Расчет верхнего блока и приводов СУЗ в программном комплексе APM WinMachine

Приводы СУЗВерхний блок и приводы СУЗ

В данном разделе приведены результаты расчета на сейсмостойкость верхнего блока и приводов СУЗ типа ШЭМ-М.

В верхнем блоке (ВБ) реактора ВВЭР-1000 располагаются СУЗ, рабочим органом (РО) которого являются поглощающие стержни системы управления и защиты (ПС СУЗ), предназначенные для быстрого прекращения ядерной реакции в активной зоне, поддержки мощности реактора на заданном уровне и ее переход с одного уровня на другой.

Конструктивно верхний блок состоит из траверсы с дистанцирующими решетками, крепящейся на 6-и стойках. Стойки жестко закреплены на корпусе реактора.

Дистанцирующие решетки (и верхние и нижние) представляют собой диафрагмы с отверстиями, в отверстия которых вставляются шаговые электромагнитные (ШЭМ) приводы стержней защиты. С помощью этих приводов происходит управление стержнями защиты (их подъем и опускание).

В аварийном режиме происходит обесточивание устройств ШЭМ, и под действием собственного веса внутренние штанги со стержнями защиты вводятся в активную зону реактора и останавливают ядерную реакцию.

Расчеты на сейсмостойкость выполнялись в соответствии с требованиями ПНАЭ Г-7-002-86, «Нормы расчёта на прочность оборудования и трубопроводов атомных энергетических установок».

Так же при выполнении работы учитывались рекомендации, приведенные в следующих документах МАГАТЭ:

  • «Seismic Design and Qualification for Nuclear Power Plants» Safety Standards Series №NS-G-1.6, IAEA, Vienna. 2003;
  • «Evaluation of Seismic Safety for Existing Nuclear Installation» Safety Standards Series №NS-G-2.13, IAEA, Vienna, 2009;
  • «Seismic Evaluation of Existing Nuclear Power Plants», Safety Reports Series № 28, IAEA, Vienna, 2003.

На основании рекомендаций перечисленных выше материалов МАГАТЭ анализ сейсмостойкости оборудования и трубопроводов проводится методом граничной сейсмостойкости (МГС).

Расчет проводился в программном продукте APM WinMachine.

Исходные данные

Спектры ответаВ соответствии с рекомендациями МАГАТЭ анализ сейсмостойкости оборудования и трубопроводов АЭС, находящихся в эксплуатации, проводится с использованием метода граничной сейсмостойкости (МГС).

В соответствии с ПНАЭ Г-5-006-87 приводы СУЗ должны рассчитываться на сочетание нагрузок НУЭ и НУЭ+МРЗ.

Нагрузки на элементы ВБ в режиме НУЭ – будут обусловлены действием только силы тяжести, а в режиме НУЭ+МРЗ к ним будет добавлены усилия сейсмического характера.

Оценка сейсмостойкости выполнялась с использованием сейсмического воздействия с максимальным пиковым ускорением 0,12g.

В расчете значение относительного демпфирования принимался 2% относительно критического.

 

Расчетная модель

Схема нагружения расчетной модели верхнего блокаРасчетная модель создавалась на основе чертежей верхнего блока. Верхний блок реактора установлен вертикально, нижней опорой которого служит верхняя крышка реактора. Причем основание стоек к ней приварено, а привод ШЭМ вставляется в специальную втулку, также жестко закрепленную в верхней крышке.Все это говорит о том, что и стойки верхнего блока, и стержни СУЗ имеют опоры в виде заделок, в которых реакции будут не только в виде сил, но и в виде моментов.

Расчётная модель включает в себя все основные элементы ВБ – траверсу, дистанцирующие решетки и стержни ШЭМ. При построении расчётной модели в модуле APM Structure3D для траверсы, дистанцирующих решеток и т.п. использовался конечный элемент «оболочка». Стойки, а также стержни ШЭМ – моделировались с помощью стержневых конечных элементов, типа «балка». Для обеспечения возможности осевого смещения стержней ШЭМ в дистанцирующих решетках использовалось освобождения связей в осевом направлении в общем узле, соединяющие эти стержни с узлами решетки.

Поскольку отверстия в дистанцирующей решетке только направляют стержни СУЗов, позволяя им смещаться в осевом направлении и препятствующие его радиальным перемещениям, то данное обстоятельство должно быть учтено в модели.

 

Результаты расчета

Результаты расчетаРасчет на сейсмические воздействия выполнялся линейно-спектральным методом с учетом разного количества используемых собственных частот по различным направлениям колебаний. Так, например, если при расчете колебаний в плоскостях Х и Y – достаточно было учесть первую 21 собственную форму, то для корректного учета сейсмического воздействия по Z нужно было учесть первые 382 собственные формы, чтобы обеспечить сумму модальных масс по каждому из направлений не менее 90%.

Результаты расчета представлены в виде приведенных напряжений при НУЭ и сочетании НУЭ+МРЗ в элементах верхнего блока с приводами СУЗ с указанием максимальных значений.

 

РасчетыИтоги выполненного проекта

В рамках работы выполнена оценка сейсмостойкости верхнего блока и приводов СУЗ типа ШЭМ-М.

В качестве землетрясения экспертного уровня (ЗЭУ) для выполнения расчетов принималось сейсмическое воздействие с максимальным ускорением на свободной поверхности ZPA = 0.12g.

Выполнена оценка прочности верхнего блока в соответствии с требованиями ПНАЭ Г-7-002-86, которая показала, что все элементы верхнего блока, рассмотренные в данном отчете, удовлетворяют критериям прочности при сочетании нагрузок НУЭ+МРЗ.

На основании выполненных расчетов на сейсмическое воздействие, получены величины граничной сейсмостойкости HCLPF и значения сейсмического запаса.

Минимальное значение уровня граничной сейсмостойкости верхнего блока составляет HCLPF= 0.22g.

Минимальный сейсмический запас равен 89%.

Продукты