核電工程應用隔震技術的應用研究

李廣輝

摘 要：隔震技術是科技發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，屬于結構抗震技術中的一種，將隔震技術應用到工程中，可以有效強化抗震減災能力，在保證建筑本體結構完整的同時，還可以防止非結構構件及結構內(nèi)部相關設施出現(xiàn)被破壞的情況。為更好的了解隔震技術的作用，本文將從基底隔震技術基本情況入手，聯(lián)系將隔震技術應用到核電工程中的意義，重點研究該技術在核電工程中的應用。

關鍵詞：核電工程；隔震技術；應用

對于隔震技術來說，已經(jīng)相對成熟，被廣泛應用于世界各地，有效減少了地震給建筑及其內(nèi)部物體所造成的損害。核電工程是我國一項十分重要的工程，為保證核電工程安全也需要隔震技術的應用，但在實現(xiàn)這一目標的過程中還存在一些困難，容易受到很多限制，然而，將隔震技術應用到核電工程中卻可以提高工程穩(wěn)定性與安全性，因此，有必要研究隔震技術在核電工程中的應用情況。

1 基底隔震技術概述

所謂的基底隔震就是在結構底部和基礎面之間設計一定的隔震裝置，以便更好的承擔起結構豎向荷載，由于其側(cè)向剛度較低，可以延長結構自振時間，降低上部結構地震反應，只有這樣才能保證上部結構安全，進而防止建筑結構少受地震破壞?，F(xiàn)階段，在隔震裝置中，其主要構成部分為橡膠支座和阻尼裝置。隨著科學技術的發(fā)展，隔震技術也得以快速發(fā)展，之所以會取得這樣的成就主要在于其性能良好[1]。一般來講，主要是由于其具有以下特點：第一，可以有效減輕地震反應。應用隔震技術的建筑，在強震作用下，所表現(xiàn)出來的地震反應最高為傳統(tǒng)地震反應的1/6，最低僅為1/3。第二，具有良好的抗震形態(tài)。其原因在于隔震層可以降低地基地震力，也就是在即便受到強烈地震，其上部結構也能夠處于彈性工作狀態(tài)職工，這樣不僅可以保證結構形態(tài)良好，還可以保護室內(nèi)人員生命安全。第三，造價合理。據(jù)權威部門估計，將隔震裝置應用到建筑中，所需投入成本減少，僅為總體造價的5%。

2 將隔震技術應用到核電工程中的意義

為保證核電工程安全可靠，也為隔震技術在核電工程中的應用帶來了一些挑戰(zhàn)，但同時也帶來了發(fā)展機遇。將隔震技術應用到核電工程中的意義主要表現(xiàn)在以下幾點：

第一，提高了核電工程安全性。在隔震技術被應用以后，可以明顯減小上傳地震力，使得核電工程所受到的地震力明顯減少，核電工程也不會再受到影響。通過這樣的方式可以使核電工程更加安全。

第二，促使管道與組件的設計實現(xiàn)去耦化。將隔震技術應用到核電工程中，可以使廠房設計更加簡化，同時也可以將地震力逐漸弱化，防止各個結構與部件之間發(fā)生耦合的情況，這對實現(xiàn)核電工程標準化具有，減少核電成本具有重要作用。

第三，能夠為高烈度地區(qū)核電工程建設提供合適的解決方案。通過這樣的方式可以減少地震給高烈度地區(qū)核電工程所帶來的不利影響，但在將隔震技術應用到該地區(qū)的過程中，需要投出大量資金，且還有很多技術性難題有待解決。

第四，有利于減少抗震設計中所存在的不確定因素。將隔震技術應用到核電工程中可以有效減少抗震設計中的不利因素。如美國在建設核電廠的過程中就對地震危險性進行了研究，了解到高頻段譜值比原有譜值要高一些，不僅在美國核電工程建設中有這樣的發(fā)現(xiàn)，在我國的核電工程建設中也要這樣的情況，盡管并不了解高頻分量給建筑結構所帶來的影響，但在隔震技術被應用以后，卻可以將這一問題徹底解決[2]。

3 核電工程應用隔震技術的應用研究

雖然隔震技術早已經(jīng)被提出，但隔震技術在核電廠中的應用卻不多，現(xiàn)階段，真正投入建設且正式運行的帶有隔震技術的核電工程只有兩個，共有六個壓水反應堆，這兩個核電工程分別位于法國與南非。

對于法國的Cruas核電工程來說，最早建設在上世紀七十年代末期，屬于世界第一個擁有隔震技術的核電工程。Cruas核電廠正式投入使用是在1984年，在該核電廠投入使用以后，法國的供電能力也明顯增強，極大的滿足了人們的用電需求。在冷卻中主要依靠羅納河水，共有四座壓水反應堆，均為900兆瓦，且在不同的反應堆上安裝1800個隔震墊，所有隔震墊的材質(zhì)都為橡膠，尺寸也完全相同[3]。在隔震技術被應用到核電工程以后，即便該地區(qū)發(fā)生地震，核電工程也不會受到較大影響。其實，將隔震技術應用到核電工程中，主要是為了將地震活動較低地區(qū)的反應堆設計應用到地震活動較為頻繁的地區(qū)[4]。

而南非的核電廠是整個非洲大陸地區(qū)獨有的核電廠，其建設情況與法國Cruas核電廠十分相似，原因也相同，同樣應用了隔震技術，但南非的核電廠也有一些內(nèi)容與法國的Cruas核電廠并不相同，如只有兩個反應堆，共有2000個橡膠墊，尺寸也不同于法國Cruas核電廠。同時，南非的核電廠在應用隔震墊塊的過程中，主要是在上下兩側(cè)，且安裝了滑動面，其上表面主要構成材料為經(jīng)過拋光的不銹鋼，而下表面則是鉛與銅合金板。在上下層出現(xiàn)滑動以后，就可以將力傳遞給反應堆中的壓力容器中，這樣側(cè)向力就不會超越滑動界面而產(chǎn)生摩擦力。

在使用一定時間以后，現(xiàn)有隔震墊逐漸表現(xiàn)出難以使用核反應堆的情況，且不能在核反應堆相關設施中使用。通過研究發(fā)現(xiàn)，這主要與隔震墊材質(zhì)與性能有關，如對于法國的Cruas核電廠來說，其隔震墊的材質(zhì)為合成氯丁橡膠，很容易出現(xiàn)老化的情況，且隨著時間延長，橡膠也會逐漸硬化，降低了隔震墊原有性能。通常的問題也出現(xiàn)在了南非核電廠中，由于南非核電廠所使用的隔震墊為雙金屬界面，在使用一段時間以后就出現(xiàn)了機械性能較差的情況，所以就需要及時更換。

因受壓水型反應堆外部結構過于堅硬、剛性較強等因素的影響，使得隔震技術在核電工程中的作用難以發(fā)揮出來，為改變這種情況，新型反應堆結構被研制出來，典型代表有4S小型反應堆、IRIS反應堆等，在這些反應堆中不僅有水冷式塔，還融入了隔震技術，由于隔震技術的應用，還有效弱化了地震反應給核電廠所帶來的不利影響，在降低了地震荷載的同時，也保證了核電工程安全性[5]。隨著科技的發(fā)展，發(fā)達國家也加大了對隔震技術的研究，并根據(jù)核電廠實際情況研究了反應堆，如美國與日本就對4S小型反應堆進行了共同研究，所應用的隔震墊材質(zhì)為鉛芯橡膠，在其水平方向上自振頻率也達到了0.5Hz左右，但該技術依然處于研究階段，還沒有真正投入使用。而對于IRIS反應堆的研究也是由美國與日本兩國帶頭研究，但卻是多國一同合作的產(chǎn)物，此項研究也正處于不斷發(fā)展階段。

4 結論

通過以上研究得知，隔震技術已經(jīng)成為現(xiàn)代核電工程建設中不可缺少的內(nèi)容，核電工程建設需要投入大量資金，建成后可以造福于社會，但如果因地震給核電工程造成損害，由此而來的損失將無法估計，然而，在隔震技術應用到核電工程的過程中還存在一些不足，這就需要聯(lián)系實際情況做好進一步研究工作，加大隔震技術在核電工程建設中的應用，減少地震所帶來的不利影響，保護國家與人民生命財產(chǎn)不受損失。

參考文獻

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[4]吳應雄，盧夢超，吳小清. 基于價值工程的建筑應用隔震技術決策分析[J]. 土木工程與管理學報，2015，03：16-21.

[5]呂軍水. 國內(nèi)外隔震技術研究進展及其工程應用[J]. 山西建筑，2012，23：21-22.