基于纖維混凝土強(qiáng)度時(shí)效特性的核廢料貯存容器可靠度分析.pdf

1、貯存低、中放核廢料的混凝土容器在服役期300年內(nèi)，持續(xù)承受衰變熱產(chǎn)生的溫度應(yīng)力，長期的溫度-荷載耦合作用使混凝土材料性能劣化、強(qiáng)度下降。我國現(xiàn)役的混凝土核廢料貯存容器為1989年開發(fā)的科研成果，材料為普通混凝土，設(shè)計(jì)時(shí)并未充分考慮溫度應(yīng)力對(duì)容器的長期影響，造成現(xiàn)已投入使用的貯存容器表面出現(xiàn)龜裂現(xiàn)象。本文采用聚丙烯-玄武巖纖維混凝土改進(jìn)貯存容器材料，充分考慮纖維混凝土蠕變特性引起的材料強(qiáng)度衰減及熱-力耦合作用下貯存容器的時(shí)變受力特征，評(píng)估

2、貯存容器在服役過程中的可靠度。論文的主要研究內(nèi)容如下：
　　考慮纖維的摻量和長度因素，進(jìn)行9種配合比混凝土坍落度、抗壓強(qiáng)度和抗?jié)B性能試驗(yàn)的研究;分析聚丙烯、玄武巖纖維對(duì)混凝土工作性能、力學(xué)性能和耐久性能的增強(qiáng)機(jī)理;依據(jù)纖維對(duì)混凝土影響的顯著性確定纖維混凝土核廢料貯存容器的材料構(gòu)成。
　　以混凝土單軸壓縮蠕變?cè)囼?yàn)為基礎(chǔ)，對(duì)比分析蠕變曲線特征確定伯格斯模型描述普通、纖維混凝土蠕變特性具有良好的適應(yīng)性。采用最小二乘法利用蠕變曲線反

3、分析得到伯格斯模型參數(shù)，建立一維情況下的普通、纖維混凝土本構(gòu)方程。進(jìn)而針對(duì)由蠕變本構(gòu)方程求解時(shí)變強(qiáng)度的理論方法進(jìn)行系統(tǒng)的研究，通過引入蠕變?nèi)崃拷㈤L期彈模與彈性模量的關(guān)系，根據(jù)規(guī)范和試驗(yàn)數(shù)據(jù)確定抗壓強(qiáng)度與彈性模量的關(guān)系方程，基于彈模與強(qiáng)度的時(shí)間關(guān)系相似性導(dǎo)出時(shí)變抗壓、抗拉強(qiáng)度的理論公式。時(shí)變強(qiáng)度分析結(jié)果顯示，300年內(nèi)本文配比纖維混凝土的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度均大于普通混凝土，差異隨時(shí)間下降。
　　采用電熱系統(tǒng)代替核廢料衰變熱，模擬混

4、凝土核廢料貯存容器的工作狀態(tài)，通過加熱-測溫裝置獲取容器內(nèi)部實(shí)際溫度分布。利用MATLAB編程BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)程序，以實(shí)測溫度為依據(jù)反分析混凝土的熱工參數(shù)，并應(yīng)用后驗(yàn)差檢驗(yàn)方法對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行評(píng)價(jià)。根據(jù)核廢料貯存容器的實(shí)際工作狀態(tài)確定初始條件和邊界條件，分析三維模型溫度場隨時(shí)間的分布，進(jìn)而求得貯存容器內(nèi)部的溫度應(yīng)力。通過對(duì)徑向、環(huán)向、軸向應(yīng)力和第一、第三主應(yīng)力的時(shí)間關(guān)系分析，得到混凝土核廢料貯存容器服役期內(nèi)最不利受力情況，為可靠度分析提供受力