莫斯科物理技术学院与美方合作开发核电站抗震精确计算方法

近日，莫斯科物理技术学院(MIPT)科学传播中心通报称，俄罗斯和美国研究人员共同开发出一种能精确计算核电站抗震性的方法，可考虑钢筋混凝土非均匀结构，包括墙壁和穹顶内部存在单独钢筋的情况。新方法有助于通过考虑不同类型地震波对钢筋混凝土作用的差异，提高核电站安全性。

MIPT首席研究员阿廖娜·法沃尔斯卡娅(Alena Favorskaya)表示，研究将金属钢筋作为计算区域的非均匀性明确划分，而非平均化处理;笛卡尔网格和曲线网格上的网格特征方法(grid-characteristic method)允许任意设定物体几何形状、改变配筋率和地震载荷类型，同时正确计算弹性波在结构内部的多次反射。科学家指出，2011年福岛第一核电站(Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant)事故后，提高核电站抗震性成为核安全关键问题;台架试验费用高昂，促使通过计算机建模获取信息。

据悉，过去计算结果不够精确，原因在于纵波(longitudinal wave)和横波(transverse wave)与混凝土和钢材相互作用的性质差异显著，且混凝土中的钢筋常起到波反射器作用，产生多次反射，这些此前未被充分考虑。为此，研究人员采用网格特征方法，并根据核电站不同组件几何形状将模型划分为两类网格，在不降低计算精度的情况下节省计算资源。利用该方法，科学家创建三个不同配筋率的钢筋混凝土核电站计算机模型，追踪两类地震波的影响。

计算揭示了强震和弱震对核电站基础作用性质的差异，并指出纵波和横波造成的破坏具有不同特征。例如，横波破坏的基础面积更大，但对反应堆舱室完整性而言，纵向地震振动更为危险。据悉，理解这些差异有助于设计更可靠的核电站，并在建造中投入最优数量资源，从而提升核电设施在地震条件下的安全裕度。