Analýza proveditelností válcových kontejnmentů z předpjatého betonu vystavených vysokému tlaku a teplotě

Abstract

Disertační práce je zaměřena na téma analýz proveditelností válcových kontejnmentů z předpjatého betonu vystavených vysokému tlaku a teplotě. Motivací pro řešení tohoto konkrétního tématu je potřeba vyřešení praktického problému souvisejícího s aktuálně probíhajícím výzkumem a vývojem nového typu reaktoru. Problém spočívá v tom, že tento nový reaktor vyvolává neobvykle vysoký vnitřní tlak během havárie se ztrátou chladiva (LOCA), a proto je třeba stanovit, zda je možné navrhnout kontejnment schopný odolat tomuto vysokému tlaku. Prvním hlavním cílem této práce je provést analýzu proveditelnosti válcového kontejnmentu z předpjatého betonu pro tento nový typ reaktoru a zjistit tak, zda je možné navrhnout kontejnment schopný odolat vysokému vnitřnímu tlaku a teplotám způsobeným tímto reaktorem. Druhým hlavním cílem této práce je navrhnout ucelený rámec obsahující všechny metody, rovnice a hodnoty potřebné pro celý proces analýzy proveditelnosti. K dosažení tohoto cíle jsou zkoumány a porovnávány různé relevantní metody, rovnice a návrhové hodnoty pro výpočet napětí od teplot, vnitřního tlak a předpětí betonu. Třetím hlavním cílem této práce je vytvoření softwarové aplikace implementující navržený rámec a umožňující provádění rychlých a intuitivních analýz proveditelností válcových kontejnmentů z předpjatého betonu. Tato aplikace může být také užitečná pro provádění parametrických studií, optimalizace návrhů a ověřování výsledků získaných pomocí sofistikovanějších softwarů.

In the thesis, the topic of structural feasibility analyses of prestressed-concrete cylindrical containment structures subjected to high pressure and temperature loads is investigated. The motivation for investigating this specific topic is to solve a practical problem discovered during research and development of a novel reactor, which is currently being conducted. The problem is that the novel reactor induces uncommonly high internal pressure during LOCA, and thus, it needs to be established whether a containment structure capable of withstanding the high pressure can be designed. The first main goal of this thesis is to conduct a structural feasibility analysis of a prestressed-concrete containment structure for the novel reactor, and thus, establish whether it is possible to design a containment structure capable of withstanding the temperatures and high internal pressure induced by the reactor. The second main goal of this thesis is to propose a consolidated framework containing all methods, equations, and values needed for the whole process of the feasibility analysis. In order to fulfil this goal, various relevant methods, equations, and design values for the calculation of stresses induced by temperature, pressure, and concrete prestressing are investigated and compared. The third main goal of this thesis is to create a standalone software application which would implement the proposed framework and, thus, allow expeditious and intuitive feasibility analyses of prestressed-concrete cylindrical containment walls. This application may also be highly beneficial for conducting parametric studies, design optimisations, and verifications of results obtained using more complex software.