Design basis earthquake of the Ignalina nuclear power plant

Abstract

Skaičiavimai paremti priklausomybėmis, nustatytomis artimiems žemės drebėjimams Japonijoje. Ankstesniuose tyrimuose dažniausiai naudoti tolimų žemės drebėjimų duomenys lėmė reikšmingas klaidas, ypač žemų dažnių intervale, kuris yra labai svarbus pastatų dinaminiam stabilumui. Atsižvelgta ir į specifines Ignalinos AE grunto savybes. Nustatytas grunto 0,166 g virpesių pikas. Tai aukštesnė reikšmė už TATENA rekomenduojamą minimalią 0.1 g apkrovą vertinant elektrinių seisminį saugumą. Maksimalūs spektriniai pagreičiai apskaičiuoti 7–10 Hz intervalui. Ignalinos NPP plyno lauko spektrai buvo palyginti su Leningrado AE projektuojamo žemės drebėjimo spektrais (geologinės sąlygos panašios). Nepaisant žymių metodologinių skirtumų, gautas geras atitikmuo. Remiantis naujais spektrais, apskaičiuotos sintetinės projektuojamo žemės drebėjimo seismogramos. Remiantis naujai apskaičiuotais projektuojamo žemės drebėjimo plyno lauko spektrais, buvo modeliuoti Ignalinos AE antrojo bloko struktūrų skirtingų aukštų atsako spektrai. Modeliavimui naudotos 3-D baigtinių elementų technologijos. Rezultatų palyginimas rodo reikšmingus skirtumus tarp ankstesnių ir naujų įvertimų. Skirtumai apima tiek virpesių pagreičio piko reikšmes, tiek ir spektrų formą. Pastarosios rodo gerokai mažesnes seismines apkrovas žemų dažnių intervale naujai perskaičiuotuose spektruose, tuo tarpu aukštų dažnių pagreičiai yra didesni.

Assessment of the seismic potential and related risk level of low seismicity areas is a highly complex problem. The Ignalina NPP, located in the East European Craton, was originally built for the lowest seismic risk conditions. Throughout two decades of operating the plant attempts were taken to reinforce the plant in the face of a possibly higher seismic risk. The seismic potential of the Baltic basin is seemingly underestimated, as evidenced by the recent Kaliningrad earthquakes (2004, M = 5.0). The Design Basis Earthquake was reevaluated for the Ignalina NPP site. The deterministic approach was applied instead of probabilistic methods due to scarceness of seismic records. The Design Basis Earthquake of the site is estimated as ML = 5.6 (Io= 7.5) and the hypocentral depth of 10 km, based on the fact of presence of a neotectonically active largescale shear zone close to the nuclear power plant. This tectonic feature is compatible to other fault zones identified within the radius of 150 km, which show historical earthquake activity. The free-field ground response spectra were calculated using the attenuation relationship derived from Japanese near-field seismic records. The sitespecific amplification effects were taken into consideration. The estimated design peak ground acceleration is 0.166 g. It is higher than the minimum limit (0.1g) recommended by the IAEA guidelines for the SL-2 ground motion hazard level. The maximum spectral acceleration is defined within the frequency range 7–10 Hz. The in-structure response spectra were calculated for different levels of the Unit 2 Reactor Building. They differ considerably from previous estimates by a higher load in the high-frequency range, whereas much lower values are estimated for the low-frequency range.