AP1000给水丧失事故定性分析

针对AP1000核电站,基于两流体最佳估算系统程序RELAP5建立热工水力模型,基于Matlab/Simulink软件及工业组态软件建立相关控制系统数学模型,用于对正常给水丧失事故的计算分析。建模数据主要参考AP1000Design Control Document(AP1000DCD),由于建模数据不够充分、详尽,模型不够精确,文中事故分析以定性分析为主。计算结果表明:RELAP5具备计算自然循环的能力,计算结果与DCD中正常给水丧失事故结果总体趋势基本一致,非能动余热排出系统(PRHRS)、堆芯补水箱(CMT)系统能够及时、有效地排出堆芯余热和堆芯衰变热,确保堆芯安全。PRHRS余热排出能力对事故发展有明显影响,模型中PRHRS余热排出能力较强,使冷却剂温度更快地降低到较低水平,导致CMT更早投入以及随后反应堆各参数响应的不同。

非能动核电站主给水丧失事故仿真研究

AP1000非能动安全系统是一种新型的安全系统,无论从原理上还是系统布置上均与第2代核电站有区别,AP1000目前尚未实际运行,所以,其设计原理还需进一步深入地论证和分析。本文应用JTopmeret、THEATRe建模软件对AP1000非能动余热排出系统(PRHRS)、堆芯补水箱(CMT)系统进行仿真,验证在主给水丧失事故条件下PRHRS、CMT系统运行的可行性和应急堆芯冷却的有效性。结果表明:在事故条件下,PRHRS、CMT系统能够及时、有效地排出堆芯衰变热,保证堆芯的安全。此结论对AP1000电站的实际运行有一定的参考作用。

船用核动力装置给水完全丧失事故干预效应分析

针对事故条件下兼顾船总体安全和反应堆安全的要求,应用运行安全分析仿真软件平台对船用核动力装置给水完全丧失事故进行了计算分析。结合实际运行情况,考虑了无人工干预、有限干预和积极干预三种情况对事故过程的影响,对事故后干预时机、最佳反应堆功率水平等方面进行了量化分析。

压水堆核电站完全丧失给水引发的严重事故研究

采用严重事故最佳估算程序RELAP5/SCDAPSIM/MOD3.2,建立美国Surry-2核电站的详细计算模型,对完全丧失给水(TLFW)引发的堆芯熔化事故进行研究分析。为准确预测压力容器内堆芯熔化的进程,为二级概率安全评价提供可信的初始条件,计算中考虑了一回路压力边界的蠕变破裂失效,并评价了人为干预对堆芯熔化进程及事故后果的影响。计算结果表明,由完全丧失给水引发的压水堆核电站严重事故不会出现人们担心的高压熔堆;反应堆压力容器下封头的失效位置不是在其底部,而是在其侧面;通过打开稳压器释放阀对一回路实施主动卸压能够大大推迟事故的进程。

超临界水冷堆部分丧失给水瞬态敏感性分析

以日本超临界水冷堆(Super LWR)为背景,建立相关数学物理模型,计算分析超临界水冷堆在部分丧失给水瞬态下,主泵惰转时间、紧急停堆延迟时间和密度反馈比对最高包壳温度的影响。分析结果表明:部分丧失给水后,在主泵惰转和反应堆紧急停堆的共同作用下,最高包壳温度先是快速升高,然后快速下降;延长惰转时间能延缓冷却剂流量的减少,从而延缓最高包壳温度的升高;紧急停堆延迟时间越短,越能减缓最高包壳温度的升高;密度反馈比的变化对包壳的温度影响不大。可见,主泵惰转时间、紧急停堆延迟时间能对堆芯的安全性能产生明显的影响。

蒸汽发生器完全丧失给水引发的压水堆严重事故研究

采用严重事故最佳估算程序SCDAP/RELAP5/MOD3.4,建立了美国Surry核电站的详细计算模型,对完全丧失给水(TLFW)引发的堆芯熔化事故进行了研究分析。为准确预测压力容器内堆芯熔化的进程,给二级PSA提供可信的初始条件,计算中考虑了一回路压力边界的蠕变破裂失效,并评价了人为干预对堆芯熔化进程及事故后果的影响。

核电厂丧失全部给水事故下PSA成功准则研究

为了分析核电厂发生丧失全部给水事故后的瞬态响应,用于支持概率安全分析成功准则的确定,本文以国产先进压水堆核电厂为研究对象,利用系统分析程序建立了电厂模型,研究了事故后电厂的瞬态特性,并开展了二次侧非能动余热排出系统(ASP)、操纵员动作时间、开启阀门数量的敏感性分析,得出如下结论:如果3列ASP系统有效,堆芯余热由ASP系统带出,能够维持堆芯冷却;如果仅1列ASP系统有效,操纵员至少有7 100 s来执行充排操作来实现堆芯冷却;如果所有ASP系统均失效,操纵员需要及时执行充排操作,且至少要手动开启2个稳压器安全阀或1个严重事故专用卸压阀来实现堆芯冷却。

先进三代核电AP1000丧失正常给水事故研究

本文对先进三代核电AP1000的丧失正常给水事故从稳压器满溢、冷却剂系统压力边界完整性和燃料包壳完整性方面进行分析研究。由于AP1000设计中考虑汽机停机可能会引起电网扰动,因此考虑了反应堆紧急停堆之后汽机停机引起的丧失厂外交流电的情况。丧失厂外交流电后,主泵将停运,一次侧排热能力将降低,冷却剂升温升压;但丧失厂外交流电也将引起化容系统不可用,从而可能降低稳压器满水和冷却剂系统超压的风险。因此,本文对于不同的限制准则,分别进行交流电是否有效的分析评价。结果表明,无论交流电是否有效,在非能动堆芯冷却系统的运行下和操纵员动作下,堆芯余热可以有效导出,稳压器没有满溢,冷却剂系统的压力边界以及燃料包壳的完整性均能得到保证。

蒸汽发生器全部丧失给水事故分析及处理

通过基于现实假设建立方家山核电厂的详细的计算模型,对完全丧失给水引发的事故进行分析。在APA和APD丧失后ASG启动失败,或者APA和APD一开始就不运行时ASG完全丧失的瞬态中,操纵员通过选择充排模式或者充溢模式,即通过建立安注向反应堆注水,同时开启稳压器排放管线来带走反应堆剩余功率,最终由EAS/RRI热交换器将热量带出安全壳,从而避免了堆芯熔化事故。长期阶段,安全注射停运及稳压器安全阀关闭,堆芯余热由RRA系统导出。但操纵员的动作必须在一定的时间限制之内实施,否则堆芯将裸露并熔化。

徐大堡核电厂丧失给水严重事故序列消氢分析

丧失给水事故发生后,若相关安全保护系统失效,将导致一回路丧失热阱,从而使堆芯发生裸露,进一步发生锆水反应产生氢气,氢气进入安全壳有可能发生燃烧或爆炸,产生的高温高压将威胁安全壳的完整性。文章通过M AAP4程序计算分析了丧失给水引发的严重事故后氢气控制系统的消氢能力。

海阳核电一期工程主给水泵相关控制逻辑优化

海阳核电一期工程主给水系统不设置备用主给水泵组,低功率运行时备用主给水泵组不会自动启动,且为避免对系统产生较大的冲击,主给水泵组采用出口电动阀关阀备用逻辑。某AP1000电厂在调试过程中,因滤网堵塞导致唯一正在运行的主给水泵组跳泵,备用主给水泵组手动启动后却又因出口电动阀无法打开导致主给水完全丧失。随着蒸汽发生器(SG)液位降低,启动给水泵,汽轮机停机,随后反应堆被迫手动停堆。为此对海阳核电一期工程主给水泵相关控制逻辑进行一系列优化,包括采用备用主给水泵组自动启动逻辑,备用主给水泵组由原关阀备用优化为开阀备用,增设前置泵出入口压差低报警信号等措施,以增强核电厂低功率运行时的安全可靠性。

物理-热工耦合对超临界水堆系统特性的影响分析

物理-热工耦合是超临界水堆系统分析的关键问题之一。以日本超临界水冷热堆Super LWR的堆芯设计为例,借助Dragon编制中子截面数据库,建立双群中子扩散方程计算模块,联系同时建立的热工计算模块,得到超临界水堆的物理-热工耦合计算模型。通过对比稳态与瞬态工况下耦合前、后的热工工况,分析物理-热工耦合条件下的超临界水堆系统热工特性。结果表明:在稳态工况下,物理-热工耦合将导致内、外组件堆芯功率峰值沿轴向发生明显偏移,使得部分节点的包壳温度升高,但包壳最高温度降低;在瞬态工况下,物理-热工耦合将导致堆芯包壳最高温度的发生位置有所改变。发生给水加热丧失瞬态后,在某一时刻,外部组件的包壳最高温度将转而超过内部组件的包壳最高温度。可见,物理-热工耦合对包壳最高温度的大小和发生位置均可能产生明显影响。计算分析可为超临界水堆瞬态及安全分析提供相应理论参考。

AP1000核电厂应对全厂断电事故的稳压器防满溢对策研究

AP1000核电厂若在全厂断电事故下丧失正常给水,会引起稳压器满溢,将通过稳压器安全阀排放液体冷却剂,引起反应堆冷却剂水装量流失,增大反应堆堆芯裸露的风险。与此同时,安全壳内的放射性水平因稳压器满溢可能会增大,增大向环境排放大量放射物质的可能。为防止稳压器满溢,本工作进行了解决或缓解稳压器满溢的对策研究。结果表明,增大非能动余热排出系统(PRHRS)热交换器的传热面积,可防止稳压器满溢;合理降低安全壳内置换料水箱(IRWST)的背压,可增大达到稳压器满溢的裕度,有效地缓解稳压器满溢;增大稳压器的自由容积,可防止稳压器满溢。此结论对AP1000核电厂的设计和事故分析有一定的参考作用。

压水堆核电厂LOFW始发严重事故下堆腔注水措施影响因素分析

针对900 MW级压水堆核电厂,采用一体化严重事故分析工具,对主给水丧失(LOFW)始发事件叠加辅助给水失效严重事故下,采取堆腔注水(ERVC)缓解措施的事故进程进行模拟,对该措施缓解堆芯熔化进程、保持压力容器完整性的有效性进行分析验证,并对注水速率、注水高度和注水时间对该措施的影响进行了分析。结果表明:在充足的水源条件下,保证一定的注水速率和水位高度,LOFW始发严重事故下采取堆腔注水的缓解措施可为下封头提供有效的冷却,保持压力容器的完整性;在事故进程不同时间点进行注水,分析表明,只要保证一定的注水速率,注水入口时间延迟同样可保持压力容器完整性。

用于支持PSA成功准则的ATWS敏感性研究

极限的未能紧急停堆的预期瞬态(ATWS)是核电厂二次侧热移出能力减小引起的升温瞬态。为评价AP1000核电厂在发生ATWS事故后的响应,采用LOFTRAN程序对极限的丧失主给水ATWS进行计算分析。对影响电厂系统响应的一些关键因素,如蒸汽旁排的容量、堆芯补水箱(CMT)特性和硼反应性系数、反应堆冷却剂泵(RCP)可用性、启动给水系统(STS)可用性和蒸汽发生器(SG)传热等作了一系列敏感性分析。分析结果表明:为缓解ATWS事故,应隔离蒸汽旁排,并在触发CMT的同时停运RCP。

AP1000丧失正常给水事故PRHR冷却能力研究

AP1000作为第三代革新型核电厂,广泛采用了非能动安全设计,来提高系统的安全性和经济性。其中,非能动余热排出系统(PRHR)用于应对正常余热排出路径失效的事故。本文采用机理性分析程序建立了包括主冷却剂系统(RCS)、专设安全设施(ESF)、以及简化的二回路系统的AP1000核电厂模型,对AP1000核电厂丧失正常给水事故进程进行了模拟计算。并且着重分析了非能动余热排出系统在丧失正常给水事故工况中的瞬态响应、热工水力行为及其冷却能力,并将PRHR与内置换料水箱(IRWST)的换热功率与堆芯衰变热功率进行了比较。研究表明,在丧失正常给水事故中,PRHR的热移出功率最终能够与堆芯的衰变功率相匹配,PRHR热交换器(PRHR HX)有能力带走衰变热,将反应堆主系统维持在安全停堆的状态。

VVER核电厂充排事故管理策略研究

田湾VVER核电厂有其独特的设计特点,其事故管理措施需充分考虑其自身特点及差异性。超设计基准事故中,如完全丧失给水、全厂断电等典型的高压事故序列,在二回路带热失效情况下,反应堆冷却剂系统压力始终维持在较高的状态,堆芯无法有效冷却而导致堆芯损伤。此时可以采取充排措施,缓解事故进程。文章对完全丧失给水和全厂断电事故进行了充排事故管理策略的研究,对充排时机及系统配置进行了敏感性分析。研究表明,一列安全阀的卸压能力不足以缓解事故;建议选取“堆芯出口温度350℃”整定值为充排信号,此时操纵员有较长的时间执行操作;对全厂断电事故,根据系统配置优化充排时机,操纵员约有4小时的时间来恢复电源缓解事故。

AP1000核电厂丧失正常给水稳压器防满水措施研究

在某AP1000核电厂丧失正常给水事件中,由于一系列的误操作导致稳压器满水,而稳压器安全阀在多次打开后可能无法重新关闭,不满足核电厂Ⅱ类工况验收准则。文章分析了该事件中稳压器满水的原因,即在非能动余热排出热交换器(PRHR HX)冷却能力充足的情况下,系统不适当的降压导致环路中冷却剂闪蒸,进而导致稳压器满水,此时通过开启堆顶放气阀启动应急下泄的方式无法有效降低稳压器液位。最后给出了AP1000核电厂丧失正常给水事故中防止稳压器满水的建议措施,即在RCS降压过程中,应确保RCS压力始终高于热管段温度对应的饱和压力,进而确保冷却剂不发生闪蒸。

非能动脉冲冷却系统对压水堆SBO/TLFW事故的缓解作用分析

针对二代堆核电厂目前的事故规程难以处理全厂失电(SBO)与完全丧失给水(TLFW)事故叠加的情况(SBO/TLFW),非能动脉冲冷却是一种充分利用二代堆核电厂二回路现有设备系统以延缓事故进程的新思路。为分析非能动脉冲冷却系统对SBO/TLFW事故的缓解作用,基于最佳估算系统程序RELAP5建立了中国改进型三环路压水堆(CPR1000)机组主系统、二回路和非能动脉冲冷却系统模型,在此基础上开展了SBO/TLFW事故工况分析,对比了有、无非能动脉冲冷却系统情况下的事故进程。计算结果表明,在停堆后8 min内开始启动且仅依靠除氧器存水,非能动脉冲冷却系统能够将堆芯开始裸露的时间推迟约12 h,可以显著延缓压水堆的SBO/TLFW事故进程。