基于纖維混凝土強度時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)計時并未充分考慮溫度應(yīng)力對容器的長期影響，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度衰減及熱-力耦合作用下貯存容器的時變受力特征，評估

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，進行9種配合比混凝土坍落度、抗壓強度和抗?jié)B性能試驗的研究;分析聚丙烯、玄武巖纖維對混凝土工作性能、力學性能和耐久性能的增強機理;依據(jù)纖維對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試驗為基礎(chǔ)，對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。進而針對由蠕變本構(gòu)方程求解時變強度的理論方法進行系統(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)范和試驗數(shù)據(jù)確定抗壓強度與彈性模量的關(guān)系方程，基于彈模與強度的時間關(guān)系相似性導出時變抗壓、抗拉強度的理論公式。時變強度分析結(jié)果顯示，300年內(nèi)本文配比纖維混凝土的抗壓強度和抗拉強度均大于普通混凝土，差異隨時間下降。
　　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)部實際溫度分布。利用MATLAB編程BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)程序，以實測溫度為依據(jù)反分析混凝土的熱工參數(shù)，并應(yīng)用后驗差檢驗方法對分析結(jié)果進行評價。根據(jù)核廢料貯存容器的實際工作狀態(tài)確定初始條件和邊界條件，分析三維模型溫度場隨時間的分布，進而求得貯存容器內(nèi)部的溫度應(yīng)力。通過對徑向、環(huán)向、軸向應(yīng)力和第一、第三主應(yīng)力的時間關(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