核能電廠圍阻體1/13縮尺試體反覆載重試驗設計規劃

歷經1979年美國三哩島、1986年蘇聯車諾比以及2011年日本福島等核子安全事故，核能安全必須重新評估與檢視，以避免此等重大災害可能造成的衝擊。核子反應爐之圍阻體結構乃其安全機制的重要屏蔽，具備屏蔽輻射及阻絕熱能之功能，有異於一般結構物，因其板殼結構與複合材料特性，而致難以準確掌握其強度及韌性極限，且較少針對其耐震行為進行評估與探討。有鑑於此，本研究以先進式沸水式反應器（ABWR）廠房之圍阻體（RCCV）為研究對象，建立其1:13之縮尺模型並進行反覆載重試驗，以瞭解圍阻體全域之結構力學特性與破壞機制，確切掌握其力學行為，期能提升未來核能電廠進行安全評估與設計之高端技術。本研究於國家地震工程研究中心完成兩座圍阻體縮尺模型反覆載重試驗，本實驗使用8支水平向油壓致動器，以位移控制方式施加水平反覆載重於試體上，並於試體四個角隅處以4支垂直向油壓致動器維持圍阻體試體於試驗過程中之雙曲率變形並施加實際狀態下圍阻體所承受之等比例垂直荷重。本試驗量測系統配置包括：（1）以傳統位移計及光學量測系統記錄圍阻體表面之三維位移場；（2）高階數位相機陣列記錄不同加載階段之裂縫寬度、裂縫發展並作影像紀錄，並輔以傳統目視描繪裂縫作為比對；（3）黏貼應變計以記錄圍阻體垂直向鋼筋及水平環向鋼筋之應變場。本文針對實驗規劃及設計進行探討，由於圍阻體為巨大量體，具備高側向強度、高勁度、低變形能力之特性，其縮尺反覆載重試驗是全球稀有、具高度挑戰性的試驗，可供未來國內外擬進行類似實驗計畫參考。