基于ABAQUS的跨断层深埋核废料罐体受力分析

摘要

随着我国核电事业的快速发展，核废料大量产生，因此核废料的处理问题亟待解决。目前国际上通用的处置方法是深地质处置法，即将高放射性核废料密封保存在地下几百米处的特殊处置库内加以监测保存。然而由于核废料衰变周期长，在衰变期间其埋置物可能会因为受到地壳运动的影响而发生破坏，因此对于核废料埋置物在岩层错动作用下的受力以及破坏的研究有着很强的必要性和十分重要的实际意义。
　　本文结合工程实际，应用ABAQUS有限元分析软件对某核废料处置库核废料埋置物在断层错动作用下剪切破坏过程进行三维有限元模拟。研究了不同断层面倾角，不同断层类型，不同埋置深度以及不同膨润土厚度对核废料埋置物的受力以及破坏影响。首先，总结了国内外学者的主要研究内容，研究方法和研究成果，论述了其中的重点与不足。其次，结合实际工况，确定模型尺寸的大小，各材料参数的选择，荷载和边界条件的简化，加载方式的选择，提出了膨润土-钢保护壳-核废料三维柱体水-力耦合模型，利用ABAQUS软件模拟了核废料罐体受断层剪切作用破坏的过程。然后，分析了0°，22.5°和45°三个不同断层面倾角以及正断层和逆断层两个断层滑移方向对核废料罐体的不同影响，重点讨论了断层滑移的最大距离，膨润土的受力以及破坏，孔隙水压力的变化情况，得出了相应的规律性，最不利工况所在以及模型的安全性等结论。最后，基于最不利工况进行变参计算，讨论核废料埋置深度以及膨润土厚度对核废料埋置物的受力和破坏影响。
　　通过讨论不同因素对核废料罐体的影响，得出了一定规律性，在核废料罐体的制作、选址和埋置方式的选择方面提出了一些建议，所得结论为今后相关科学研究和工程项目的开展提供了参考，具有一定的实际意义。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2研究现状

1.3 课题研究的目的和意义

1.4 本文主要研究内容

第2章 理论介绍

2.1 ABAQUS简介

2.2 本文所用本构模型介绍

第3章 有限元模型的建立及结果分析

3.1 概述

3.2 几何模型及网格划分

3.3 接触定义

3.4 本构模型及材料参数

3.5 荷载及边界条件

3.6 结果分析

3.7 本章小结

第4章 不同断层面倾角和不同断层滑移方向对核废料影响分析

4.1 概述

4.2 断层位移对比分析

4.3 膨润土受力对比分析

4.4孔隙水压力结果分析

4.5 钢保护壳受力分析

4.6 本章小结

第5章 不同埋置深度和不同膨润土厚度影响分析

5.1 概述

5.2 不同埋置深度影响分析

5.3 不同膨润土厚度影响分析

5.4 本章小结

第6章 结论与展望

6.1本文主要结论

6.2本文工作展望

参考文献

发表论文及科研情况

致谢