核爆聚变电站洞壁防护结构的设计及其动力学响应
随着自然资源的逐渐枯竭以及人类对能源需求的不断增加，科研人员提出了利用核爆聚变电站发电来解决人类未来能源危机。核爆聚变电站是由爆洞、发电厂、核装置生产厂和核燃料回收处理厂四部分组成，其中爆洞的洞壁防护结构是其一个重要组成部分，为了能使爆洞长时间安全运行，要求洞壁防护结构能经受约105次核爆炸冲击。因此为了满足核爆聚变电站的建造要求，爆洞洞壁防护结构的结构设计和材料的选材研究就显得非常重要。故本文主要通过理论分析和数值模拟的方法对爆洞洞壁防护结构及其组成部分进行动力学响应研究。
本研究主要内容包括：⑴分析了冲击波峰值超压公式、正压作用时间τ+和冲击波传播系数ω，最终得到冲击波超压传播规律，通过对比分析表明，新公式比现有公式更加适合求解核爆聚变电站发电时产生的冲击波峰值超压。⑵利用动力学有限元软件LS-DYNA对核爆聚变电站洞壁进行数值模拟，计算工况考虑了洞径的大小以及洞壁的材料和尺寸等因素，并将各工况的计算结果进行对比分析，计算结果给出了适合核爆聚变电站洞壁防护结构选材和设计的参数依据。⑶通过理论分析确定了不同缓冲元件的尺寸及材料参数，利用动力学有限元软件对不同缓冲元件在相同含钢量和结构尺寸条件下进行较为详细地对比分析，计算工况考虑了空腔半径和安放位置等因素下对缓冲元件结构特性的影响，并给出适合爆洞洞壁防护结构的缓冲元件结构形式。⑷提出了缓冲元件在洞壁防护结构中的三种不同组合形式，并利用动力学有限元软件对其进行动力学分析，计算工况中还考虑了缓冲元件两端钢板数量等因素，通过对结果分析后给出适合爆洞洞壁防护结构的缓冲元件组合形式。⑸通过综合分析后提出了洞壁防护结构的尺寸设计，并利用动力学有限元软件对其在多次核爆条件下的动力学响应进行分析，计算工况考虑了混凝土强度、缓冲元件组合形式等因素，通过对比分析后给出了适合爆洞洞壁防护结构的材料、结构设计以及缓冲元件的组合形式。
核能电站;防爆结构;冲击荷载;结构动力学
西南科技大学
硕士
结构工程
陶俊林
2012
中文
TU352.130.2;TU311.2
92
2012-12-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）