2021:17 Inverkan från undergrund och bränslebassänger vid jordbävningsanalyser på svenska kokvattenreaktorer

SSM perspektiv

Bakgrund

Vattnet i en bassäng, såsom bränsle- och kondensationsbassänger i kärnkraftsreaktorer, har en stor inverkan på strukturens verkningssätt när en sådan konstruktion blir utsatt för seismiska laster. Vattnet bidrar med en ökad massa som sänker strukturens egenfrekvenser och dessutom ger det upphov till hydrostatiskt och hydrodynamiskt tryck på bassängens väggar på grund av vågutbredningen i fuiden. Det fnns ett antal olika metoder för analys av interaktionen mellan fuid och konstruktion, s.k. FSI (Fluid Structure Interaction). Det fnns även studier som belyser skillnaderna mellan de olika FSI-metoderna. Den jordbävning som används vid kärntekniska tillämpningar i Sverige, s.k. svensk jordbävning, karakteriseras av högfrekvent innehåll. Vid den sortens jordbävningar är vattnets bidrag till inducerade spänningar i strukturen större än jordbävningar med huvudsakligen lågfrekvent innehåll.

Syfte

Syftet med projektet har varit att bl.a. studera kärnbränsle- och kondensationsbassängernas inverkan på reaktorinneslutningen till en kokvattenreaktor utsatt för jordbävningslast samt undersöka de spänningar och deformationer som uppstår i strukturen vid en sådan last genom tillämpning och jämförelse av beprövade analysmetoder.

Resultat

Genomförda analyser och undersökningar i projektet visar bland annat att

  • bränsle- och kondensationsbassängerna har stor inverkan på reaktorinneslutningens dynamiska beteende,
  • berggrunden har relativt stor inverkan på strukturens dynamiska respons, även i fall där den inte behöver beaktas,
  • val av sätt att bestämma dämpning har också stor inverkan på strukturens dynamiska beteende, och
  • simuleringar med responsspektrumanalys är begränsande då inga icke-linjära materialegenskaper och randvillkor kan användas vilket är problematiskt vid simuleringar i brottgränstillstånd.

Slutsatser

Ytterligare studier behövs inom aktuellt område. Det handlar bl.a. om utveckling av metod för val dämpning och dämpningsparametrar, fortsatt undersökning av bergets inverkan på strukturen samt vidare undersökning av den s.k. uthållighetsanalysen vid bestämning av den verkliga beständigheten i brottgränstillståndet hos kärntekniska byggnadsstrukturer.