Специалисты АО «ЦИФРА» выполнили комплекс работ по численному моделированию и оценке прочности строительных конструкций АЭС «Эль-Дабаа» при падении тяжелого коммерческого самолета по заказу АО «Атомэнергопроект».

Целью выполненных работ являлось:

• обоснование габаритов (толщины и армирования) внешней защитной оболочки здания реактора АЭС «Эль-Дабаа», а также 5 (пяти) зданий ядерного острова при ударе тяжелого коммерческого самолета, с использованием нелинейных моделей поведения железобетонной конструкции;
• оценка целостности отдельных помещений или сооружений АЭС «Эль-Дабаа» при ударе тяжелого коммерческого самолета посредством учета нескольких преград (ограждающих конструкций), встречающихся на траектории падения самолета.

Методика моделирования падения самолета

В соответствии с нормами безопасности МАГАТЭ (IAEA Standard SRS 87), оценка стойкости внешней защитной оболочки сооружений АЭС при падении тяжелого коммерческого самолета должна включать анализ глобальной и локальной прочности.

Для анализа глобальной прочности разработаны и верифицированы модели самолета, основанные на эйлеровой формулировке метода конечных элементов. Явное моделирование падения самолета, который по механическим и геометрическим параметрам соответствует нормативным кривым нагружения, позволяет прикладывать нагрузку на строительные конструкции с учётом их реальной геометрии, деформируемости, разрушаемости и возможности удара по касательной.

Явное моделирование самолета в эйлеровой формулировке МКЭ. Источник

Анализ локальной прочности конструкций выполнен при динамическом воздействии вторичных летящих предметов, какими являются двигатели и шасси самолета. Рассмотрены случаи сопротивления пробиванию как одиночной, так и серии последовательно расположенных преград.

Для учета неупругого деформирования и возможного разрушения конструкций при анализе глобальной и локальной прочности, в конечно-элементных моделях зданий применены нелинейные математические модели бетона и стали, а армирующие элементы смоделированы явным образом. Математическая модель бетона учитывает следующие особенности характера сложного деформирования:

• трехинвариантный критерий прочности;
• учет влияния скорости нагружения;
• интегральный учет поврежденности материала;
• раздельный учет «хрупкого» (для растягивающих нагрузок) и «пластического» (для сжимающих нагрузок) повреждения – анизотропная модель поврежденности;
• возможность управления чувствительностью к размеру конечно-элементной сетки.

Анализ глобальной прочности внешней защитной оболочки здания реактора. Источник

Результаты работы

По результатам проведенной работы подготовлена отчетная документация на русском и английском языках с обоснованием механической прочности конструктивных решений защитных ограждающих конструкций, воспринимающих удар тяжелого коммерческого самолета.

Справка

АЭС «Эль Дабаа» – первая атомная станция в Египте, в области Матрух на берегу Средиземного моря. В ноябре 2015 года Россия и Египет подписали Межправительственное соглашение о сотрудничестве в сооружении по российским технологиям и эксплуатации первой египетской АЭС. Проект предусматривает сооружение четырех энергоблоков мощностью по 1,2 ГВт по российскому проекту с реактором ВВЭР-1200 (водо-водяной энергетический реактор). Проект реализуется на условиях ЕРС-контракта (Engineering, procurement and construction). В соответствии с контрактом, первый энергоблок АЭС «Эль-Дабаа» будет введен в эксплуатацию в 2026 году. На сегодняшний день в стадии строительства находятся два из четырех энергоблоков АЭС.

https://rosatom.ru/production/design/stroyashchiesya-aes/ 

В статье использованы изображения Акционерного общества «Атомстройэкспорт» (АО АСЭ) https://ase-ec.ru/about/projects/aes-el-dabaa/