中国核电工程场地设计地震动参数确定相关问题_李小军

中国核电工程场地设计地震动参数

确定相关问题

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李小军1，，贺秋梅1，侯春林3

（1.中国地震局地球物理研究所，北京100081；2.北京工业大学建筑工程学院，北京100124；

3.国家环境保护总局核与辐射安全中心，北京100082）

[摘要]基于中国核电工程选址和建设的实际工作，探讨了核电工程场地设计地震动参数确定几个环节中的

关键问题，包括不同地震危险性分析方法的采用、地震动衰减关系的选取和设计地震动参数的综合取值等。分析了地震动衰减关系不确定性和弥散地震衰减关系等问题处理方式的变迁，比较分析了地震危险性分析确定性方法中构造地震、弥散地震的计算结果和概率方法计算结果的差异及对设计地震动参数确定的控制作用。研究表明：a.综合考虑地震危险性分析的确定性方法和概率方法的计算结果已成为中国核电工程场地地震安全性评价中确定设计地震动参数的基本思路，其中弥散地震是一个需要特殊考虑的问题；b.确定性方法和概率方法计算结果对场地设计地震动参数的控制作用受区域地震活动性强弱的影响；c.在地震活动性较弱的地区，确定性方法特别是弥散地震计算结果基本上控制着场地设计地震动参数的取值，而在地震活动性相对较强的地区，更倾向于由概率方法计算结果控制。[关键词]

核电厂；设计地震动；确定性方法；概率方法；地震动衰减关系；弥散地震；不确定性

P315.9

[文献标识码]

A[文章编号]

1009-1742（2013）04-0075-08

[中图分类号]

1前言

近20年来，中国大陆核电工程建设得到了飞速

陆发展，拟规划建设的内陆核电站包括江西彭泽核电站、湖北咸宁核电站和湖南桃花江核电站等。我国在大规模建设大型商用快堆的同时自主研发了多种型号的先进核反应实验堆，包括高温气冷堆、65MW快中子实验堆、低温供热堆和中国先进研究堆（高通量的重水反应研究堆）等。

核电工程的安全性问题极为重要，核电工程一旦出现安全事故，造成放射性物质外逸，其后果将十分严重，甚至带来灾难。为了确保核电工程的安全，需要考虑在其运行期间可能遇到的各类意外情况和潜在灾害，如地震、海啸、水灾、泥石流、山坡坍滑、地面沉陷甚至飞机碰撞等，而地震是关键性的灾害因素。苏联切尔诺贝利核电站事故、美国三里岛核电站事故，以及近期的日本“3 11”地震中福岛核电站事故及其灾难性后果进一步提醒人们核电

发展，从起步阶段进入了积极发展阶段。1984年第一座由我国自主设计和建造的核电站——秦山核电站破土动工，于1991年底实现运行与并网发电。到目前为止，我国已建成浙江秦山、广东大亚湾和江苏田湾3个核电基地，建成投运核电机组15台，装机容量1.08×104MW。进入21世纪，中国核电工程建设和规划迈入批量化、规模化的积极发展阶段。截至2010年10月，国家已核准34台核电机组，总装机容量达3.692×104MW，其中已开工在建机组26台，装机容量为2.881×104MW，在建规模居世界第一。中国大陆已建和在建核电站分布图如图1所示。现在我国的核电工程建设已开始从沿海向内

[收稿日期][基金项目][作者简介]

2013-01-21

国家自然科学基金重大研究计划（91215301）；国家科技重大专项（2011ZX06002-010）

李小军（1965—），男，湖南临湘市人，研究员，博士，主要研究方向为地震工程；E-mail：beerli@http://www.77cn.com.cn

工程地震安全问题的严峻性。我国是一个多地震国家，强震频繁发生，核电工程的抗震问题更是成为在核电工程建设和运行维护中十分突出的问题。

在积极推进核电工程建设的同时，中国政府各相关部门积极开展相关配套规划的研究和调整工作，但目前，中国尚没有形成一个统一的核电标准体系。中国从法国、加拿大、俄罗斯和美国进口了核电技术，与之一同进入中国的还有这些国家的核电标准。美国机械工程师协会（ASME）和法国压水堆核电站（RCC）的设计标准体系都在我国得到了广泛应用。此外，相关政府部门也颁布了基于RCC设计标准的国家标准和行业标准，如《核电厂抗震

[1]设计规范》（GB50267—97），但这些标准在实际核

的地震问题考虑和结构抗震设计的地震动参数确定方面，中国制定了多个严格且可操作的地震安全性评价管理制度与技术法规，包括《核电厂厂址选

[2]

择中的地震问题》（HAD101/01）、《核电厂工程建

设项目可行性研究地震工作内容与深度规定（试

[3]行）》及《工程场地地震安全性评价》（GB17741—[4]2005）等。国家标准《工程场地地震安全性评价》

（GB17741）的编制以1994年编制的地震行业标准《工程场地地震安全性评价工作规范》（DB001—94）为基础，制定于1999年，并于2005年进行了修订。《工程场地地震安全性评价》（GB17741—2005）对核电工程及核安全相关工程建设场地的地震适宜性问题和设计地震动参数确定等进行了规范，将这类工程场地地震安全性评价工作纳入Ⅰ级评价工作，

即最高安全等级的评价工作。

电工程中未能很好地推广应用。到目前为止，RCC标准是中国核电工程抗震设计中使用最为广泛的标准，其次就是ASME标准。然而在核电工程选址

图1中国大陆已建和在建核电站分布图

Fig.1

DistributionoftheexistingnuclearpowerplantsandtheonesunderconstructioninthemainlandofChina

注：该图绘制于2010年11月，引自相关报告

本文基于相关法规对核电工程场地地震安全性评价和设计地震动参数确定的要求，结合最近十年来中国核电工程选址和建设中的工程场地地震安全性评价工作实践，分析和讨论了核电工程场地设计地震动参数确定中涉及的问题，包括地震危险性分析方法、地震动衰减关系选取和设计地震动参数取值方法等。

震安全性评价需要解决3个关键问题：a.厂址附近范围内能动断层的鉴定；b.厂址设计地震动参数的确定；c.厂址区地震引起的其他潜在地质灾害的评价。厂址附近范围（厂址及外延5km范围）内是否存在能动断层是所选厂址是否适宜的决定性因素，应确保核电厂厂址附近范围内不存在可能对厂址产生地表断裂影响的能动断层，否则该场地不能作为核电工程建设厂址。厂址设计地震动参数包括SL-2和SL-1水准设计基准地震动峰值加速度和加速度反应谱，其参数值的大小将决定核电工程结构

2核电工程场地地震安全性评价关键环节

依据核安全相关法规[2~7]要求，核电工程场地地

和设施抗震设防的水平和成本，设计地震动参数值过高也可能导致抗震设计难以进行而影响厂址适宜性。厂址区是否存在地震引起的其他潜在地质灾害，如地震动滑坡、崩塌、海啸和湖涌等，其灾害程度及是否可以消除也将影响厂址的适宜性。核电工程场地地震安全性评价工作包括两个阶段：初步可行性阶段和可行性研究阶段。

综合考虑地震危险性分析的确定性方法和概率方法的计算结果，是目前中国核电厂场地地震安全性评价工作中确定设计地震动参数的基本思路。核电工程场地设计地震动参数（SL-2水准）确定中，确定性方法给出构造地震和弥散地震影响的计算结果，而概率方法给出年超越概率为10-4（即万年一遇）的计算结果。最大历史地震法也作为确定性方法计算中的一个环节，但在实际工作中最大历史地震法计算结果对设计地震动参数的确定没有实质影响，而是被淹没在相应的构造地震的影响中。实际工作中，核电工程场地设计地震动参数的确定方法是取确定性方法和概率方法计算结果的包络值 …… 此处隐藏：13671字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……