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中國實驗快堆(CEFR)鈉工藝間內(nèi)因鈉泄漏引起鈉火時，房間內(nèi)壓增大，可能影響事故房間的結構完整性，從而影響相應的安全重要物項的安全功能。該問題是核安全局關注的PSAR的遺留問題之一。本文根據(jù)工程要求，對具有代表性的309#及813#房間結構的強度進行計算分析。計算程序為有限元分析程序ANSYS。
1) 309#是一回路放射性鈉火的典型房間，是堆外鈉系統(tǒng)眾多管道的交叉處；813#是二回路非放射性鈉火的典型房間，為二回路主泵裝置間。兩房間內(nèi)管道及泵內(nèi)鈉泄漏發(fā)生鈉火的概率較大。
2)根據(jù)已有的事故分析結果，發(fā)生鈉火內(nèi)壓增大后，兩房間的氣體壓力較高。
3)對于房間結構的考慮。將房間墻壁當作板處理，根據(jù)板殼力學，板的長寬比與發(fā)生在板中心處的最大撓度成正比。因此，選取房間長寬高中其中一個尺寸比另外兩個大許多的，這種結構比較危險。309#為南北走向長型走廊，813#的立面墻高度值較大。
混凝土結構設計規(guī)范為GB50010-2002。
根據(jù)上述結構參數(shù)，墻體08035(813#)與墻體0319 (309#)的結構強度較低，因此，僅選取這兩面墻進行強度分析。
鋼筋混凝土有限元模型根據(jù)鋼筋的處理方式主要分為3種：整體式、分離式和組合式模型。常用的為整體式和分離式。整體式有限元模型采用Solid65單元，它將鋼筋彌散于整個單元中，將加筋混凝土視為連續(xù)均勻材料。分離式模型一般采用Solid65與Link8或Solid65與Pipe16的組合方式，Link 8與Pipe 16可用來模擬鋼筋，Solid65模擬混凝土，鋼筋和混凝土共用節(jié)點。整體式方法建模簡單，分析效率高，能夠得到準確的位移結果，但得到的應力值卻不夠準確。所以，選取分離式方法進行建模，能夠得到準確的應力結果。
采用分離式模型中的Solid65與Pipe16的組合單元。Solid65單元是ANSYS單元庫中提供的用于模擬鋼筋混凝土的單元。此單元最重要在于其對材料非線性的處理。其可模擬混凝土的開裂(3個正交方向)、壓碎、塑性變形。
鋼筋單元的模擬采用ANSYS單元庫中的Pipe16單元，Pipe16單元能承受拉應力、壓應力以及Link8單元不能承受的彎曲及扭轉，其實體模型可進行拉伸、壓縮、塑性變形分析。
邊界條件的模擬有四邊簡支與四邊固定兩種，真實情況介于兩者之間。
選取四邊簡支模擬邊界條件原因如下：
1)國內(nèi)同行專家的經(jīng)驗；
2)四邊簡支處理邊界條件更加保守。
對813#房間08035墻舉例分析，對四邊簡支與四邊固定模擬邊界條件的應力結果進行比較，施加載荷均為均布壓力荷載0.018 MPa。四邊簡支最大拉應力為1.40 MPa；四邊固定最大拉應力為0.49 Mpa。
在事故工況下鈉泄漏量為10%時，按最大相對內(nèi)壓施加均布荷載。施加載荷：309 #，813#房間最大相對內(nèi)壓分別為0.006，0.018 Mpa。
對于一般要求不出現(xiàn)裂縫的構件，構件受拉混凝土拉應力不應大于混凝土抗拉強度標準值，安全系數(shù)不應小于1.0，本文取1.0。
混凝土的最大拉應力出現(xiàn)在墻外層的中心位置，由于快堆房間的墻壁較厚，房間內(nèi)部溫度的升高對發(fā)生在墻外層的最大拉應力無太大影響，可忽略溫度的作用。
按混凝土結構設計規(guī)范GB 50010-2002，發(fā)生鈉火房間內(nèi)壓增大時，兩房間的設計強度均滿足要求。在小撓度及線彈性范圍內(nèi)，最大拉應力與所受壓力呈線性關系，求得813#和309#房間能承受的最大內(nèi)壓分別為0.0258和0.0709 Mpa。
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