某三代核电厂非能动氢气复合器的应用和试验分析

某三代核电厂在设计阶段基于计算流体力学气体分布程序GASFLOW和计算流体动力学燃烧程序COM3D,通过对核电厂不同事故序列下安全壳内气体和温度的分布,以及可能的燃烧情况,计算分析安全壳内动态压力载荷情况,在安全壳内不同区域设计布置非能动氢气复合器作为消氢装置,以保证核电厂在运行过程中的安全可靠性。本文结合该三代核电厂两台机组调试和大修期间催化板功能试验数据进行分析,表明布置在安全壳不同区域的非能动氢气复合器消氢速率快,性能优良,可以在核电厂发生事故工况下快速消除氢气,保证安全壳第三道安全屏障的结构完整性。

大亚湾核电站安装氢气复合器方案计算分析

针对大亚湾核电站在严重事故条件下安全壳内氢气的产生、释放以及氢气复合器对氢气浓度的影响进行了研究。在假设安全壳内安装一定数量的NIS型被动催化式氢气复合器的条件下,研究了氢气浓度在安全壳内的变化。结果表明,当安全壳内安装大约50个氢气复合器时,最大氢气浓度可以控制在10%左右。

氢气催化复合器对核电厂严重事故的缓解效果

在严重事故条件下,安全壳内的氢气燃烧或爆炸威胁安全壳完整性,必须采取措施减小或消除安全壳的氢气风险。针对600MWe级核电厂的大型干式安全壳,以小破口失水诱发的严重事故序列为基准事故,计算分析了氢气催化复合器(PAR)消除安全壳内氢气的效果,及复合效应对安全壳压力温度的影响。研究表明:氢气催化复合器能够持续稳定地消除安全壳内氢气.但对于极其快速的氢气释放,它的消氢能力受到一定限制。

VVER机组国产化氢气复合器可靠性分析初探

目前针对氢气复合器在核岛事故工况下的性能分析,国内外均有较细致深入的研究,但是对于氢气复合器本身的可靠性分析,并未引起各方的关注。而氢气复合器自身的可靠性,则对核岛事故情况下的安全有同样重要的影响,因此根据俄方技术规格书中对VVER核电机组氢气复合器的技术要求,我们按照国内的可靠性定性和定量的分析方法,对国产化的氢气复合器的可维修性、可靠运行时间、瞬时可用度、稳态有效度等指标进行了分析,分析结果满足技术规格书的要求。

反应堆非能动氢气复合器严重事故下消氢性能研究

非能动氢气复合器(PAR)是核电厂主要的消氢措施。在严重事故下,某些裂变反应产生的特殊杂质(如I2、CsI、CO等)可能对催化剂产生有害的影响,为保证PAR消氢性能的可靠性,中毒机理研究十分必要。本文根据相关试验研究结果,从铂、钯金属原子分布结构、催化反应性面积两个方面对催化剂中毒效应进行机理分析,研究得出催化剂中金属原子的分布结构、进入PAR的实际毒物浓度等均是影响催化剂中毒效应的关键因素。

基于DLL的GOTHIC 8.0程序氢气复合器模拟方法研究

非能动氢气复合器已广泛应用于核电厂氢气威胁的缓解和消除。本文通过对GOTHIC 8.0程序进行二次开发,采用外部动态链接库(DLL)编译、调用的方式,精确模拟了非能动氢气复合器的实际消氢能力,进而将采用该方法计算得到的消氢结果分别与公式计算、MAAP5程序算例计算结果进行比较,结果符合度高,验证了该方法的合理性。本文提供的模拟方法不仅为安全壳氢气风险缓解分析提供了新方法,也为GOTHIC程序开发提供了新思路。

基于CFD的安全壳局部隔间非能动氢气复合器布置方案研究

非能动氢气复合器用于压水堆核电厂严重事故条件下安全壳内氢气的消除。通过计算流体力学(CFD)方法能够给出事故条件下非能动氢气复合器周围三维流场和温度场的分布。基于CFD程序根据非能动氢气复合器消氢公式,计算非能动氢气复合器进出口的气体流量和气体组分,并作为非能动氢气复合器的边界条件,开展三维空间内非能动氢气复合器消氢速率和氢气分布情况研究。结果表明:简化的非能动氢气复合器模拟方案能很好地模拟非能动氢气复合器样机的消氢效果;对安全壳内局部隔间开展非能动氢气复合器消氢效果研究发现,在相同环境条件下,非能动氢气复合器布置在较高位置与布置在较低位置相比,布置在较高位置时,非能动氢气复合器具有更高的消氢速率,隔间整体氢气浓度较低,但是非能动氢气复合器布置在较高位置时出现隔间底部局部氢气聚集的情况。

氢气缓解措施中点火器特点及有效性分析

为保证严重事故下安全壳的完整性,氢气缓解措施广泛应用于核电站内。本文应用三维计算流体力学程序GASFLOW分析了氢气缓解措施中的点火器系统与复合器系统,并总结出各自的特点。点火器通过点燃的方式能够快速有效地降低氢气总量,同时会明显增大安全壳内压力与温度;复合器需长时间运行才能够消除大量的氢气,工作的同时不会引起平均温度与压力的明显上升。如果点火器的布置位置及启动时间均合理,有可能在不引起大范围火焰加速或爆炸的情况下迅速有效地消除氢气。

移动式氢复合器在福清核电站的应用

移动式氢复合器是在反应堆发生设计基准事故时,使氢气和氧气复合成水,有效地控制安全壳内的氢气浓度在安全浓度范围以内,以确保维持安全壳结构和密封性的完整性。文中介绍了移动式氢复合器在福清核电站的应用,分析了移动式氢复合器的反应原理、在设计基准事故时的消氢能力和在役检查,说明了福清核电移动式氢复合器具备对安全壳内氢气去除的能力,可大大降低氢气爆炸对安全壳的威胁。

百万千瓦级压水堆严重事故下氢气源项及氢气控制有效性分析

针对百万千瓦级压水堆核电厂大型干式安全壳在严重事故情况下的氢气风险控制,建立了一体化事故分析模型,分别对大破口失水事故(LB-LOCA)、中破口失水事故(MB-LOCA)、小破口失水事故(SB-LOCA)、全厂断电事故(SBO)、蒸汽发生器(SG)传热管破裂事故(SGTR)以及主蒸汽管道破裂事故(MSLB)进行事故进程计算以及氢气源项分析。相对于其他事故序列,LB-LOCA下堆芯快速熔化,锆-水反应产生氢气的速率快,可以作为安全壳内氢气风险控制有效性分析的代表性事故序列。分析表明,严重事故情况下在安全壳中安装一定数量的非能动氢气复合器(PARs)能够有效去除安全壳中的氢气,消除氢气燃烧或爆炸的风险,保持安全壳的完整性。

严重事故氢气燃爆缓解措施的初步研究

轻水堆核电站发生严重事故时,氢气的大体积氢燃爆可能会严重威胁安全壳的完整性。氢气点火器与氢气复合器是2种严重事故下的氢气燃爆缓解设备。本文分别研究了3种氢气燃爆缓解措施,包括仅采用氢气点火器、仅采用氢气复合器和采用氢气复合器结合点火器。结果表明,采用氢气复合器结合点火器的方式可以安全、持续、有效地降低大体积氢燃爆带来的风险。

岭澳核电站二期LOFW+ATWS事故的氢气风险研究

应用安全壳内氢气安全分析程序(GASFLOW)模拟了岭澳核电站二期在失去给水+未能紧急停堆的预计瞬变(LOFW+ATWS)事故下安全壳内氢气和水蒸汽的行为,对事故进程中氢气的风险进行了安全分析,特别是对氢气缓解系统的效果进行了评价。模拟结果说明,安全壳内温度与压力的变化与水蒸汽的喷放密切相关;水蒸汽在安全壳内会呈现一定的分层现象;泄压箱隔间与稳压器隔间在氢气释放峰值阶段可能发生火焰加速现象。

严重事故下氢气控制系统的优化设计

采用一体化严重事故仿真程序,对600 MW核电厂严重事故下氢气控制系统进行功能分析及优化设计,并提出工程上可实施的氢气控制系统优化准则。结果表明:该氢气控制系统能确保大破口失水始发严重事故下安全壳内平均氢气浓度和隔间内氢气浓度低于10%,满足美国联邦法规10CFR中关于氢气控制和风险分析的准则;改变非能动氢气复合器的布置方案,在有效缓解氢气风险的前提下,尽量降低复合器数量,优化结果为优化方案2优于优化方案1,优化方案1优于原拟定方案。

秦山二期核电站氢气风险的CFD研究

利用计算流体力学(CFD)程序GASFLOW模拟了波动管大破口事故发生后7000s内装有22台氢气复合器的秦山二期核电站安全壳内的水蒸汽及氢气行为,得到了不同阶段的特征性流场及氢气浓度的分层情况,给出了所采用的复合器布置方案的稳定消氢速率为20g/s,并指出了破口所在蒸汽发生器隔间内发生氢气燃烧火焰加速的可能性。同时,计算结果表明,安全壳内构筑物吸热带走了大部分从一回路释放的热量;压力变化同时受气体总质量(主要是水蒸汽质量)与温度的控制。

AP1000安全壳外环廊氢气风险分析

本文采用MAAP程序对AP1000核电厂的环廊区域进行建模,计算严重事故下的氢气浓度,以合理评估壳外氢气爆炸风险。分析结果表明:AP1000核电厂所设置的氢气点火器和氢气复合器能很好地控制环廊氢气浓度,防止壳外氢气风险的发生。只有在氢气点火器和氢气复合器均不可用,且产氢量很大的极限工况下,才可能在环廊区域内出现较高的氢气浓度,威胁安全壳的完整性。

大亚湾和岭澳核电站安全壳氢气风险及消氢措施有效性分析

使用MAAP程序计算大亚湾和岭澳核电站严重事故条件下安全壳内的相关质能释放和氢气源项;利用TONUS程序建立安全壳集总参数模型,计算分析氢气在安全壳内的分布情况;结合非能动氢复合器消氢性能、现场条件和氢气分布情况,提出氢复合器布置方案;借助TONUS和GASFLOW程序,分别使用集总参数法和CFD法,验证消氢方案的有效性。验证结果表明,安全壳内氢气浓度满足相关法规要求。

三门AP1000核电站安全壳氢气控制的设计特点

核电站严重事故下，氢气释放到安全壳内，可能发生氢燃或氢爆，对安全壳的完整性和设备可用性构成威胁。本文评述了氢气的来源和氢气控制措施，阐明了第三代压水堆AP1000采取非能动催化氢复合器结合冗余多样点火器的方式可以安全、有效地降低氢气燃烧和爆炸对安全壳带来的风险，并与国内核电站氢气控制的不同设计进行了比较。

方家山核电厂严重事故下安全壳内氢气的产生及缓解

本文分析方家山核电厂在严重事故下,安全壳内氢气的产生来源、浓度分布,以及安全壳内氢气缓解系统的布置与工作效果,能否满足核电厂安全壳完整性要求,并符合国际和国内相关法规要求,论证方家山核电厂安全壳内氢气缓解系统的有效性。

核电氢气燃烧系统常见故障及改进措施

压水堆核电站运行过程中,一回路及相关辅助系统是有一定氢气含量的,为了控制一回路氢浓度及避免在相关系统中的密闭容器内形成氢气爆炸浓度,有必要进行长期的吹扫和除氢,氢气燃烧系统起着至关重要的作用。本文对国内某核电站氢气燃烧系统的组成及工作流程进行了简要说明,分析运行过程中可能出现的故障并给出解决措施,同时根据实际运行经验分析系统常见的故障、原因并给出改进措施,以保证系统发生异常时,能及时消除,提高系统运行的可靠性。

氢气复合器与点火器消氢效率与安全性

氢气点火器与氢气复合器是两种消除严重事故安全壳内氢气的设备。以火焰加速准则和燃爆转变准则为基础,利用GA SFLOW程序对影响氢气点火器与复合器的消氢效率和使用安全性的因素:水蒸气浓度和氢气释放速率,进行了研究。结果表明,水蒸气能够有效抑制氢气火焰加速和氢气从燃烧向爆炸的转变;在氢气释放速率较高的情况下,氢气复合器不能够快速有效地消除氢气;采取氢气复合器结合点火器的方式可以安全、有效地降低氢气燃烧带来的风险。