Published 1975 | Version v1
Report

Some aspects of the reliability-based design of reactor containment structures

  • 1. Technische Univ. Muenchen (F.R. Germany). Inst. fuer Bauingenieurwesen 3

Description

It is generally recognized that the load which a structure is likely to experience during its design life as well as its resistance are to be represented by random variables. A rational design procedure for reactor containment structures can therefore only be carried out within a probabilistic framework. Internal load conditions caused by system failure such as loss-of-coolant accident, pressure loads etc., and external load conditions caused for instance by impact due to aircraft crashes, external pressure waves and natural hazards such as earthquakes, floods, hurricanes are described by extreme value distributions of the Fisher-Tippett types. Statistical and physical arguments are given to support their application. The occurrence of these rare events with respect to time is modeled by a Poisson process. The yield strength of the containment structure for both steel (liner) and reinforced concrete shells is also modeled by extreme value distributions (of the smallest values). The failure criterion considered here is that of collapse determined by plastic yieldline formation. A failure mechanism as considered here describes a particular regime of plastic line formation. The probability of failure of a structure under a single load application of load types likely to occur during the design life of the structure is to be determined by integrating over all possible mechanisms. Finally Freudenthal's reliability function is utilized to combine the information derived above so that a containment design for given design lifes and reliabilities is possible. (orig.)

Abstract (German)

Es ist allgemein bekannt, dass wahrscheinliche Belastung einer Struktur waehrend ihrer Lebensdauer und ihr Widerstand durch Zufallsveraenderliche dargestellt werden sollten. Ein rationelles Auslegungsverfahren fuer Reaktorbehaelterstrukturen kann daher nur in einem probabilistischen Rahmen stattfinden. Innere, durch einen Systemschaden wie den Kuehlmittelverluststoerfall verursachte Belastungen, Druckbelastungen usw., und aeussere Belastungsbedingungen, die z.B. durch Flugzeugabstuerze, aeussere Druckwellen und Naturkatastrophen wie Erdbeben, Ueberschwemmungen oder Wirbelstuerme verursacht werden, werden durch Extremwertverteilungen des Fischer-Tippett-Typs beschrieben. Ihre Anwendung wird mit statistischen und physikalischen Argumenten unterstuetzt. Das zeitliche Auftreten dieser seltenen Ereignisse wird mit einem Poisson-Prozess berechnet. Die Streckgrenze der Behaelterstruktur fuer Stahl (Futter) und Stahlbetonschalen wird ebenfalls durch Extremwertverteilungen (der Mindestwerte) dargestellt. Das hier betrachtete Schadenskriterium ist der Zusammensturz, der durch die Bildung einer plastischen Linie bestimmt wird. Ein Schadensmechanismus wie der hier betrachtete beschreibt einen bestimmten Mechanismus der Entstehung einer plastischen Linie. Die Wahrscheinlichkeit eines Strukturversagens unter Einwirkung einer einzigen von allen waehrend der Lebensdauer der Struktur moeglichen Belastungen muss durch Integration ueber alle moeglichen Mechanismen bestimmt werden. Abschliessend wird die oben erhaltene Information mit Hilfe der Zuverlaessigkeitsfunktion von Freudenthal kombiniert, so dass eine Behaelterauslegung fuer gegebene Lebensdauern und Zuverlaessigkeiten ermoeglicht wird. (orig./AK)

Additional details

Publishing Information

Imprint Title
Extreme loading and response of nuclear power plant structures. Special containment structures
Imprint Pagination
vp.
Report number
AED-Conf--75-365-000

Conference

Title
International seminar on extreme load conditions and limit analysis procedures for structural reactor safeguards and containment structures.
Dates
8 Sep 1975.
Place
Berlin, F.R. Germany.

Optional Information

Notes
4 figs.; 1 tab.; 19 refs. With abstract. Available from ZAED.
Secondary number(s)
AED-Conf--75-365-047.