底反射层氧化对模块式高温气冷堆进气事故的影响分析

进气事故是模块式高温气冷堆(HTR-PM)事故分析中重点考虑的一种事故类型。核级石墨在高温气冷堆中被广泛用作反射层材料、结构材料和慢化材料等。在进气事故中,燃料元件基体石墨发生氧化反应增加了燃料颗粒裸露和放射性释放的风险,底反射层发生氧化反应降低了石墨材料的机械性能,可能破坏堆芯底部结构的完整性。本文利用高温气冷堆专用系统分析程序TINTE,分别选取两种不同氧化速率的石墨材料作为底反射层材料,以热气导管双端断裂的进气事故为例,分析不同材料对进气事故的影响。在保证底反射层完整性的前提下,底反射层采用高氧化速率的材料时,能明显降低燃料颗粒裸露和放射性释放的风险。

高温气冷堆进气事故中自然循环建立时间及影响因素分析

进气事故是高温气冷堆所关注的一类超设计基准事故,其中堆芯内外建立稳定自然循环的时间是该事故所重点关注的一个问题。日本山梨大学Tesuaki Takeda教授提出了局部自然对流会对此过程造成影响,并进行了相关实验。本文通过FLUENT程序对该实验进行了模拟计算,计算结果与实验结果相吻合,验证了FLUENT程序在处理此类问题的能力。另外,通过CFD程序可更方便地对自然循环建立过程的敏感因素(如温度、几何结构、阻力系数等)进行分析,所得结果为模块式高温气冷堆进气事故分析提供了依据。

HTR-PM两根一回路连接管断裂的进气事故分析

进气事故是模块式高温气冷堆关注的超设计基准事故之一,石墨氧化腐蚀反应可能导致反射层结构强度减弱、燃料元件完整性和包容裂变产物能力被破坏,以及产生可燃气体等较严重后果。进气事故的分析研究对进一步掌握高温气冷堆的事故特性以及提高反应堆的安全设计具有重要意义。本文基于200MWe球床模块式高温气冷堆示范工程(HTR-PM)的初步设计,假设与一回路压力边界上、下相连的燃料元件进料管和卸料管同时发生断裂,从而形成烟囱效应并导致空气进入堆芯,利用高温气冷堆专用系统分析软件TINTE对自然循环建立及后续的进气腐蚀过程进行了研究,分析了自然循环流量、堆内石墨腐蚀速率、舱室氧气消耗量、燃料元件温度等关键参数的变化。结果表明,即使考虑腐蚀反应的不均匀性,事故后约60h时才会出现首个燃料包覆颗粒裸露现象,燃料元件最高温度峰值低于1620℃的设计限值,保持完好的燃料包覆颗粒仍具有包容放射性裂变产物的能力。同时,如果在相应的时间内采取措施切断进气源,使石墨腐蚀反应不能继续发展,将不会对反应堆的安全造成严重的影响。

HTR-10进气事故下堆芯石墨腐蚀分析

热气导管的双端断裂事故是１０ＭＷ高温气冷堆（ＨＴＲ－１０）的假想极限事故，该事故喷放阶段结束后，在气体扩散和浮升力的作用下，堆舱中的空气通过破口进入堆芯，并在堆芯流道和堆舱组成的回路中慢慢形成自然对流，从而引起进气事故。为了分析堆芯石墨的腐蚀情况，本文首先对ＨＴＲ－１０堆芯结构作了简化处理，然后计算了堆体简化流道内气体自然对流的质量流量、固相和气相的温度、石墨的腐蚀率、石墨的腐蚀总量以及燃料元件经腐蚀后的裸露率。这些计算结果表明，即使在该极限事故下，ＨＴＲ－１０仍有很好的安全特性。

HTR-PM进气事故缓解措施初步分析

热气导管双端断裂(DEGB)事故因其可能造成的严重后果逐渐引起研究者的大量关注。对于200 MWe球床模块式高温气冷堆(HTR-PM),DEGB进气事故是其事故安全分析中重点关注的事故类型。针对HTR-PM DEGB进气事故,提出了从装料管注入一定流量的氮气或氦气以缓解事故后果的方案,并利用系统分析程序TINTE-TIIXUW,计算分析了注入不同流量氮气和氦气对进气事故的缓解效果。分析结果表明,注入氮气时,注气流量需达到一定值才能起到缓解效果,而注入氦气时,注气流量小或大均能有效缓解事故后果,这为后续的实际工程应用提供了很好的参考和帮助。