Verifiering av struktur och fuktmekaniska beräkningsverktyg: Tillämpning på reaktorinneslutningars betongkonstruktioner, Vercors Fas 1

Électricité de France har utanför Paris byggt en 1/3 skalmodell av en reaktorinneslutning motsvarande en fransk fullskalereaktor modell P4. Anläggningen möjliggör studier av hur åldringsprocesser påverkar förspända reaktorinneslutningar. Syftet är att efter de 7 år som ett övergripande forskningsprojektet vid på anläggningen pågår, uppnå påverkan motsvarande den åldring som en fullskalereaktor har utsatts för efter 6o års drift.

Konstruktionen har försetts med ett omfattande instrumenteringsprogram som gör det möjligt att följa konstruktionens beteende i tidigt skede och över tid. Ett av anläggningens forskningsprojekt omfattar en benchmark av olika beräkningsverktygs möjlighet att kunna förutse konstruktionens beteende i tidigt skede och under själva åldrandet, dess täthet till följd av åldrandet och beteende under svåra haveriförhållanden. Denna benchmark har genomförts via en öppen inbjudning till intresserade experter att delta. I projektet, benämnt VeRCoRs , bidrar deltagande organisationer med egna modelleringsarbeten utifrån de tre olika teman. Arbetet med det första temat startade 2015 (tidigt skede), därefter följer den åldrade konstruktionen (2017) och svåra haverisituationer (2021). Denna rapport redovisar det arbete som har gjorts för det första temat (Tema 1) inom ramen för ett Energiforskuppdrag.

Modelleringsarbetet har till största delen genomförts av LTH i nära samarbete med KTH och Vattenfall. Simuleringar har gjorts för den unga betongens beteende under den ett år långa byggfasen, med hänsyn tagen till betongens hydratation (temperaturberäkningar/värmeutveckling), uttorkning (självuttorkning och fukttransport) och deformationer (temperatur-, fukt-, kryp-, och spänningsrelaterade deformationer). Resultatet har jämförts mot data från anläggningens instrumentering. Dessutom så har en genomgång gjorts av resultaten från övriga deltagares arbeten i Tema 1.

Sammanfattningsvis så visar resultaten på de fördelar som finns med att genom avancerade beräkningar verifiera designparametrar och prognostisering av reaktorinneslutningars funktion, men också på utmaningar. Med hjälp av FEmodellering så kan det tidiga skedet efter färdigställd konstruktion beskrivas både vad gäller temperatur- och deformationer med rimlig tillförlitlighet. Det finns dock potential till förbättringar. Även om betongens temperatur kan predikteras noggrant så kan det skilja kraftigt i uppskattningen av inducerade påkänningar. En viktig orsak till dessa skillnader beror på osäkerheter i bestämning av krypning och krympning i betongen tidiga skede.