堆坑中子屏蔽装置应力分析研究.pdf

核动力工程 20 06年10月 NuclearPowerEngineeringOct．2006 堆坑中子屏蔽装置应力分析 李晓轩，文静，李海龙 (中国原子能科学研究院快堆工程部，北京，102413) 摘要：中国实验快堆堆坑中子屏蔽装置属于安全三级抗震I类设备。堆坑中子屏蔽装置共包括63块中子 屏蔽块，由挡板固定，围绕堆容器堆砌成100。弧形面。整个装置中屏蔽块与屏蔽块、屏蔽块与固定筋板板 间紧密接触，没有其他连接。由予接触面太多，采用有限元程序直接进行接触分析将非常困难。本文根据工 程要求，综合考虑装置的固定方式和边界条件，采用等效静力法进行抗震分析，结果证明该方法是有效的。 关键词：堆坑中子屏蔽；边界条件；等效静力法；抗震分析 1 引 言 力由自身承受，装置中筋板和挡板限制屏蔽块的 由于安装问题，堆坑中子屏蔽装置经过了一 水平位移，所以分析时只考虑水平地震载荷。筋 次设计修改，修改后的结构与最初的结构已完全 板和挡板承受弯矩和剪切力作用，其危险位置在 不同。初始的装置有6大屏蔽块通过螺栓连接组 焊接位置处，此处结构强度达到要求，则堆坑中 成1000弧形截面，通过螺栓将该装置固定在堆子屏蔽装置的结构是安全的。由于接触面太多。 坑腹面。修改后的结构包括63块中子屏蔽块，由 采用有限元程序直接进行接触分析将非常困难。 筋板固定，是一种堆砌的结构。本文根据工程要 根据工程要求，综合考虑装置的固定方式和 求，综合考虑装置的固定方式和边界条件，采用 边界条件，采用等效静力法进行抗震分析。 的等效静力法进行抗震分析，按照ASME规范3．1挡板的计算 ND分卷进行了应力评定。 计算时考虑单侧受力和两侧同时受力(图2)。 2结构及材料 堆坑中子屏蔽装置共包括63块中子屏蔽块， 由筋板固定，围绕堆容器堆砌成1000弧形面。 在高度方向上分成7层，每层有6块焊接在堆坑 腹面的筋板，沿径向紧密排列的屏蔽块夹在两筋 板间。两筋板间的屏蔽块进行了简单焊接。筋板 上在靠近容器一侧焊有挡板，限制屏蔽块的径向 位移。堆坑中子屏蔽装置的结构如图l所示。 采用的钢板为20(3。屏蔽块中的蛇纹石混凝 土固态时的密度2300 kg／m3。焊缝系数取0．8。常 温下20(3碳钢板的材料特性：密度为7900 饲翼 kg／ma， 弹性模量为196 GPa，泊松比为0．28，抗拉强度删臣 Su_-400 MPa。 MPa，屈服强度Sy-=245 20G碳钢板的许用应力Sin=rain(0．67Sy， 0．25Su)=100MPa。 3计算方法及计算模型 堆坑中子屏蔽装置为堆砌结构，屏蔽块的重 图1堆坑中子屏蔽装置示意图 李晓轩等：堆坑中子屏蔽装置应力分析 233 澈步 a实际结构 b计算模型 a实际结构 b计算模型 图2挡板h-39方法示意图 图4外侧筋板计算方法示意图 载荷大小按等效静力法相关规定选取，作用位置 距离筋板A6=o．5b。评定位置为挡板与筋板焊接 处。 挡板在没有受力时与屏蔽块完全接触，受力 后产生变形，只有筋板附近一小段区域承受载荷 作用。计算时将载荷作用于o．56，使焊接部位的 承受的弯矩较大，结果是保守的。 3．2筋板的计