核電工程應用隔震技術的應用研究

李廣輝

摘 要：隔震技術是科技發展到一定階段的產物，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部相關設施出現被破壞的情況。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。現階段，在隔震裝置中，其主要構成部分為橡膠支座和阻尼裝置。隨著科學技術的發展，隔震技術也得以快速發展，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，所表現出來的地震反應最高為傳統地震反應的1/6，最低僅為1/3。第二，具有良好的抗震形態。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職工，這樣不僅可以保證結構形態良好，還可以保護室內人員生命安全。第三，造價合理。據權威部門估計，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，但同時也帶來了發展機遇。將隔震技術應用到核電工程中的意義主要表現在以下幾點：

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生耦合的情況，這對實現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現，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被提出，但隔震技術在核電廠中的應用卻不多，現階段，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，即便該地區發生地震，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的反應堆設計應用到地震活動較為頻繁的地區[4]。

而南非的核電廠是整個非洲大陸地區獨有的核電廠，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，且安裝了滑動面，其上表面主要構成材料為經過拋光的不銹鋼，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，這樣側向力就不會超越滑動界面而產生摩擦力。

在使用一定時間以后，現有隔震墊逐漸表現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。通過研究發現，這主要與隔震墊材質與性能有關，如對于法國的Cruas核電廠來說，其隔震墊的材質為合成氯丁橡膠，很容易出現老化的情況，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]。隨著科技的發展，發達國家也加大了對隔震技術的研究，并根據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物，此項研究也正處于不斷發展階段。

4 結論

通過以上研究得知，隔震技術已經成為現代核電工程建設中不可缺少的內容，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不受損失。

參考文獻

[1]莊初立，張永山，汪大洋，魏陸順，韓啟浩. 核電站結構隔震研究進展[J]. 華南地震，2014，02：25-33.

[2]李忠誠，張濤，許波濤. 基底隔震技術用于核電廠廠房的問題研究[J]. 核動力工程，2014，04：21-26.

[3]董更蘭. 談建筑隔震技術在民用建筑工程中的應用[J]. 山西建筑，2015，08：54-55.

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