项目：国家高技术研究发展计划 (863计划 )(2012AA050901)
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完整性；另一方面，国际上核电站长寿期运行 (LTO)成
为核电站发展的趋势，这就对安全壳预应力提出了更高的
要求。因此，正确的预测预应力损失不仅是设计安全壳的
一个重要问题，也是运行阶段正确预测安全寿期内壳服役
性能的必要条件。国内部分安全壳竖向预应力钢束中选择
4根安装了预应力测力计，以监测其当前的预应力值，一方
面这些测力计自身存在老化的问题，服役超过一定的时间
出现老化失效而无法准确测量预应力的现象，另一方面其
仅能监测当前值，无法预测未来某个服役年限的预应力
值，因此，无论安全壳有无预应力监测装置，都需要建立合
理的长期预应力预测模型，美国和法国也在这方面展开了
大量的研究工作，而我国在这方面的研究工作才刚刚起
步。
1 混凝土收缩与徐变计算模型
长期预应力损失主要是由混凝土收缩与徐变、钢绞线
应力松弛引起的。由于目前国内安全壳采用的高强低松弛
预应力钢绞线，因松弛引起的预应力损失相比于混凝土结
构收缩与徐变引起的所占比例较小，故混凝土结构的收缩
与徐变是长期预应力损失的主要因素。本研究主要研究混