Расчеты ученых РФ и США повысят сейсмостойкость АЭС

Исследователи из России и США разработали новый подход для точного расчета сейсмостойкости атомных электростанций с учетом неоднородной структуры железобетона, включая арматурные стержни внутри стен и купола. Эти расчеты помогут повысить безопасность АЭС, учитывая различия в воздействии различных типов сейсмических волн на железобетон, сообщает Центр научной коммуникации МФТИ. Об этом рассказывает ТАСС.

Ведущий научный сотрудник МФТИ Алена Фаворская пояснила, что в их работе металлические стержни выделяются как неоднородности расчетной области, без усреднения. Сеточно-характеристический метод на декартовых и криволинейных сетках позволяет произвольно задавать геометрию объекта, изменять степень армирования и тип сейсмической нагрузки, а также корректно учитывать многократные переотражения упругих волн внутри конструкции.

После аварии на японской АЭС "Фукусима-1" в 2011 году задача повышения сейсмостойкости атомных станций стала ключевым вопросом ядерной безопасности, так как повреждение реактора может привести к загрязнению окружающей среды и жертвам среди населения. Стендовые испытания конструкций АЭС требуют значительных затрат, что побуждает ученых использовать компьютерное моделирование для получения необходимых данных.

Ранее результаты расчетов не были достаточно точными из-за значительных различий в взаимодействии продольных и поперечных волн с бетоном и сталью, а также из-за того, что арматура в бетоне часто выступает в роли отражателя волн, создавая многократные переотражения. Это не учитывалось в прошлых расчетах, что побудило российских исследователей разработать более полный метод моделирования.

Ученые применили сеточно-характеристический метод, разбив модель АЭС на два типа сеток в зависимости от геометрии различных компонентов станции, что позволило сэкономить вычислительные ресурсы без потери точности расчетов. С помощью этого подхода они создали три компьютерные модели АЭС из железобетона с разным уровнем армирования и изучили влияние обоих типов сейсмических волн.

Расчеты выявили различия в воздействии сильных и слабых землетрясений на фундамент АЭС, а также показали неодинаковый характер разрушений, связанных с продольными и поперечными волнами. Поперечные волны разрушают большую площадь фундамента, однако для целостности реакторного отсека более опасны продольные сейсмические колебания. Это понимание позволит проектировать более надежные АЭС и оптимально расходовать ресурсы на их строительство, подытожили ученые.