Hodnocení seizmické odolnosti prováděná pro české jaderné elektrárny Marek Tengler

Transkript

1 Hodnocení seizmické odolnosti prováděná pro české jaderné elektrárny Marek Tengler Jarní seminář ČNS, CYG, WIN a OBK, Hrotovice 19. dubna, 2012

2 1. Seizmické podmínky postulované pro JE v CZ NÁVRHOVÉ ÚROVNĚ ZEMĚTŘESENÍ MVZ maximální výpočtové zemětřesení, označované někdy jako MDE - Maximum Design Earthquake, nebo SL-2 Earthquake dle IAEA Safety Standards Series No. NS-G-3.3 a NS-G-1.6, jemuž v americké terminologii odpovídá SSE Safe Shutdown Earthquake. PZ projektové zemětřesení, označované někdy jako DE - Design Earthquake, nebo SL-1 Earthquake dle IAEA Safety Standards Series No. NS-G-3.3 a NS-G-1.6, jemuž v americké terminologii odpovídá OBE - Operating Basis Earthquake. Četnost výskytu MVZ je uvažována jednou za 10 4 let, zatímco u PZ je to jednou za 10 2 let. 2

3 1.1 Situace ETE Pro lokalitu ETE, jak je doloženo všemi průzkumy provedenými v 70. až 90. létech v předprojektové a projektové dokumentaci, byly stanoveny a potvrzeny tyto úrovně MVZ a PZ: MVZ = 6 MSK-64 a PZ = 5 MSK-64 Avšak pro seizmické výpočty a pro hodnocení seizmické odolnosti stavebních konstrukcí a technologického zařízení ETE podle doporučení IAEA (NS-G-3.3 a NS-G-1.6), která byla provozovatelem přijata, se jako závazné hodnoty uvažují : MVZ = 7 MSK-64 s PGA (špičkové zrychlení v úrovni terénu) rovným 0,1 g, resp. 0,07 g pro horizontální, resp. vertikální směr PZ = 6 MSK-64 s polovičními hodnotami zrychlení. 3

4 1.2 Situace EDU Při výběru lokalit, navrhování i samotné realizaci JE s reaktory VVER 440 bylo k problematice seizmické odolnosti přistoupeno v souladu s tehdy platnými zákony v bývalé ČSSR a SSSR. Původní seizmický koncept projektu EDU vycházel z ČSN Seismické zatížení staveb. Pro lokalitu EDU byla původně stanovena hodnota intenzity maximálního výpočtového zemětřesení MVZ = 6 MSK-64, která byla pro ověřovací výpočty vzhledem skalnímu podloží korigována v souladu se sovětskou normou VSN na MVZ = 5 MSK-64 a úroveň projektového zemětřesení na PZ = 4 MSK-64. Pro takovou hodnotu intenzity zemětřesení MVZ byly v 80. letech provedeny ověřovací výpočty seizmické odolnosti staveb a komponent, které uvažovanému zatížení vyhověly. Seizmické riziko lokality bylo na základě pozdějších prací v 90. letech přehodnoceno na hodnotu: MVZ = 6,5 MSK-64 a PZ = 6 MSK-64. 4

5 1.2 Situace EDU (pokračování) Dodatečném přehodnocení projektu EDU, jakožto již provozované elektrárny, bylo využito postupu tzv. hraniční seizmické odolnosti. Přičemž se vychází z určitého referenčního zemětřesení, jež se nazývá SME (Seismic Margin Earthquake), resp. RLE (Reference Level Earthquake), které nelze z metodického hlediska zaměňovat s obvyklými návrhovými úrovněmi zemětřesení SL-2 (SSE, MVZ) a SL-1 (OBE, PZ) a které nemusí být shodné s výsledným SME, jímž se vyjadřuje výsledná hraniční seizmická odolnost zpravidla v PGA. RLE se volí v blízkosti očekávané nebo žádané hranice seizmické odolnosti a SMA (metoda určení hraniční seizmické odolnosti) pak poskytuje jen určitý odhad, jak daleko je reálná seizmická odolnost (vyjádřená jako SME v PGA) ve vztahu k tomuto RLE. 5

6 1.2 Situace EDU (pokračování) Určení SME (RLE) V souladu s dokumenty IAEA je pro EDU určeno RLE takto: PGA(RLE) = 0,100 g ve vodorovném směru, PGA(RLE) = 0,067 g ve svislém směru. Hodnoty SME (RLE) jsou tedy ekvivalentní k seizmickému zatížení MVZ = 7 MSK-64 6

7 CO???? 7

8 2. Makroseizmická stupnice intenzity zemětřesení 8

9 2.1 Mapa seizmického ohrožení ČR 9

10 2.2 Aktuální mapa seizmického ohrožení ČR 10

11 2.3 Převod stupňů intenzity zemětřesení na PGA 11

12 2.4 Špičkové zrychlení v úrovni terénu (PGA) Záznam zemětřesení Northridge 1994 z Castaic Old Ridge Route Station 12

13 3 Princip seizmické hodnocení POŽADAVEK (demand) X ODOLNOST (capacity) - Spektra odezvy, - Časové průběhy (zrychlení, rychlost přemístění) - Spektrální výkonová hustota odezvy (PSD) - Kumulativní absolutní rychlost (CAV), aj. - kapacitní spektra, - nepřekročení limit pro pevnost nebo funkčnost, - HCLPF (High Confidence Low Probility of Failure), aj. Převod seizmologické nomenklatury do inženýrsky čitelného zadání do formy fyzikálních jednotkách Vyjádření dynamického chování odezvy a převod do fyzikálních jednotek pevnosti 13

14 3.1 Požadavek (demand) 14

15 3.2 Odolnost (capacity) 15

16 16

17 AHA!!! 17

18 4. Seizmická odolnost jaderně-energetického zařízení 18

19 4.1 Přenos seizmického buzení do stavby Jednoduchá náhrada podzákladí ekvivalentními pružinami a tlumiči Principy působení dynamické interakce stavby s podzákladím při zemětřesení 19

20 4.2 Přenos seizmického buzení do zařízení Vliv kotvení na seizmickou odolnost kotveného zařízení 20

21 A co dál.? 21

22 5 Metody hodnocení seizmické odolnosti konstrukcí a zařízení JE Přímé způsoby hodnocení A. Seizmické výpočty B. Seizmické zkoušky C. Kombinované způsoby (výpočet a zkouška) Nepřímé způsoby hodnocení A. Hraniční spektrum B. Spektra GERS C. Další databáze seizmické odolnosti 22

23 5.1 Příklad metod analýzy (zásobní nádrže DEMI vody) 23

24 5.1 Příklad metod analýzy (pokračování) 24

25 5.1 Příklad metod analýzy (pokračování) První konvektivní vlastní tvar ve směru z, frekvence 0,10 Hz Významný impulsivní vlastní tvar ve směru x, frekvence 5,70 Hz 25

26 5.1 Příklad metod analýzy (pokračování) Napětí v podpoře e při p i provozním m a seizmickém zatížen ení rovném m 1,6 násobku n RLE, max. 250 MPa Napětí v tělese t nádoby n při p provozním zatížen ení, max. 149 MPa 26

27 5.1 Příklad metod analýzy (pokračování) Ve zprávě bylo navrženo dokotvení zásobních nádrn drží DEMI vody a provedeno výpočtov tové zhodnocení seizmické odolnosti zodolněné nádoby. Navržen ené úpravy jsou následujn sledující : - Táhla hla ve směru osy y v místm stě podpor A,B,F,G. Táhla T budou mít m t rozteč min. 2,4 m a budou mít m t tahovou tuhost min. 154 kn/mm. Táhla T musí být konstruována na tak, aby přenp enášela jen svislá zatížen ení.. Táhla T nesmí vnáš ášet přídavná zatížen ení do sedlové podpory nádoby n při p i ohřevu nádoby. n Posuv nádoby od teplotní roztažnosti v místm stě napojení táhla na nádobu n ve směru podéln lné osy nádoby n je max. 20 mm. - Smykové zarážky ve směru osy x v místm stě podpor B,C,E,F. Smykové zarážky se umíst stí jako dorazy ve směru x z obou stran podpor. Zarážky se nainstalují ve vzdálenosti 2mm od sedlových podpor. Jejich tuhost bude min. 500 kn/mm. - Smyková zarážka ve směru osy z v místm stě podpory D. Smyková zarážka se umíst stí jako doraz z obou stran podpory ve směru z. Její tuhost bude 500 kn/mm. /mm. - Nové kotvení je navrženo tak, aby nebránilo nilo teplotní roztažnosti nádobyn 27

28 5.2 Příklad metody zkoušek (ventilátor VDN-15) 28

29 5.3 Příklad kombinované metody (skříň SKŘ) 29

30 5.3 Příklad kombinované metody (pokračování) 1. Seizmické interakce (příklad) 30

31 6. Seizmické interakce 31

32 7. Metoda nepřímého hodnocení 32

33 7.1 Porovnání kapacitního a požadovaného spektra 33

34 7.2 Hodnocení in-situ Modifikovaný žebřík v GA701, který i po odstranění původní technologické plošiny zajišťuje přístup na jeřábovou dráhu Modifikovaná trasa impulsního potrubí měřícího obvodu 1TL03P001 34

35 CO MŮŽEME OČEKÁVAT?! 35

36 OTÁZKY? 36