某海外核电站BOP子项结构设计使用年限分析
韩玲冲
中国中原对外工程有限公司 北京 100014

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摘要: 国内核电标准体系中,对结构设计使用年限没有明确要求,在某海外核电中业主对BOP子项的结构设计使用年限的选择与中方存在分歧。本文参考国内外不同堆型核电机组的BOP子项结构设计使用年限,分析了在本项目中不同使用年限的影响,提出了BOP子项设计使用年限的建议。
关键词: 核电站BOP子项结构设计使用年限
DOI: 10.12721/ccn.2024.157005
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1. 概述

设计使用年限是指设计规定的一个时段,在这一规定时段内,结构只需进行正常的维护而不需进行大修就能按预期目的使用,完成预定的功能,即建筑结构在正常使用和维护下所应达到的使用年限。某海外核电站业主要求所有BOP子项结构设计使用年限均应按照60年设计,与“华龙一号”设计理念存在分歧。本文参考国内外不同堆型核电机组的BOP子项结构设计使用年限,结合在本项目中不同使用年限的影响,提出了BOP子项设计使用年限的建议。

2. 国内外三代核电站BOP子项结构设计使用年限

2.1“华龙一号”BOP子项结构设计使用年限

“华龙一号”是我国自主研发,具有完全自主知识产权的三代压水堆核电站,确定结构设计使用年限的原则为“与核安全相关的、以及有特殊要求的子项,土建按照60年设计;其它子项按照相关国家标准设计”。国家标准(《建筑结构可靠性设计统一标准》GB-50068)对使用年限的要求如下表1:

表1 建筑结构的设计使用年限12.png

在实施过程中,除了核安全相关建构筑物外,对核安全无关的抗震I类构筑物、不易检测和不易维修的地下构筑物也统一采用60年结构设计使用年限进行结构设计。这种做法充分体现了核电厂安全第一的基本设计原则,也一定程度上考虑了建构筑物的可维修性,同时也是最为经济的一种方案。

2.2 CAP1000和EPR堆型的BOP子项结构设计使用年限

1)CAP1000堆型

CAP1000堆型项目中,BOP 结构设计使用年限基本原则为“与发电生产相关的BOP 建构筑物按照核岛厂房的设计使用年限60 年进行设计,其他子项以国家标准为基础,同时满足监管部门要求、业主要求的设计使用年限和荷载取值参数设计”。

如网控楼、消防泵房等按60年设计,应急指挥中心、SRTF 厂址废物处理设施按照100年设计。

2)EPR堆型

在EPR堆型项目中,针对BOP 结构设计使用年限以及相关荷载参数的取值,基本原则为“与发电生产相关的BOP建构筑物按照核岛厂房的设计使用年限60 年进行设计,其他子项以国家标准为基础,同时满足监管部门要求、业主要求的设计使用年限和荷载取值参数设计”。

3. 采用50年和60年设计使用年限主要影响

结构设计使用年限由50年变为60年,其主要影响有两方面:

1)对荷载产生的影响

对荷载的影响主要指在设计使用年限延长后,指定地点的一定年限内结构承受更大的荷载的概率有所增加。以地震荷载为例,当设计使用年限由50年改为60年后,最大地震的超越概率或重现期都将增加,这样将导致地震荷载加大,增加钢筋混凝土结构的配筋量。

同时,风荷载和楼面活荷载都将增大,将导致结构的建造成本增加。

2)对结构耐久性的影响

《混凝土结构耐久性设计规范》(GB/T 50476)中对结构耐久性的定义为“在设计确定的环境作用和维修、使用条件下,结构构件在设计使用年限内保持其适用性和安全性的能力”。

由于设计使用年限由50年改为60年,其暴露在某种环境的时间更长,对结构使用的材料要求更高,对钢筋混凝土结构而言,可能会提高混凝土等级和增加保护层厚度。

4. 总结

参考国内外第三代核电站BOP结构设计使用寿命,不同堆型核电站BOP子项构筑物设计使用年限并不一致,并且国内规范、标准中也未作明确规定。考虑到海外核电的经济性并兼顾其安全性,建议本项目按照“华龙一号”堆型设计原则开展设计。

参考文献

[1] GB50010-2010《混凝土结构设计规范》 

[2] GB/T50476,《混凝土结构耐久性设计规范》 

[3] GB50068-2018,《建筑结构可靠性设计统一标准》

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