核电工程应用隔震技术的应用研究

李广辉

摘 要：隔震技术是科技发展到一定阶段的产物，属于结构抗震技术中的一种，将隔震技术应用到工程中，可以有效强化抗震减灾能力，在保证建筑本体结构完整的同时，还可以防止非结构构件及结构内部相关设施出现被破坏的情况。为更好的了解隔震技术的作用，本文将从基底隔震技术基本情况入手，联系将隔震技术应用到核电工程中的意义，重点研究该技术在核电工程中的应用。

关键词：核电工程；隔震技术；应用

对于隔震技术来说，已经相对成熟，被广泛应用于世界各地，有效减少了地震给建筑及其内部物体所造成的损害。核电工程是我国一项十分重要的工程，为保证核电工程安全也需要隔震技术的应用，但在实现这一目标的过程中还存在一些困难，容易受到很多限制，然而，将隔震技术应用到核电工程中却可以提高工程稳定性与安全性，因此，有必要研究隔震技术在核电工程中的应用情况。

1 基底隔震技术概述

所谓的基底隔震就是在结构底部和基础面之间设计一定的隔震装置，以便更好的承担起结构竖向荷载，由于其侧向刚度较低，可以延长结构自振时间，降低上部结构地震反应，只有这样才能保证上部结构安全，进而防止建筑结构少受地震破坏。现阶段，在隔震装置中，其主要构成部分为橡胶支座和阻尼装置。随着科学技术的发展，隔震技术也得以快速发展，之所以会取得这样的成就主要在于其性能良好[1]。一般来讲，主要是由于其具有以下特点：第一，可以有效减轻地震反应。应用隔震技术的建筑，在强震作用下，所表现出来的地震反应最高为传统地震反应的1/6，最低仅为1/3。第二，具有良好的抗震形态。其原因在于隔震层可以降低地基地震力，也就是在即便受到强烈地震，其上部结构也能够处于弹性工作状态职工，这样不仅可以保证结构形态良好，还可以保护室内人员生命安全。第三，造价合理。据权威部门估计，将隔震装置应用到建筑中，所需投入成本减少，仅为总体造价的5%。

2 将隔震技术应用到核电工程中的意义

为保证核电工程安全可靠，也为隔震技术在核电工程中的应用带来了一些挑战，但同时也带来了发展机遇。将隔震技术应用到核电工程中的意义主要表现在以下几点：

第一，提高了核电工程安全性。在隔震技术被应用以后，可以明显减小上传地震力，使得核电工程所受到的地震力明显减少，核电工程也不会再受到影响。通过这样的方式可以使核电工程更加安全。

第二，促使管道与组件的设计实现去耦化。将隔震技术应用到核电工程中，可以使厂房设计更加简化，同时也可以将地震力逐渐弱化，防止各个结构与部件之间发生耦合的情况，这对实现核电工程标准化具有，减少核电成本具有重要作用。

第三，能够为高烈度地区核电工程建设提供合适的解决方案。通过这样的方式可以减少地震给高烈度地区核电工程所带来的不利影响，但在将隔震技术应用到该地区的过程中，需要投出大量资金，且还有很多技术性难题有待解决。

第四，有利于减少抗震设计中所存在的不确定因素。将隔震技术应用到核电工程中可以有效减少抗震设计中的不利因素。如美国在建设核电厂的过程中就对地震危险性进行了研究，了解到高频段谱值比原有谱值要高一些，不仅在美国核电工程建设中有这样的发现，在我国的核电工程建设中也要这样的情况，尽管并不了解高频分量给建筑结构所带来的影响，但在隔震技术被应用以后，却可以将这一问题彻底解决[2]。

3 核电工程应用隔震技术的应用研究

虽然隔震技术早已经被提出，但隔震技术在核电厂中的应用却不多，现阶段，真正投入建设且正式运行的带有隔震技术的核电工程只有两个，共有六个压水反应堆，这两个核电工程分别位于法国与南非。

对于法国的Cruas核电工程来说，最早建设在上世纪七十年代末期，属于世界第一个拥有隔震技术的核电工程。Cruas核电厂正式投入使用是在1984年，在该核电厂投入使用以后，法国的供电能力也明显增强，极大的满足了人们的用电需求。在冷却中主要依靠罗纳河水，共有四座压水反应堆，均为900兆瓦，且在不同的反应堆上安装1800个隔震垫，所有隔震垫的材质都为橡胶，尺寸也完全相同[3]。在隔震技术被应用到核电工程以后，即便该地区发生地震，核电工程也不会受到较大影响。其实，将隔震技术应用到核电工程中，主要是为了将地震活动较低地区的反应堆设计应用到地震活动较为频繁的地区[4]。

而南非的核电厂是整个非洲大陆地区独有的核电厂，其建设情况与法国Cruas核电厂十分相似，原因也相同，同样应用了隔震技术，但南非的核电厂也有一些内容与法国的Cruas核电厂并不相同，如只有两个反应堆，共有2000个橡胶垫，尺寸也不同于法国Cruas核电厂。同时，南非的核电厂在应用隔震垫块的过程中，主要是在上下两侧，且安装了滑动面，其上表面主要构成材料为经过抛光的不锈钢，而下表面则是铅与铜合金板。在上下层出现滑动以后，就可以将力传递给反应堆中的压力容器中，这样侧向力就不会超越滑动界面而产生摩擦力。

在使用一定时间以后，现有隔震垫逐渐表现出难以使用核反应堆的情况，且不能在核反应堆相关设施中使用。通过研究发现，这主要与隔震垫材质与性能有关，如对于法国的Cruas核电厂来说，其隔震垫的材质为合成氯丁橡胶，很容易出现老化的情况，且随着时间延长，橡胶也会逐渐硬化，降低了隔震垫原有性能。通常的问题也出现在了南非核电厂中，由于南非核电厂所使用的隔震垫为双金属界面，在使用一段时间以后就出现了机械性能较差的情况，所以就需要及时更换。

因受压水型反应堆外部结构过于坚硬、刚性较强等因素的影响，使得隔震技术在核电工程中的作用难以发挥出来，为改变这种情况，新型反应堆结构被研制出来，典型代表有4S小型反应堆、IRIS反应堆等，在这些反应堆中不仅有水冷式塔，还融入了隔震技术，由于隔震技术的应用，还有效弱化了地震反应给核电厂所带来的不利影响，在降低了地震荷载的同时，也保证了核电工程安全性[5]。随着科技的发展，发达国家也加大了对隔震技术的研究，并根据核电厂实际情况研究了反应堆，如美国与日本就对4S小型反应堆进行了共同研究，所应用的隔震垫材质为铅芯橡胶，在其水平方向上自振频率也达到了0.5Hz左右，但该技术依然处于研究阶段，还没有真正投入使用。而对于IRIS反应堆的研究也是由美国与日本两国带头研究，但却是多国一同合作的产物，此项研究也正处于不断发展阶段。

4 结论

通过以上研究得知，隔震技术已经成为现代核电工程建设中不可缺少的内容，核电工程建设需要投入大量资金，建成后可以造福于社会，但如果因地震给核电工程造成损害，由此而来的损失将无法估计，然而，在隔震技术应用到核电工程的过程中还存在一些不足，这就需要联系实际情况做好进一步研究工作，加大隔震技术在核电工程建设中的应用，减少地震所带来的不利影响，保护国家与人民生命财产不受损失。

参考文献

[1]莊初立，张永山，汪大洋，魏陆顺，韩启浩. 核电站结构隔震研究进展[J]. 华南地震，2014，02：25-33.

[2]李忠诚，张涛，许波涛. 基底隔震技术用于核电厂厂房的问题研究[J]. 核动力工程，2014，04：21-26.

[3]董更兰. 谈建筑隔震技术在民用建筑工程中的應用[J]. 山西建筑，2015，08：54-55.

[4]吴应雄，卢梦超，吴小清. 基于价值工程的建筑应用隔震技术决策分析[J]. 土木工程与管理学报，2015，03：16-21.

[5]吕军水. 国内外隔震技术研究进展及其工程应用[J]. 山西建筑，2012，23：21-22.