본 연구의 목적은 원자로 1400(APR 1400) 원자력 발전소(NPP)의 원자로 격납건물(RCB) 내진성능에 대해 상이한 수치모델과 지진 주파수 성분의 영향을 평가하는 것이다. 집중 질량 막대 모델(lumped-mass stick model, LMSM)과 3차원 유한요소모델(threedimensional finite element model, 3D FEM)의 두 가지 수치 모델이 시간이력해석을 수행하기 위해 개발되었다. LMSM은 기존의 집중 질량 보-요소를 사용하여 SAP2000으로 구성하였으며, 3D FEM은 각기둥 입체-요소를 사용하여 ANSYS로 작성되었다. 저주파수 및 고주파수 성분을 고려한 두 그룹의 지진파를 시간이력해석에 적용하였다. 저주파수 지진파의 응답스펙트럼을 NRC 1.60의 설계 스펙트럼과 일치되도록 조정하여 작성하였으며, 고주파수 지진파는 10Hz ~ 100Hz의 고주파수 범위를 갖도록 생성하였다. RCB의 지진응 답은 다양한 높이에서 층응답스펙트럼으로 검토하였다. 수치해석 결과, 저주파수 지진에 의한 구조물의 FRS 결과는 두 수치 모델에 서 매우 유사한 결과를 보였다. 하지만, 고주파수 지진에 의한 LMSM의 FRS 결과는 고차 고유 주파수 영역에서 3D FEM과 큰 차이를 보였으며, RCB의 낮은 높이에서 명확한 차이를 보였다. 3D FEM이 정확한 구조물의 응답을 나타내는 것으로 가정한다면, RCB의 LMSM은 고주파수 지진에 의한 FRS 결과의 고차 고유 주파수 영역에서 일정 수준의 불일치성을 내포하고 있다.

The purpose of this study is to investigate the effects of the significant duration of ground motions on responses of base-isolated nuclear power plants (NPPs). Two sets of ground motion records with short duration (SD) and long duration (LD) motions, scaled to match the target response spectrum, are used to perform time-history analyses. The reactor containment building in the Advanced Power Reactor 1400 (APR1400) NPP is numerically modeled using lumped-mass stick elements in SAP2000. Seismic responses of the base-isolated NPP are monitored in forms of lateral displacements, shear forces, floor response spectra of the containment building, and hysteretic energy of the lead rubber bearing (LRB). Fragility curves for different limit states, which are defined based on the shear deformation of the base isolator, are developed. The numerical results reveal that the average seismic responses of base-isolated NPP under SD and LD motion sets were shown to be mostly identical. For PGA larger than 0.4g, the mean deformation of LRB for LD motions was bigger than that for SD ones due to a higher hysteretic energy of LRB produced in LD shakings. Under LD motions, median parameters of fragility functions for three limit states were reduced by 12% to 15% compared to that due to SD motions. This clearly indicates that it is important to select ground motions with both SD and LD proportionally in the seismic evaluation of NPP structures.