Атомные электростанции и риски землетрясений: уроки, извлеченные из 50 лет сейсмического анализа

Подробный разбор по теме в нашем закрытом телеграмм канале ВЭД Логика. В чате можно задать вопрос, посоветоваться с экспертами, поделиться новостью.

Экстремальные нагрузки и структурный риск

Атомная промышленность обеспечивает 10% мировой энергетики и, являясь вторым по величине продуктом неископаемого топлива после гидроэнергетики, является ключевым компонентом перехода к более чистому и безопасному энергетическому будущему. Одним из важнейших аспектов обоснования ядерной безопасности является сейсмическая безопасность. Сейсмический анализ проводится для оценки потенциального воздействия землетрясений на системы, конструкции и компоненты безопасности атомной электростанции. В этом анализе учитываются сейсмические опасности, характерные для конкретного объекта, включая характеристики движения грунта, линии разломов и исторические данные о землетрясениях. Требования к проектированию основаны на консервативных оценках потенциальных сейсмических событий для обеспечения адекватных запасов безопасности. Разрабатывая методологии, которые используются до сих пор, ABS Group уже более 50 лет поддерживает сектор атомной энергетики в достижении высоких показателей сейсмической безопасности.

Однако существует несколько распространенных заблуждений относительно управления сейсмическими опасностями в атомной промышленности, которые могут привести к недопониманию или дезинформации. Давайте рассмотрим некоторые из этих заблуждений.

Миф №1 – Все атомные электростанции подвергаются одинаковому риску сейсмической опасности

Первое заблуждение состоит в том, что все атомные электростанции подвергаются одинаковому риску сейсмической опасности. В действительности уровень сейсмической опасности варьируется в зависимости от местоположения АЭС. Оценка сейсмической опасности зависит от конкретного объекта и учитывает такие факторы, как близость к активным линиям разломов, характеристики движения грунта и исторические данные о землетрясениях. Даже в Великобритании, где сейсмичность относительно низкая по сравнению с другими частями мира, для каждой электростанции действуют уникальные правила, основанные на ее конкретном местоположении.

Из Центра знаний Повышение сейсмостойкости: оценка, проектирование и модернизация

Миф №2. Анализ и расчеты — единственный способ доказать сейсмостойкость

Расширенный анализ и расчеты являются обычным явлением при инженерном проектировании и независимых оценках. Однако, когда дело доходит до сейсмической квалификации машин и оборудования, опыт может иметь большое значение для принятия решения о том, выдержит ли что-либо нагрузку от землетрясения. Уже более 30 лет ABS Group использует методологию Seismic Walkdown, разработку которой мы поддерживали, для оценки того, могут ли механические установки и оборудование выдерживать сейсмические нагрузки.

Методика сейсмического обследования была впервые разработана для химических и ядерных объектов в начале 1980-х годов с целью создания практичной, надежной и экономически эффективной альтернативы более строгой сейсмической квалификации оборудования, проводимой посредством испытаний или анализа. Важнейшим компонентом сейсмического обследования является рассмотрение установок и оборудования в их текущем состоянии и местонахождении. Это важно, поскольку учитываются любые отклонения от концепции, дизайна или установочных чертежей или ссылок, а также оценивается истинное состояние, включая деградацию материала и повреждение. Кроме того, сейсмический обход позволяет выявить потенциальные проблемы сейсмического взаимодействия со стороны соседних заводов и оборудования, которые нельзя считать удовлетворенными с помощью настольной оценки.

Хотя методология обхода может быть относительно простым процессом для механических установок и оборудования, она может иметь несколько иную функцию для зданий и критически важных конструкций. При понимании воздействия нагрузки на здания обходы позволяют инженерам оценить состояние здания на месте, что впоследствии может быть использовано в качестве основы для расширенного анализа и расчетов.

Миф №3 – Жесткость предотвратит падение конструкции

Землетрясения вызывают сложные и динамичные движения грунта, которые могут вызвать значительные сотрясения и деформации зданий и сооружений. Жесткое структурное крепление может ограничить способность структурных компонентов перемещаться и деформироваться независимо, что приводит к увеличению концентрации напряжений в соединениях. Отсутствие гибкости может привести к передаче более высоких сил и моментов на элементы конструкции, что потенциально может привести к повреждению или отказу конструкции.

С другой стороны, введение гибкости позволяет рассеивать энергию, созданную в результате события, по всей конструкции, уменьшая приложенные силы. Таким образом, хотя жесткость и позволяет создавать более прочные конструкции, они могут быть не такими эффективными, как те, которые предназначены для смещения во время сейсмического события.

<х2>Миф № 4. Достаточно аттестовать критически важное для безопасности оборудование

Более целостная оценка сейсмической безопасности включает рассмотрение окружающей среды и побочных эффектов. Во время землетрясения оборудование и окружающие объекты могут испытывать динамические взаимодействия из-за движения грунта, что приводит к относительным перемещениям, ударам и столкновениям. Эти взаимодействия могут повлиять на производительность и целостность оборудования, а также окружающих объектов. Например, если объект, находящийся в непосредственной близости от оборудования, испытывает чрезмерное движение или удар, это может привести к повреждению оборудования или помешать его правильной работе.

Учитывая, что объекты вокруг оборудования также могут помочь выявить потенциальные риски и уязвимости, связанные с сейсмическими событиями, эту информацию можно использовать для разработки соответствующих мер по смягчению последствий, таких как перемещение или усиление близлежащих объектов, чтобы уменьшить вероятность повреждения или выхода из строя оборудования. Принимая во внимание объекты вокруг оборудования, можно лучше понять и эффективно управлять общим сейсмическим риском для объекта.

Миф №5 – Снятие нагрузки не повлияет на сейсмостойкость

Сейсмическая квалификация обычно основана на динамической реакции здания или оборудования во время землетрясения. На динамическую реакцию влияют масса, жесткость и характеристики демпфирования здания и его компонентов. Когда груз перемещается внутри здания, он может изменить распределение массы и жесткости, изменяя динамическую реакцию здания. Это потенциально может повлиять на работоспособность и целостность здания и его компонентов во время землетрясения, поскольку нагрузка может создать дополнительные силы, напряжения и деформации, которые не были учтены в первоначальной сейсмической квалификации. Поэтому любые изменения в распределении нагрузки внутри здания могут повлиять на сейсмостойкость и требуют тщательной оценки.

Перемещение или снятие груза внутри здания также может повлиять на взаимодействие с конструктивными элементами, такими как стены, полы и колонны. Конструктивные элементы проектируются так, чтобы выдерживать ожидаемые нагрузки с учетом исходной конфигурации и расположения нагрузок в здании. Когда нагрузка перемещается или снимается, она может создавать различные нагрузки на элементы конструкции, потенциально превышающие их расчетные пределы. Это может привести к увеличению напряжений и деформаций конструктивных элементов, что приведет к структурному повреждению или выходу из строя, а также ухудшит сейсмические характеристики здания и его компонентов.

Группа ABS: Ваши эксперты по сейсморазведке

Управление сейсмической опасностью в атомной отрасли является сложной задачей, в которой трудно ориентироваться, поскольку это строго регулируемый процесс. Атомные электростанции спроектированы и построены так, чтобы противостоять широкому спектру опасностей, включая землетрясения, и для предотвращения выброса радиоактивных материалов предусмотрены многочисленные уровни безопасности. Сейсмическая опасность тщательно учитывается в процессе проектирования атомных электростанций, и для обеспечения безопасности проводятся оценки на конкретной площадке.

Сейсмический риск различен для каждого объекта, даже в странах с низким уровнем риска, таких как Великобритания, каждый объект имеет свой уровень риска, который необходимо учитывать. Этот риск можно проанализировать с помощью расширенного технического анализа и расчетов, а также с помощью опытного персонала, следуя рекомендациям, изложенным в руководстве SQUG GIP.  Наш опыт в этой области неоценим: он часто учит наших клиентов тому, что более гибкая конструкция может обеспечить лучший общий результат при снижении этого риска, а также тому, какое значение окружающая среда может сыграть в результате оценки. При оценке сейсмического риска важно придерживаться целостного подхода и помнить, что это непрерывный процесс, который необходимо пересматривать всякий раз, когда вносятся изменения в функцию здания и если оборудование перемещается/удаляется/добавляется.

За десятилетия компания ABS Group провела сейсмическую аттестацию сотен конструкций, установок и оборудования для атомной энергетики, и наша команда высококвалифицированных инженеров-строителей и инженеров-строителей готова оказать инженерную поддержку независимо от того, насколько велика или мала проблема.