研究分析新版AP1000結(jié)構(gòu)方面重要審評(píng)問題

侯春林，潘 蓉，趙 雷，孫 鋒

(國(guó)家環(huán)?？偩趾伺c輻射安全中心，北京 100082)

研究分析新版AP1000結(jié)構(gòu)方面重要審評(píng)問題

侯春林，潘 蓉，趙 雷，孫 鋒

(國(guó)家環(huán)?？偩趾伺c輻射安全中心，北京 100082)

本文首先介紹了AP1000屏蔽廠房結(jié)構(gòu)形式，然后從設(shè)計(jì)和分析、實(shí)驗(yàn)、建造和檢查三個(gè)方面討論了NRC對(duì)新版AP1000結(jié)構(gòu)審評(píng)相關(guān)問題及WEC對(duì)這些問題的反饋、驗(yàn)證和補(bǔ)充分析，并關(guān)注了AP1000從舊版基巖廠址拓寬到新版土層廠址涉及的一些結(jié)構(gòu)問題，最后基于以上內(nèi)容分新版AP1000結(jié)構(gòu)問題可能對(duì)國(guó)內(nèi)在建的舊版結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的影響，為國(guó)內(nèi)在建舊版AP1000和擬建新版AP1000提供了結(jié)構(gòu)方面相關(guān)的技術(shù)信息，具有一定的借鑒意義。

AP1000；屏蔽廠房；SC結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與分析；實(shí)驗(yàn)；建造和檢查。

1 概述

AP1000堆型的設(shè)計(jì)是基于AP600基礎(chǔ)上開發(fā)完成的，AP1000通過AP600設(shè)計(jì)改進(jìn)達(dá)到增容目的，顯著提高發(fā)電功率，同時(shí)又保持AP600系統(tǒng)的安全性和簡(jiǎn)潔性。AP1000的整個(gè)設(shè)計(jì)過程就是不斷開發(fā)和完善的過程， 2006年美國(guó)核安全局(NRC)批準(zhǔn)的西屋堆型為15版的AP1000，隨后，美國(guó)出臺(tái)了關(guān)于飛機(jī)撞擊的法規(guī)要求，為適應(yīng)新規(guī)范的要求和設(shè)計(jì)施工標(biāo)準(zhǔn)化，西屋更新了AP1000的新的屏蔽廠房的結(jié)構(gòu)形式，將屏蔽廠房普通鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)修改為鋼板混凝土復(fù)合結(jié)構(gòu)，并將原有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)拓寬到適建在土層基礎(chǔ)上。AP1000這種修改對(duì)應(yīng)現(xiàn)有AP1000的修改版本為16版、17版和18版，按照美國(guó)的審評(píng)制度，最后納入到法規(guī)的是19版。從AP1000在NRC申請(qǐng)的設(shè)計(jì)許可證過程，不難驗(yàn)證AP1000設(shè)計(jì)是個(gè)逐步發(fā)展完善的過程。本文為論述方便，稱2006批準(zhǔn)的AP1000堆型為“舊版AP1000”，15版之后NRC正在審評(píng)過程中的這幾版稱為“新版AP1000”。針對(duì)新版AP1000的審評(píng)，2009年10月15日，美國(guó)核安全管理部門在網(wǎng)站上公開發(fā)表了西屋AP1000的屏蔽廠房設(shè)計(jì)不滿足設(shè)計(jì)要求的通知，通知指出：西屋公司提交的AP1000標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)修改中涉及屏蔽廠房設(shè)計(jì)的內(nèi)容不滿足法規(guī)要求，需要進(jìn)一步說明屏蔽廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性。在NRC的最終審評(píng)結(jié)論沒有給出的情況下，三門核電廠1號(hào)機(jī)組的設(shè)計(jì)方案退回到15版的AP1000，屏蔽廠房采用普通的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。為了保證世界首臺(tái)AP1000反應(yīng)堆機(jī)組建造的安全性，國(guó)家核安全局要求三門核電廠補(bǔ)充提交涉及15版普通鋼筋混凝土屏蔽廠房的設(shè)計(jì)報(bào)告和舊版AP1000反應(yīng)堆結(jié)構(gòu)形式中已采用SC結(jié)構(gòu)模塊的驗(yàn)證設(shè)計(jì)報(bào)告；對(duì)于后續(xù)的工程最終采取哪一種屏蔽廠房結(jié)構(gòu)形式，營(yíng)運(yùn)單位仍需要進(jìn)一步分析確定。

為了解新版AP1000屏蔽廠房存在的問題不會(huì)對(duì)原有的舊版AP1000的設(shè)計(jì)是否產(chǎn)生影響，并為后續(xù)工程采取新版AP1000的屏蔽廠房結(jié)構(gòu)分析提供更為準(zhǔn)確的技術(shù)基礎(chǔ)，以確保AP1000的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的安全性，我們有必要詳細(xì)了解新版AP1000屏蔽廠房存在的問題和西屋相應(yīng)的改進(jìn)措施，并逐個(gè)分析其可能產(chǎn)生的影響。

2 新版AP1000屏蔽廠房的審評(píng)

2.1 AP1000屏蔽廠房結(jié)構(gòu)介紹

圖1 AP1000屏蔽廠房結(jié)構(gòu)輪廓圖

為了便于介紹17版AP1000的屏蔽廠房結(jié)構(gòu)的審評(píng)問題，首先需要對(duì)整個(gè)屏蔽廠房的結(jié)構(gòu)和功能有所了解，屏蔽廠房的結(jié)構(gòu)輪廓如圖1所示：反應(yīng)堆廠房采用雙層安全殼，內(nèi)層為鋼安全殼，外層為屏蔽廠房，其屋頂設(shè)置非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)儲(chǔ)水箱。AP1000區(qū)別于II代加壓水堆核電機(jī)組的主要特點(diǎn)就是“非能動(dòng)”的安全系統(tǒng)。非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)是重要的“非能動(dòng)”設(shè)計(jì)概念之一，AP1000非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)與傳統(tǒng)壓水堆的安全殼噴淋系統(tǒng)的主要功能相同，其作用是發(fā)生LOCA事故或主蒸汽管破裂事故發(fā)生在安全殼內(nèi)時(shí)，排出安全殼內(nèi)的熱量。非能動(dòng)安全殼冷卻系統(tǒng)以鋼安全殼作為傳熱界面，將空氣從外層屏蔽廠房進(jìn)風(fēng)口引入，通過外部環(huán)廊到達(dá)底部，在空氣折流板底部轉(zhuǎn)向180°，進(jìn)入內(nèi)部環(huán)廊，再沿安全殼內(nèi)壁向上流動(dòng)。由于內(nèi)部環(huán)廊空氣被加熱和水蒸氣存在，造成內(nèi)外環(huán)廊空氣密度差，形成空氣的自然循環(huán)，空氣最終從屏蔽廠房頂部煙囪排出。在安全殼頂部設(shè)有可供72小時(shí)的冷卻水貯存箱，水靠重力向下流，在鋼安全殼弧頂和屏蔽廠房屋頂形成一層水膜。當(dāng)安全殼內(nèi)壓力或溫度過高時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)開啟。由形成的水膜和空氣自然循環(huán)導(dǎo)出安全殼內(nèi)的熱量，降低安全殼的壓力，保證安全殼不受損壞。

AP1000設(shè)計(jì)申請(qǐng)文件中舊版屏蔽廠房為RC結(jié)構(gòu)，而在新版時(shí)使用改進(jìn)的屏蔽廠房為SC結(jié)構(gòu)，且將核電廠建造范圍延展至土層廠址，且于2008年10月14日提交修改后的17版AP1000設(shè)計(jì)報(bào)告于NRC。2009年第三季度NRC針對(duì)17版AP1000結(jié)構(gòu)專題的審評(píng)狀態(tài)是審評(píng)階段的第二部分，并在2009年10月公開AP1000新的屏蔽廠房的部分設(shè)計(jì)未滿相關(guān)規(guī)范要求，并強(qiáng)調(diào)西屋電力公司(WEC)需進(jìn)一步補(bǔ)充分析和設(shè)計(jì)驗(yàn)證。

2.2 設(shè)計(jì)和計(jì)算方面

在WEC的屏蔽廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或分析過程中將鋼板混凝土(SC)結(jié)構(gòu)作為一個(gè)整體即在模型中作為獨(dú)立的一個(gè)單元來模擬，WEC沒有充分證明在整個(gè)受力分析過程中SC結(jié)構(gòu)是否能一直作為一個(gè)整體單元。另外，WEC需進(jìn)一步說明SC模塊結(jié)構(gòu)是否有足夠的延性能抵抗強(qiáng)烈地震或者龍卷風(fēng)。

SC結(jié)構(gòu)模塊墻體與普通鋼筋混凝土(RC)結(jié)構(gòu)墻體之間的鏈接缺少相應(yīng)的設(shè)計(jì)和詳細(xì)的在RC結(jié)構(gòu)部分中的連接信息。因此，審評(píng)人員無法確認(rèn)連接部位能否恰當(dāng)?shù)膫鬟f屏蔽廠房的設(shè)計(jì)荷載。

屏蔽廠房的拉應(yīng)力區(qū)(如進(jìn)風(fēng)口附近的環(huán)梁)和進(jìn)風(fēng)口部位的設(shè)計(jì)和分析沒有采用有效的設(shè)計(jì)分析或?qū)嶒?yàn)方法進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證方法可采用參考實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)或確認(rèn)模型實(shí)驗(yàn)；采用單一的殼單元來模擬的914.4mm(36inches)厚的SC墻體或粗略的單元?jiǎng)澐挚纱蟾拍M整個(gè)結(jié)構(gòu)模型的反應(yīng)，但是不能充分模擬結(jié)構(gòu)連接部分的應(yīng)力應(yīng)變分布，如SC-RC之間的連接，包括屏蔽廠房與基礎(chǔ)和屏蔽廠房與輔助廠房屋頂兩部分的連接。WEC需進(jìn)一步說明在結(jié)構(gòu)模型中采用殼單元模擬分析鋼板混凝土(SC)結(jié)構(gòu)墻體與鋼筋混凝土墻體之間的連接的合理性。

在屏蔽廠房結(jié)構(gòu)中有使用自密實(shí)混凝土(SCC)，但在整個(gè)分析和設(shè)計(jì)過程中WEC沒有考慮自密實(shí)混凝土的材料性質(zhì)和自密實(shí)混凝土的效應(yīng)。與普通混凝土相比，自密實(shí)混凝土有較高的收縮和蠕變應(yīng)力，抗剪、抗延性能力較差，西屋需補(bǔ)充說明自密實(shí)混凝土對(duì)整個(gè)屏蔽廠房分析和設(shè)計(jì)產(chǎn)生的影響。

WEC沒有考慮每天和季節(jié)溫度循環(huán)對(duì)相關(guān)疲勞分析的影響，包括SC模塊結(jié)構(gòu)中鋼板和栓釘之間焊縫、混凝土與拴釘之間應(yīng)力和應(yīng)變的差異的增加、混凝土和栓釘粘結(jié)力的不斷降低等，以證明在電廠壽期內(nèi)，拴釘不會(huì)因鋼板收縮膨脹而松動(dòng)，屏蔽廠房能維持其功能。

SC結(jié)構(gòu)模塊中鋼板的厚度12.7mm(1/2inch)不滿足要求，因?yàn)镾C結(jié)構(gòu)模塊的最大主應(yīng)力高于主應(yīng)力允許值；WEC應(yīng)充分驗(yàn)證說明SC結(jié)構(gòu)模塊可以避免鋼板局部開裂。

2.3 實(shí)驗(yàn)方面

計(jì)劃做實(shí)驗(yàn)的模型不能充分反應(yīng)SC模塊結(jié)構(gòu)(如，采用L-型 角鋼替代栓釘，忽略了鋼板之間的焊縫連接等)；WEC提供的關(guān)于SC結(jié)構(gòu)的平面內(nèi)應(yīng)力和拉力荷載試驗(yàn)邊界條件設(shè)置不正確，這個(gè)邊界條件會(huì)約束試驗(yàn)?zāi)Ｐ停吖繱C結(jié)構(gòu)的實(shí)際應(yīng)力，而且該實(shí)驗(yàn)不能施加循環(huán)動(dòng)力荷載，因此該實(shí)驗(yàn)不能模擬由地震荷載引起的對(duì)屏蔽廠房循環(huán)動(dòng)力荷載的影響分析模型。

2.4 建造和檢查方面

WEC在報(bào)告中沒有提供確保屏蔽廠房的設(shè)計(jì)安全的建造和檢查方法，WEC需說明空洞、開裂、分層和不合規(guī)格混凝土建造的檢查方法以確?；炷两Y(jié)構(gòu)的完整性。

3 WEC擬采取的實(shí)驗(yàn)措施

3.1 設(shè)計(jì)和計(jì)算方面

為使屏蔽廠房的鋼板與混凝土組合結(jié)構(gòu)在實(shí)際破壞分析中作為一個(gè)整體模擬，采取三個(gè)措施，在鋼板混凝土結(jié)構(gòu)的兩塊鋼板之間增加貫穿抗剪鋼筋桿；增加鋼板的厚度和改變材料類型；在屏蔽廠房進(jìn)風(fēng)口環(huán)形張力鋼架梁處，混凝土比較弱的地方增加加勁角鋼，修改進(jìn)風(fēng)口的設(shè)計(jì)使結(jié)構(gòu)連接更緊密。

補(bǔ)充RC-SC墻體連接的詳細(xì)設(shè)計(jì)信息，并針對(duì)RC-SC連接相關(guān)的實(shí)驗(yàn)信息，涉及相關(guān)的SC模塊結(jié)構(gòu)和RC-SC連接墻體實(shí)驗(yàn)委托Purdue大學(xué)結(jié)構(gòu)力學(xué)實(shí)驗(yàn)室完成。

針對(duì)屏蔽廠房進(jìn)風(fēng)口將進(jìn)行重新設(shè)計(jì)以減少進(jìn)風(fēng)口的數(shù)目，進(jìn)風(fēng)口從方形修改為圓形以減少應(yīng)力集中，同時(shí)重新設(shè)計(jì)進(jìn)風(fēng)口的流量以保證事故狀態(tài)下屏蔽廠房的非能動(dòng)冷卻功能；進(jìn)風(fēng)口將鋪設(shè)管道以代替原有的天然結(jié)構(gòu)形狀，進(jìn)風(fēng)口環(huán)梁處采用非線性分析，將在修改版DCD文件中提交進(jìn)風(fēng)口環(huán)梁的內(nèi)部和外部荷載的描述，關(guān)于確定這些荷載參數(shù)的實(shí)驗(yàn)正在計(jì)劃實(shí)施中；進(jìn)風(fēng)口環(huán)梁的非線性分析有限元模型中采用實(shí)體單元模擬混凝土結(jié)構(gòu)。

在屏蔽廠房關(guān)鍵截面處，減少自密實(shí)混凝土的應(yīng)用。另外，自密實(shí)混凝土收縮和蠕變參數(shù)值基于兩個(gè)方面獲得：一是中國(guó)澆筑自密實(shí)混凝土實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和澆筑之后的施工經(jīng)驗(yàn)獲得；二是從Purdue大學(xué)補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)中得到。

溫度引起的非線性應(yīng)力采用有限元分析進(jìn)行量化每天和不同季節(jié)熱循環(huán)的影響。

重新設(shè)計(jì)進(jìn)風(fēng)口增加鋼板的厚度至少228.6mm(3/4inches)；將進(jìn)行屏蔽廠房的關(guān)鍵截面的局部破壞分析，而且解決這個(gè)問題也將增加鋼板的厚度。

由于整個(gè)屏蔽廠房采用SC結(jié)構(gòu)模式，美國(guó)無實(shí)際存在的工業(yè)規(guī)范可依據(jù)，WEC將整個(gè)屏蔽廠房的重新分析設(shè)計(jì)過程分析分為三階段進(jìn)行。第一階段為線彈性分析，彈性模量假定為采用0.8Ec以考慮混凝土開裂造成的剛度降低，采用修改后的計(jì)算模型進(jìn)行動(dòng)力計(jì)算確定峰值加速度Amax，最后采用等效靜力分析法驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果，并保證SC結(jié)構(gòu)的開裂不影響第一階段的分析結(jié)果；第二階段仍為線彈性分析，采用反應(yīng)譜法和修改后的計(jì)算模型獲得結(jié)構(gòu)內(nèi)力(應(yīng)力和應(yīng)變)，最后采用LS-DYDA等效靜力分析法驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果，并保證SC結(jié)構(gòu)的開裂不影響第二階段的分析結(jié)果；第三階段為最終承載力設(shè)計(jì)，采用反應(yīng)譜法設(shè)計(jì)輔助廠房，等效靜力法設(shè)計(jì)進(jìn)風(fēng)口，依據(jù)ACI-349及后處理結(jié)果得到設(shè)計(jì)余量，最后采用ABAQUS 有限元模型驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)結(jié)果，且ABAQUS的計(jì)算結(jié)果會(huì)表明結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在地震荷載下有充足的設(shè)計(jì)余量。每個(gè)階段都是依據(jù)假定按常規(guī)分析方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算和設(shè)計(jì)，然后采用非線性分析方法或?qū)嶒?yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。針對(duì)SC結(jié)構(gòu)，WEC是先基于現(xiàn)有的資料保守假定一些參數(shù)按常規(guī)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，再用非線性分析方法或者相關(guān)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證原有設(shè)計(jì)結(jié)果的正確性。

3.2 實(shí)驗(yàn)方面

WEC擬計(jì)劃完成的實(shí)驗(yàn)有RC-SC之間的錨固、焊縫強(qiáng)度、SC結(jié)構(gòu)模塊的擬靜力破壞、平面內(nèi)剪力、平面外剪力及平面內(nèi)外剪力與拉壓力的組合驗(yàn)證，這些實(shí)驗(yàn)的樣本個(gè)數(shù)為1、2或3，這些實(shí)驗(yàn)WEC都委托了Purdue大學(xué)來完成，2009年11月、12月及2010年年初WEC同Purdue大學(xué)就實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)方法向NRC匯報(bào)交流過，這些實(shí)驗(yàn)方法也在持續(xù)改進(jìn)中，2011年已完成。

3.3 建造和檢查方面

2010年2月WEC向NRC匯報(bào)了17版AP1000屏蔽廠房的建造和檢查方法，WEC承諾將在建造過程中進(jìn)行全尺寸SC結(jié)構(gòu)模塊實(shí)驗(yàn)，并制定相關(guān)的建造進(jìn)展、建造技術(shù)、建造程序和混凝土無損檢驗(yàn)評(píng)價(jià)方法以保證屏蔽廠房結(jié)構(gòu)的完整性。 NRC對(duì)該匯報(bào)的評(píng)價(jià)是合理可行，但該項(xiàng)內(nèi)容需納入到新版DCD文件中，以便進(jìn)一步審評(píng)。WEC承諾屏蔽廠房建造和檢查大綱的詳細(xì)內(nèi)容將納入到新版報(bào)告中，供NRC繼續(xù)審評(píng)。

4 分析屏蔽廠房審評(píng)問題

4.1 新版審評(píng)問題的分析

針對(duì)上述討論的涉及設(shè)計(jì)與分析的主要審評(píng)問題體現(xiàn)在屏蔽廠房采用鋼板混凝土復(fù)合結(jié)構(gòu)(SC)的理論依據(jù)并不充足，如SC結(jié)構(gòu)的延性、SC結(jié)構(gòu)的模擬、SC結(jié)構(gòu)與RC結(jié)構(gòu)的連接、溫度對(duì)結(jié)構(gòu)的影響等，這些問題都是基于SC結(jié)構(gòu)與RC結(jié)構(gòu)不同且在美國(guó)沒有相關(guān)的工業(yè)規(guī)范依據(jù)而提出的；另外，由于在新的結(jié)構(gòu)形式下采用了自密實(shí)混凝土，由于其與普通混凝土的收縮徐變性能有差異，NRC審評(píng)人員要求WEC在結(jié)構(gòu)計(jì)算分析中要考慮其影響。

實(shí)驗(yàn)方面主要是針對(duì)設(shè)計(jì)與分析中沒有規(guī)范依據(jù)的SC結(jié)構(gòu)的性能參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，相應(yīng)的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)原則上是在設(shè)計(jì)與分析之前完成的，由于美國(guó)沒有現(xiàn)有的涉及SC結(jié)構(gòu)的工業(yè)規(guī)范，也不可能在短時(shí)間內(nèi)針對(duì)新版AP1000的SC結(jié)構(gòu)制定出可供依據(jù)參考的規(guī)范，且WEC為了縮短整個(gè)新版AP1000的審評(píng)過程，針對(duì)新版AP1000結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，WEC擬從相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)分析結(jié)果驗(yàn)證原有的計(jì)算模型分析中假定的一些參數(shù)是合理的或者是保守的。對(duì)此，審評(píng)過程中并沒有提出相應(yīng)的異議，只是要有合理的實(shí)驗(yàn)方法和足夠的實(shí)驗(yàn)數(shù)目證明。

建造和檢查方面也主要是如何保證SC結(jié)構(gòu)形式的建造質(zhì)量以保證屏蔽廠房結(jié)構(gòu)完整性，這主要涉及到整個(gè)SC結(jié)構(gòu)的建造方法及建造過程中和建造完成后的定期監(jiān)督檢查方法。

以上討論的問題主要是NRC在官網(wǎng)上公開的需要WEC做進(jìn)一步工作的相關(guān)內(nèi)容，大部分都是給SC結(jié)構(gòu)相關(guān)的問題，而且很多問題都是源于美國(guó)暫時(shí)沒有關(guān)于SC結(jié)構(gòu)相關(guān)規(guī)范而提出的，現(xiàn)NRC仍在進(jìn)一步審評(píng)過程中。另外，從NRC提出的相應(yīng)問題中可以看出，在具體的審評(píng)過程中針對(duì)新版AP1000關(guān)注的問題還不止以上內(nèi)容，如SASSI模型中上部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的連接模擬方式修正、輔助廠房與屏蔽廠房連接在有限元模型中的模擬、從基巖廠址拓寬到土層廠址的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析、基巖廠址與土層廠址地震輸入方面的比較分析、近場(chǎng)地震高頻振動(dòng)的影響分析、非能動(dòng)系統(tǒng)頂部水箱在抗震分析時(shí)晃動(dòng)水體的有效質(zhì)量和水體和屏蔽廠房在抗震分析過程中相互作用的處理方式、屏蔽廠房結(jié)構(gòu)非線性分析中阻尼比的選擇、屏蔽廠房使用SC結(jié)構(gòu)后整個(gè)核島廠房防商用飛機(jī)惡意撞擊的問題分析、涉及到土層廠址上不對(duì)稱基礎(chǔ)的等效剛度和阻尼的等效方法等等，還有很多方面的內(nèi)容需要進(jìn)一步深入研究，并給出一個(gè)相對(duì)合理的評(píng)價(jià)處理方式。

4.2 新版審評(píng)問題對(duì)舊版設(shè)計(jì)可能產(chǎn)生的影響

在中國(guó)，核電廠業(yè)主提交給國(guó)家核安全局的AP1000初步安全分析報(bào)告基本上是在16版AP1000標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)DCD第二層文件(Tier2)的基礎(chǔ)上針對(duì)本核電廠的具體情況做了局部修改(廠址特性和特定系統(tǒng)設(shè)計(jì))后編制而成的，絕大部分內(nèi)容與16版AP1000標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)DCD第二層文件一致[8]，故中國(guó)國(guó)家核安全局受理審評(píng)的AP1000可以說是新版AP1000。另外，針對(duì)AP1000的審評(píng)，國(guó)家核安全局的審評(píng)周期基本為一年。如：2008年2月27日，三門核電有限公司于向國(guó)家核安全局提交了三門核電廠1&2號(hào)機(jī)組建造許可證申請(qǐng)，并提交了申請(qǐng)的支持性文件，包括初步安全分析報(bào)告；2009年3月11日，審評(píng)人員完成初步安全分析報(bào)告審評(píng)情況匯報(bào)。在中國(guó)審評(píng)人員不足、AP1000的審評(píng)周期短的情況下，對(duì)新版AP1000的審評(píng)還達(dá)不到NRC的審評(píng)詳細(xì)程度，在中國(guó)針對(duì)新版的AP1000的審評(píng)只是將屏蔽廠房SC結(jié)構(gòu)留了一個(gè)開口，并注明要緊跟NRC的具體審評(píng)結(jié)論，而沒有對(duì)應(yīng)具體的審評(píng)問題。當(dāng)了解NRC在網(wǎng)站上公開相應(yīng)的新版AP1000的審評(píng)問題后，申請(qǐng)方和審評(píng)方都非常重視，為了世界首臺(tái)核電廠的安全，鑒于NRC的審評(píng)機(jī)制、審評(píng)進(jìn)度和WEC提交審評(píng)問題反饋的進(jìn)展，三門核電廠1號(hào)機(jī)組擬退回到15版的屏蔽廠房結(jié)構(gòu)形式，即采用普通的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。既然三門核電廠1號(hào)機(jī)組退回到舊版的AP1000，我們就有必要詳細(xì)分析新版AP1000的審評(píng)問題可能對(duì)舊版AP1000產(chǎn)生的影響，以便及時(shí)做好相應(yīng)的改進(jìn)工作。

舊版屏蔽廠房的結(jié)構(gòu)形式是普通混凝土結(jié)構(gòu)，但是舊版的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和輔助廠房確是鋼板加混凝土的復(fù)合結(jié)構(gòu)，這就意味著新版所有涉及SC結(jié)構(gòu)的一些問題，舊版也將會(huì)同時(shí)存在。針對(duì)舊版AP1000中SC結(jié)構(gòu)的計(jì)算和設(shè)計(jì)方面的問題，基于中國(guó)AP1000機(jī)組緊張工期，且舊版的SC結(jié)構(gòu)與新版的模塊結(jié)構(gòu)相比尺寸相對(duì)比較小，在中國(guó)使用舊版AP1000的核電廠營(yíng)運(yùn)單位可以依據(jù)日本規(guī)范JEAG4618驗(yàn)證SC結(jié)構(gòu)的安全性。盡管如此，我們?nèi)砸挪殛P(guān)注規(guī)范JEAG4618也未能涉及到的個(gè)別問題。同時(shí)，要關(guān)注進(jìn)風(fēng)口環(huán)梁在有限元中的模擬和幾個(gè)關(guān)鍵連接部位的詳細(xì)設(shè)計(jì)，這幾個(gè)關(guān)鍵連接部位是非能動(dòng)系統(tǒng)水箱墻體與屋頂?shù)倪B接、進(jìn)風(fēng)口部位與屋頂及屏蔽廠房墻體的連接、內(nèi)部結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)的連接、安全殼屏蔽廠房與輔助廠房屋頂?shù)倪B接。

針對(duì)15版AP1000的SC結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)方面，因中國(guó)依據(jù)日本規(guī)范JEAG4618完成SC結(jié)構(gòu)計(jì)算和設(shè)計(jì)驗(yàn)證過程，也就是說明15版AP1000的SC結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)方面間接引用了日本關(guān)于SC結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。當(dāng)然，納入到規(guī)范的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的可靠性相對(duì)比較高，盡管如此，我們也有必要積極跟蹤WEC針對(duì)新版AP1000的SC結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)，了解其實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否與日本規(guī)范中引用的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否一致，以便及時(shí)避免兩者實(shí)驗(yàn)結(jié)果不一致可能對(duì)西屋15版AP1000的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和輔助廠房造成的安全影響。

SC結(jié)構(gòu)的建造和檢查方面可以說是15版面臨的相對(duì)緊急的問題，中國(guó)AP1000的建造在緊張有序的進(jìn)行中，國(guó)外AP1000僅在審評(píng)過程中，在此種情況下，針對(duì)SC結(jié)構(gòu)的建造和檢查方法我們只能自力更生，摸索著前進(jìn)。在中國(guó)建造AP1000的SC結(jié)構(gòu)時(shí)，要及時(shí)建立SC結(jié)構(gòu)的建造和檢查大綱，以保證整個(gè)核島結(jié)構(gòu)的建造質(zhì)量。

從新版AP1000的審評(píng)問題分析中不難看出，對(duì)舊版AP1000可能產(chǎn)生影響的問題主要涉及到兩個(gè)方面：一是NRC在官網(wǎng)上公開發(fā)給WEC的問題，大部分涉及到SC結(jié)構(gòu)；二是審評(píng)中提出的RAI對(duì)應(yīng)的問題，大部分涉及到從舊版AP1000基巖廠址拓寬到新版AP1000的土層廠址適應(yīng)性的一些內(nèi)容。對(duì)于舊版AP1000涉及的SC結(jié)構(gòu)問題，中國(guó)依據(jù)日本規(guī)范JEAG4618進(jìn)行驗(yàn)證分析；對(duì)于舊版AP1000只是建造在基巖廠址上，涉及到土層適應(yīng)性的問題不會(huì)對(duì)舊版AP1000產(chǎn)生影響。但是我們也應(yīng)該同時(shí)注意到，日本規(guī)范JEAG4618并沒有覆蓋所有NRC在官網(wǎng)上公開的涉及SC的問題，如自密實(shí)混凝土的性能；審評(píng)中提出的RAI對(duì)應(yīng)的問題也不全是土層廠址適應(yīng)性的問題，如結(jié)構(gòu)分析過程中有限元模擬的合理性、非線性分析結(jié)構(gòu)阻尼比的選取和非能動(dòng)系統(tǒng)頂部水箱在抗震分析時(shí)晃動(dòng)水體的有效質(zhì)量和水體和屏蔽廠房在抗震分析過程中相互作用的處理方式等等。以上涉及到的新版對(duì)舊版AP1000可能產(chǎn)生影響的內(nèi)容在舊版AP1000屏蔽廠房分析、設(shè)計(jì)、審評(píng)、建造和檢查過程中都需要重點(diǎn)關(guān)注，并避免其對(duì)舊版AP1000結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生的安全影響。

5 結(jié)論

本文從設(shè)計(jì)和計(jì)算、實(shí)驗(yàn)、建造和檢查三個(gè)方面介紹了NRC針對(duì)新版AP1000結(jié)構(gòu)審評(píng)相關(guān)問題及西屋公司當(dāng)前對(duì)這些問題進(jìn)行的相關(guān)驗(yàn)證和補(bǔ)充分析，并基于這些內(nèi)容分析了新版AP1000結(jié)構(gòu)方面的審評(píng)問題可能對(duì)舊版AP1000結(jié)構(gòu)可能產(chǎn)生影響及舊版AP1000結(jié)構(gòu)分析、設(shè)計(jì)和審評(píng)關(guān)注點(diǎn)。本文對(duì)相關(guān)的問題只是做粗略分析，論文中涉及的內(nèi)容主要是能查到的公開內(nèi)容，盡管如此，本文對(duì)新版AP1000結(jié)構(gòu)方面NRC審評(píng)問題的歸納和總結(jié)對(duì)我們現(xiàn)有建造的舊版AP1000和將來擬建的新版AP1000的結(jié)構(gòu)方面的分析、設(shè)計(jì)、建造和審評(píng)能提供相關(guān)的技術(shù)信息，并為進(jìn)一步的研究工作提供了指導(dǎo)。

(1)針對(duì)SC結(jié)構(gòu)的研究，國(guó)內(nèi)核工業(yè)方面沒有相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，盡管我們可以利用日本現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、參考日本的規(guī)范和跟蹤后續(xù)新版AP1000普渡大學(xué)的SC結(jié)構(gòu)驗(yàn)證成果，但若中國(guó)想對(duì)SC結(jié)構(gòu)性能有更清晰的認(rèn)識(shí)，仍需做一定的實(shí)驗(yàn)和分析工作；

(2)對(duì)于NRC在網(wǎng)站上公開的涉及SC結(jié)構(gòu)的問題，雖然我們及時(shí)給予了一定的關(guān)注并及時(shí)進(jìn)行了相應(yīng)的反饋和改進(jìn)工作，但仍有部分內(nèi)容需要進(jìn)一步研究探討；

(3)對(duì)于網(wǎng)站上未公開但審評(píng)問題中涉及到的一些新版AP1000的審評(píng)問題，同樣要進(jìn)一步關(guān)注、研究并及時(shí)給出合理可行的解決方法。

[1]U.S. NRC, NRC INFORMS WESTINGHOUSE OF SAFETY ISSUES WITH AP1000 SHIELD BUILDING[EB/OL], American, No. 09—173. (2009-10—15). http://www.nrc.gov/public—involve/listserver.html

[2]侯春林， 李小軍.中美兩國(guó)核電站中西屋AP1000堆型的許可問題比較分析[J]。國(guó)際核動(dòng)力，2010,31(5) .

[3]US.NRC. APi1000 Shield Building Structural Review — Final Public Information for 1/28/10 Meeting, No. 52—006. (2010—1—27) .http://apl000.westinghousenuclear.com/ap1000nuireg.html

[4]US.NRC Design Certification Application Review— AP1000 Amendment, 2008.http://www.nrc.gov/reactors/new—reactors/design—cert/amended—ap1000.html

[5]Jaeger, Thomas and Marti, Peter. Reinforced Concrete Slab Shear Prediction Competition [J]. ACI Structural Journal, 2009, 106(3).

Research on Critical Reviews of the New Version of the AP1000 Structure

HOU Chun-lin, PAN Rong, ZHAO Lei, SUN Feng
(MEP Nuclear and Radiation Safety Center, Beijing 100082，China)

The planning of 12th fi ve-year renewable energy development in China has explicitly stipulated that the total installed capacity of biomass power plants should reach 13000MW and 30000MW by the end of 2015 and 2020 respectively, which would bring about the climax of biomass power plant construction in China. In this paper, the status quo of biomass power plants in China is studied. The government policy, installed capacity, regional distribution,investment, construction of biomass power plants have been discussed. The existing problems on the operation of biomass power plants are also analyzed, and the advantage of biomass co- fi ring is compared with pure biomass fi ring.Finally, the suggestion on the future biomass power plants are proposed.

AP1000; shielding building; the design and analysis of SC structural; experiment; construction and inspection.

P258

B

1671-9913(2012)02-0075-06

2012-03-08

國(guó)家科技重大專項(xiàng)：2011ZX06002-010-7

侯春林(1981- )，女，河南鄲城縣人，博士研究生，工程師，主要從事核電廠結(jié)構(gòu)工程研究。