抗震概念設(shè)計(jì)及其在核電站抗震設(shè)計(jì)中的若干應(yīng)用建議

孫宗光 錢國(guó)楨 倪一清

(1.大連海事大學(xué)，大連116026;2.原杭州市抗震辦公室，杭州310016;3.香港理工大學(xué)，香港)

1 抗震概念設(shè)計(jì)概述

1.1 關(guān)于概念設(shè)計(jì)

以往的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(稱為常規(guī)設(shè)計(jì))是先由建筑或者工藝確定結(jié)構(gòu)布局，后在若干假定的基礎(chǔ)上把結(jié)構(gòu)抽象為計(jì)算模型簡(jiǎn)圖，再根據(jù)作用在結(jié)構(gòu)上的荷載去計(jì)算結(jié)構(gòu)內(nèi)力，然后依據(jù)內(nèi)力去進(jìn)行截面設(shè)計(jì)強(qiáng)度校核、結(jié)構(gòu)位移校核等，這是一種抽象的、數(shù)值的、局部的、孤立的、定量的設(shè)計(jì)方法。林同炎在《結(jié)構(gòu)的概念和體系》一書中首次提出了結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)的思想[1]。他認(rèn)為概念設(shè)計(jì)是從結(jié)構(gòu)受力合理性的整體概念出發(fā)，是直觀的、概念的、整體的、系統(tǒng)的定性設(shè)計(jì)，依據(jù)力學(xué)基本原理去指導(dǎo)一個(gè)工程的設(shè)計(jì)。它必須參與工程設(shè)計(jì)全過(guò)程、全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，因此概念設(shè)計(jì)要從結(jié)構(gòu)布局開始，而不是被動(dòng)地接受一個(gè)既成事實(shí)的布局，把結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)僅僅限于計(jì)算與校核[2]。首先要考慮合理的、明確的傳力途徑，在合理的假定基礎(chǔ)上建立符合實(shí)際的模型以及整體結(jié)構(gòu)合理的耗能機(jī)制，使結(jié)構(gòu)承載力最大化，而破壞時(shí)的損失最小化。文獻(xiàn)[3]曾簡(jiǎn)要地談到核電站工程抗震概念設(shè)計(jì)的重要性，但是，在現(xiàn)行的《核電站抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中，并未提及抗震概念設(shè)計(jì)問(wèn)題，因此在已建成的核電站中，一般都沒(méi)有系統(tǒng)地考慮有關(guān)問(wèn)題。為此有必要詳細(xì)地論述一下這個(gè)問(wèn)題，并且提出若干具體建議，供有關(guān)人員參考。

1.2 概念設(shè)計(jì)在抗震設(shè)計(jì)中的重要意義

由上文可知，常規(guī)設(shè)計(jì)是必須建立在若干假定的基礎(chǔ)上，才能取得抽象的計(jì)算模型、進(jìn)一步進(jìn)行數(shù)值計(jì)算。對(duì)于常規(guī)的結(jié)構(gòu)在已知荷載作用下，這種設(shè)計(jì)方法還是可行的。但是，應(yīng)用于地震作用下的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系的設(shè)計(jì)，它的可信度就會(huì)大大降低。

首先由于地震影響的復(fù)雜性和不確定性。地震在時(shí)間、空間、量級(jí)上的不確定性與不可預(yù)測(cè)性造成設(shè)計(jì)無(wú)法將作用力精確量化，因此很難保證定量設(shè)計(jì)的可靠性。因?yàn)榈卣鹱饔貌坏c地震震級(jí)、震源深度、建筑場(chǎng)地地質(zhì)條件有關(guān)，還與結(jié)構(gòu)布局和剛度、質(zhì)量分布相關(guān)，所以要求得準(zhǔn)確的地震作用荷載是十分困難的。雖然現(xiàn)在設(shè)計(jì)采用時(shí)程分析方法，可以直接輸入場(chǎng)地地震波，但是這是以往的、他處的地震波，不能說(shuō)明以后的本地的地震波與其一致;其次，目前計(jì)算方法存在局限性。如地震三要素(峰值加速度、頻譜組成、持續(xù)時(shí)間)在反應(yīng)譜法中無(wú)法全面反映;時(shí)程分析法采取輸入的地震波并不能代表真實(shí)的地震波，因?yàn)橐话愕卣鸩ň哂辛鶄€(gè)自由度，即三個(gè)平移分量、三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)分量，但是到目前為止還沒(méi)有地震波的轉(zhuǎn)動(dòng)分量記錄，所以無(wú)法準(zhǔn)確考慮地震對(duì)結(jié)構(gòu)的真實(shí)的定量影響;第三，具有一個(gè)復(fù)雜布局、復(fù)雜連接的結(jié)構(gòu)，要進(jìn)行復(fù)雜耦聯(lián)的地震響應(yīng)分析，不是一個(gè)輕而易舉的事。因此我們認(rèn)為對(duì)一個(gè)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，必須重視抗震概念設(shè)計(jì)，而這正是以往設(shè)計(jì)的不足。

總之，抗震概念設(shè)計(jì)是不著眼于抽象的計(jì)算模型、計(jì)算方法、計(jì)算數(shù)值、計(jì)算結(jié)果，而是著眼于結(jié)構(gòu)總體地震反應(yīng)，從地震時(shí)的破壞機(jī)制、破壞過(guò)程出發(fā)，去調(diào)整結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的整體布局，使結(jié)構(gòu)具有簡(jiǎn)捷清晰的傳力途徑、合理的耗能分配，以達(dá)到從根本上減少地震響應(yīng)，提高結(jié)構(gòu)整體抗震性能，達(dá)到結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)成為可求解和預(yù)控的目的。

1.3 核電站的抗震設(shè)計(jì)必須重視抗震概念設(shè)計(jì)

以往有關(guān)核電站由地震或者操作失誤造成嚴(yán)重核擴(kuò)散災(zāi)害的事實(shí)，迫使我們對(duì)核電站的設(shè)計(jì)安全問(wèn)題，必須進(jìn)一步的慎重思考。但是，從以往的一些核電站抗震設(shè)計(jì)與規(guī)范[4-6]中了解到，它們常常十分重視計(jì)算方法的精確性，而對(duì)其概念設(shè)計(jì)問(wèn)題較少提及，如整體合理布局、明確計(jì)算簡(jiǎn)圖、清晰傳力路徑、加強(qiáng)連接多道設(shè)防、平面規(guī)則減少扭轉(zhuǎn)、豎向連續(xù)避免突變、減輕自重減少響應(yīng)、強(qiáng)化構(gòu)造措施、消除薄弱環(huán)節(jié)、增加構(gòu)件延性、防止突然破壞、避免整體倒塌等。這些原則不但在新設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮，而且在對(duì)一些已建的核電站，為了提高抗震性能、減少事故損失而采取的加固改造工程時(shí)，也可供決策參考。雖然核電站結(jié)構(gòu)具有特殊性，但是對(duì)于所有結(jié)構(gòu)物的抗震問(wèn)題是存在共性的。

任何工程結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)，必須具備兩個(gè)基本條件:一個(gè)是符合實(shí)際的可求解的計(jì)算模型，另一個(gè)是正確的可預(yù)估的荷載。我們前面已經(jīng)談到抗震計(jì)算的困難，首先是很難確定準(zhǔn)確的可預(yù)估的荷載;其次，核電站結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算的有關(guān)結(jié)構(gòu)分析模型與計(jì)算假定都存在很多近似性。為便于抗震分析，常常將一個(gè)復(fù)雜結(jié)構(gòu)分成主結(jié)構(gòu)與次結(jié)構(gòu)，且需要解耦以使計(jì)算簡(jiǎn)化可行。但是，現(xiàn)行的核電站抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定的解耦準(zhǔn)則存在一些問(wèn)題。特別是在考慮到有時(shí)主次結(jié)構(gòu)很難區(qū)分，或者主結(jié)構(gòu)與耦聯(lián)的次結(jié)構(gòu)存在不同阻尼時(shí)，或者它們存在多個(gè)接地支點(diǎn)時(shí)，計(jì)算理論的困難不是一個(gè)準(zhǔn)則可以簡(jiǎn)單解決的。有的組件工作狀態(tài)復(fù)雜，很難簡(jiǎn)化為一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算模型，這時(shí)就需要經(jīng)過(guò)實(shí)體或者模型試驗(yàn)才能近似確定地震響應(yīng)。由此可見，對(duì)核電站這樣復(fù)雜而且特別重要的工程結(jié)構(gòu)，常規(guī)定量設(shè)計(jì)所必須的兩個(gè)基本條件又都無(wú)法充分的具備，它的安全問(wèn)題我們只能首先依靠概念設(shè)計(jì)。概念設(shè)計(jì)十分重視結(jié)構(gòu)布局在整體上的傳力路徑的合理性、可控性和可解性，因此是反過(guò)來(lái)要求結(jié)構(gòu)布局盡量接近計(jì)算模型，以便使模型符合計(jì)算假定，只有這樣，計(jì)算結(jié)果才有可信度，而且它從宏觀上考慮使結(jié)構(gòu)盡量減少地震響應(yīng)，把各種結(jié)構(gòu)、部件與區(qū)域按重要程度確定安全度，以確保關(guān)鍵部位的安全。這就要求工藝設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)互動(dòng)，而不是一切工藝布局全部確定了以后，再來(lái)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而是在工藝布局的初始階段結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)就要參與，要把結(jié)構(gòu)的抗震合理性，也作為工藝合理的一個(gè)必要條件。這樣最終確定的方案就可能做到計(jì)算結(jié)果可信度最高，受地震影響最小，既安全可靠又經(jīng)濟(jì)合理。

現(xiàn)在抗震概念設(shè)計(jì)問(wèn)題越來(lái)越被國(guó)內(nèi)外的業(yè)內(nèi)專家重視[7-10]，而且其理念早已被編入我國(guó)建筑抗震規(guī)范[11]。這里，我們僅根據(jù)以往對(duì)一般工業(yè)與民用建筑結(jié)構(gòu)的抗震概念設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)[12-14]，提出以下若干建議供有關(guān)專業(yè)人員參考。

2 多道設(shè)防，強(qiáng)化連接

2.1 宜將新建核電站的主要結(jié)構(gòu)(安全殼)建成地下雙層結(jié)構(gòu)

在地震時(shí)，核電站的土建結(jié)構(gòu)特別是安全殼結(jié)構(gòu)被震壞是極少見的。而問(wèn)題存在于安全殼中的核反應(yīng)堆組件，包括連接核燃料棒、控制棒的構(gòu)件與設(shè)備。安全殼產(chǎn)生的地震響應(yīng)會(huì)激勵(lì)它們，甚至還會(huì)產(chǎn)生放大效應(yīng)，而造成它們移位和破壞，進(jìn)一步影響核反應(yīng)堆的有控運(yùn)作，因而產(chǎn)生過(guò)熱，而從內(nèi)部破壞安全殼。蘇聯(lián)的切爾諾貝利核電站事故的核污染擴(kuò)大，就是因?yàn)榉磻?yīng)堆主結(jié)構(gòu)的底部被失控的過(guò)熱的反應(yīng)堆所破壞，進(jìn)一步造成周圍土體核污染，而這種后續(xù)處理是十分困難的。所以要保證核電站的地震安全，不單單是指安全殼等土建結(jié)構(gòu)的安全，更主要的是安全殼中的核反應(yīng)堆組件的安全，相比之下它比前者更難。為此提出兩方面的建議:①對(duì)安全殼進(jìn)行多道設(shè)防;②減少安全殼的地震響應(yīng)，從根本上減少核反應(yīng)堆的地震響應(yīng)。首先建議把新建的核電站的主要設(shè)施(安全殼)安置在地下建筑中，并且做成地下雙層結(jié)構(gòu)，即將地下承受土和水壓力的地下襯砌結(jié)構(gòu)，與核電站主結(jié)構(gòu)(安全殼)分離。這樣做有很多好處:其一，既增加了一道保險(xiǎn)又便于檢查，特別對(duì)基底情況的檢查，一旦產(chǎn)生事故比較容易加固或者對(duì)底部封堆處理，避免產(chǎn)生像切爾諾貝利核電站底部封堆時(shí)所付出的高額代價(jià);其二，地面建筑對(duì)地震作用都有放大效應(yīng)，而地下建筑的地震響應(yīng)較小，可減少所有結(jié)構(gòu)、設(shè)備、組件的地震作用;其三，平時(shí)不容易受雷擊、風(fēng)暴等災(zāi)害影響，一旦發(fā)生戰(zhàn)爭(zhēng)或恐怖事件，不易成為攻擊目標(biāo);其四，利用地下空間，可節(jié)省地價(jià);其五，便于采取減震和結(jié)構(gòu)控制措施，例如可在底部設(shè)置隔振墊，在四周與上部設(shè)置阻尼器，甚至可在頂部設(shè)置被動(dòng)控制裝置，以減少地震響應(yīng)，如圖1所示。

圖1 地下雙層核安全殼結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Underground double-deck nuclear containment structure diagram

是否會(huì)增加造價(jià)?這就要具體情況具體分析，如果僅僅把安全殼部分結(jié)構(gòu)放入地下，那么投資的增加是很有限的?，F(xiàn)在建設(shè)費(fèi)用的大部分都是花在地價(jià)上，而工期又大多消耗在征地階段。對(duì)核電站而言，一般工藝設(shè)備造價(jià)比土建費(fèi)用大得多，而且安全投資是一勞永逸的，大一點(diǎn)也應(yīng)該容許。根據(jù)我國(guó)目前的地下建筑施工設(shè)計(jì)能力，在一般土層中要設(shè)計(jì)建造一個(gè)幾萬(wàn)平方米規(guī)模、十多米深度的地下室，在技術(shù)上已經(jīng)不是一件難事。如果建在巖層中，對(duì)單跨30 m左右的地下工程，也有不少建成的先例。因此，這不但是必要的也是可能的。

2.2 宜把核電站建筑、工藝構(gòu)筑物等靜定結(jié)構(gòu)改為超靜定結(jié)構(gòu)

建議盡量不要把核電站建筑、工藝構(gòu)筑物、反應(yīng)堆內(nèi)控制棒、燃料棒組件等的結(jié)構(gòu)做成靜定結(jié)構(gòu)，如懸臂梁結(jié)構(gòu)、簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)、鉸接桁架結(jié)構(gòu)等。原因如下:①這類結(jié)構(gòu)只有一道設(shè)防，一旦其中一個(gè)連接，或者一個(gè)構(gòu)件截面破壞就會(huì)產(chǎn)生整體結(jié)構(gòu)破壞;②這類結(jié)構(gòu)地震耗能很少，因此不會(huì)由于它們的破壞而減少其他結(jié)構(gòu)的地震作用;③以往反應(yīng)堆內(nèi)的控制棒、燃料棒組件，為了更換方便常常采用懸臂連接方案，一旦大地震時(shí)它們很容易發(fā)生大位移與局部破壞。這將會(huì)對(duì)整個(gè)核電站產(chǎn)生安全危機(jī)。建議有關(guān)結(jié)構(gòu)應(yīng)該做成超靜定，有關(guān)組件應(yīng)該做成多點(diǎn)連接，有關(guān)工藝與設(shè)備組件應(yīng)該進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，方案應(yīng)該進(jìn)行抗震審查。

3 明確簡(jiǎn)圖，合理布局

結(jié)構(gòu)計(jì)算簡(jiǎn)圖必須符合實(shí)際情況，這是正確合理的設(shè)計(jì)的前提，否則再精確的計(jì)算也毫無(wú)意義。但是對(duì)核電站的結(jié)構(gòu)、設(shè)備和管道體系是十分復(fù)雜的，很難用一個(gè)明確的簡(jiǎn)圖表示，而且有時(shí)也很難區(qū)分所謂主結(jié)構(gòu)與子結(jié)構(gòu)，這時(shí)為了得到明確合理的簡(jiǎn)圖，必須對(duì)結(jié)構(gòu)、設(shè)備和管道體系的布局進(jìn)行整體調(diào)整，或者進(jìn)行合理分割。使它們能夠抽象為明確合理的計(jì)算簡(jiǎn)圖，這與常規(guī)靜態(tài)設(shè)計(jì)是很不同的。以下將對(duì)此提出若干具體建議供參考。

3.1 分割結(jié)構(gòu)體系

核電站設(shè)計(jì)計(jì)算中，主結(jié)構(gòu)與子結(jié)構(gòu)的解耦是困難的。如果應(yīng)用概念設(shè)計(jì)方法，不妨從另一個(gè)角度出發(fā)來(lái)考慮這個(gè)問(wèn)題。就是不從模型的細(xì)化簡(jiǎn)化上做文章，而從主結(jié)構(gòu)與子結(jié)構(gòu)的分割上著眼。正如在建筑設(shè)計(jì)中設(shè)置抗震縫一樣，如果不能徹底分開就弱化它們之間的連接，把有關(guān)連接節(jié)點(diǎn)做成柔性連接，或者在連接節(jié)點(diǎn)處設(shè)置阻尼器，把它們間的影響縮小到計(jì)算可以忽略的范圍。

3.2 強(qiáng)化主結(jié)構(gòu)，弱化次結(jié)構(gòu)

有時(shí)因?yàn)楣に嚨谋仨殻瑹o(wú)法將有關(guān)結(jié)構(gòu)明確簡(jiǎn)單分割。這會(huì)使主結(jié)構(gòu)與子結(jié)構(gòu)區(qū)分變得十分困難，從而造成計(jì)算困難。這時(shí)，可以采取另一種相反的途徑，就是強(qiáng)化某一個(gè)主結(jié)構(gòu)，弱化另一個(gè)結(jié)構(gòu)，有意拉大它們之間質(zhì)量比與基頻比，使假定的計(jì)算簡(jiǎn)圖趨向合理簡(jiǎn)化。這樣能夠較清楚的分清主結(jié)構(gòu)與次結(jié)構(gòu)，使計(jì)算結(jié)果具有較好的可信度。

3.3 弱化連接，避免耦聯(lián)

工藝設(shè)計(jì)中難免要遇到，一個(gè)大的實(shí)體結(jié)構(gòu)與一些管道相連，由于它們之間剛度相差很大，因此在地震時(shí)，很容易使管道產(chǎn)生鞭梢效應(yīng)，特別是在它們的連接處因?yàn)閼?yīng)力集中，所以很容易產(chǎn)生破壞。在常規(guī)土建工程中常常采用弱化連接節(jié)點(diǎn)剛度的辦法，如采用可伸縮的折疊式柔性管道接頭;或者采用互相垂直的串聯(lián)U形管道接頭(圖2)，使受剪控制變?yōu)槭軓澘刂?，而且彎曲剛度大大減少使動(dòng)應(yīng)力峰值相應(yīng)減少;還有在支座處管道上設(shè)置阻尼器，以減少管道響應(yīng)，類似于在斜拉橋結(jié)構(gòu)中的拉索下部錨固端設(shè)置的阻尼器。

圖2 柔性管道接頭Fig.2 Soft pipe joint

3.4 調(diào)整設(shè)備布局，減少地震響應(yīng)

這個(gè)建議對(duì)設(shè)備的抗震也許更會(huì)有參考價(jià)值。調(diào)整設(shè)備布局，是將核電站的主要設(shè)備，盡可能放在同一塊，或者幾塊混凝土厚板上。這樣做有很多好處:首先，可以采用改變基板質(zhì)量大小與分布，來(lái)隨意改變整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量大小和分布，由此來(lái)調(diào)節(jié)整個(gè)系統(tǒng)的振動(dòng)模態(tài)，減少響應(yīng);其次，可以人為調(diào)節(jié)系統(tǒng)的形心與重心，減少扭轉(zhuǎn)響應(yīng)，簡(jiǎn)化計(jì)算模型，使計(jì)算結(jié)果更具可信度;第三，可使所有設(shè)備在地震時(shí)同步振動(dòng)，減少相對(duì)位移，不易使連接管道產(chǎn)生過(guò)大的相對(duì)位移而破壞;第四，便于考慮整個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)控制問(wèn)題，設(shè)置隔振墊和阻尼器，以減少總體地震響應(yīng)。如果所有設(shè)備都集中到一塊板有困難，可以一組設(shè)備，甚至一個(gè)大型設(shè)備設(shè)置一個(gè)重型底板，但是所有管道與它應(yīng)該采用柔性連接。這種做法在常規(guī)建筑和設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計(jì)中是較多采用的。

4 應(yīng)用結(jié)構(gòu)控制技術(shù)

對(duì)未來(lái)的地震我們雖然還無(wú)法準(zhǔn)確預(yù)測(cè)和量化計(jì)算，但是如何減少地震作用的影響是可以人為控制的，這就是采用結(jié)構(gòu)控制技術(shù)。當(dāng)前對(duì)地震的主動(dòng)控制技術(shù)還處于研究試驗(yàn)階段，但是地震的被動(dòng)控制技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，比如隔振技術(shù)、阻尼減震技術(shù)和質(zhì)量調(diào)諧減震技術(shù)(TMD)等。具體應(yīng)用可在地下襯砌與安全殼間設(shè)置隔振墊，在兩層側(cè)壁間設(shè)置阻尼器，在管道的連接點(diǎn)設(shè)置阻尼器，在主要設(shè)備基礎(chǔ)墊板下設(shè)置隔振墊，或者在安全殼上設(shè)置被動(dòng)控制質(zhì)量塊(采用TMD技術(shù))等(圖1(b))。這些技術(shù)都是可供選擇的。從當(dāng)前我國(guó)核電站抗震基本理論、應(yīng)用設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)規(guī)范還有待完善的情況看，采用直接減少地震響應(yīng)的控制技術(shù)，無(wú)疑是一個(gè)很好的選擇。其實(shí)早在20世紀(jì)80年代，法國(guó)及南非已經(jīng)將隔振墊技術(shù)應(yīng)用于核電站建設(shè)中，當(dāng)時(shí)采用的是摩擦板串聯(lián)疊層橡膠隔震墊[13]，該文獻(xiàn)指出摩擦滑移隔振系統(tǒng)有一個(gè)問(wèn)題，就是在簡(jiǎn)諧激勵(lì)下會(huì)產(chǎn)生次諧波，導(dǎo)致有時(shí)會(huì)產(chǎn)生比不隔振的響應(yīng)還大，而且隔振對(duì)豎向振動(dòng)激勵(lì)無(wú)能為力。但是現(xiàn)在工程中常用的疊層橡膠隔振墊，并不串聯(lián)摩擦滑移層，它具有可以由設(shè)計(jì)確定的剛度與阻尼，因此不會(huì)產(chǎn)生次諧波問(wèn)題，而且豎向振動(dòng)問(wèn)題可以采用阻尼器解決。在這樣的前提下，我國(guó)建筑隔振技術(shù)發(fā)展較快，疊層橡膠隔振墊壽命一般可到50年左右，技術(shù)上是成熟的，隔振墊在使用階段還可以置換。采用隔振墊后地震響應(yīng)峰值可以減少一半左右。由試驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，改性瀝青阻尼隔振墊具有特大的阻尼比，因?yàn)樗茐氖怯杉羟袕?qiáng)度慢慢喪失，而變成一個(gè)滑移層的漸變過(guò)程，所以對(duì)防大震的效果更好[14]。采用現(xiàn)代的隔振技術(shù)，理論上可以減少一半左右的水平地震響應(yīng)，但是對(duì)震源附近的豎向振動(dòng)的效果不好，這就需要在側(cè)壁采用阻尼器來(lái)減少豎向地震響應(yīng)。這樣對(duì)核電站設(shè)施來(lái)說(shuō)，大地震對(duì)它的影響將能夠減少到可以容許的水平。這種技術(shù)在土建結(jié)構(gòu)中應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，建議核電站設(shè)計(jì)時(shí)可以作為一種安全儲(chǔ)備。對(duì)已經(jīng)建成的核電站結(jié)構(gòu)與設(shè)施的抗震加固，建議也可采用施加阻尼器方法，當(dāng)然還可以考慮采用其他結(jié)構(gòu)控制的辦法。

5 應(yīng)用振動(dòng)損傷判別檢測(cè)技術(shù)

在《核電廠抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50267—97)[1]第10章中規(guī)定，為了檢測(cè)地震峰值加速度和地震報(bào)警，在不同部位布置若干三向加速度計(jì)是完全必要的。但是這只能起到檢測(cè)地震峰值加速度和地震報(bào)警作用，不能對(duì)結(jié)構(gòu)、設(shè)備與部件的應(yīng)力水平、變形位移和地震損傷情況進(jìn)行判斷。因此建議對(duì)核電站的結(jié)構(gòu)、設(shè)備、管道、內(nèi)部組件上設(shè)置各種傳感器，平時(shí)可監(jiān)控它們的運(yùn)行狀態(tài)以明確它們是否在正常工作。地震時(shí)也可測(cè)試各種響應(yīng)，并且可以從其振動(dòng)模態(tài)的變化，推測(cè)它們的破壞程度。這種檢測(cè)技術(shù)的投入實(shí)際上比僅僅設(shè)置加速度計(jì)不會(huì)增加多少，但是其作用卻大不相同了。這種測(cè)試可以遙控進(jìn)行，因此，十分適合對(duì)核電站進(jìn)行損傷檢測(cè)與判別，相關(guān)技術(shù)在橋梁、電視塔等結(jié)構(gòu)中已經(jīng)大量應(yīng)用[15]。

6 結(jié)語(yǔ)

人類的任何工業(yè)發(fā)展活動(dòng)對(duì)環(huán)境都會(huì)有影響，不過(guò)有的方面我們暫時(shí)還沒(méi)有感到，或者還沒(méi)有積累到不可容許的地步。核電站相對(duì)火電站來(lái)說(shuō)還是一種更清潔的能源，只要保證了它的安全性、可靠性，那么它不但比火電站運(yùn)行成本低得多(其燃料運(yùn)輸量只有火電站的數(shù)千分之一)，而且泄露的放射性物質(zhì)也不會(huì)高于火電站(因?yàn)樵诓簧偃济褐幸泊嬖诜派湫晕镔|(zhì))，當(dāng)然設(shè)計(jì)都應(yīng)保證在容許范圍之內(nèi)。因此關(guān)鍵是如何保證它的安全性與可靠性。從第一代到第三代反應(yīng)堆，核電技術(shù)在不斷進(jìn)步?，F(xiàn)在第四代高溫氣冷石墨球床反應(yīng)堆，雖然在工藝本身的安全方面已經(jīng)到了比較成熟的地步，但是它在結(jié)構(gòu)、工藝、設(shè)備和組件方面考慮地震作用的影響的程度尚不完全明確，還存在很多可探索之處。

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