MCCI过程中的化学反应模型研究

严重事故下堆芯熔融物与混凝土相互作用(MCCI)对压水堆的安全分析十分重要,其中化学反应过程既释放了化学能,又产生大量易燃气体氢气,对安全壳的完整性造成威胁。本文基于国产化自主开发的严重事故程序cosSA,分析其MCCI化学反应计算模型,以典型百万千瓦级压水堆为建模对象,计算严重事故下MCCI现象并重点评估化学反应过程产生的影响。计算结果表明,化学反应早期阶段释放出相当于传至混凝土壁面总热量20%的化学能,从而对熔融物向混凝土的传热计算以及安全壳混凝土壁面熔蚀产生影响;化学反应还消耗混凝土分解释放的水蒸气产生大量氢气触发了安全壳内的燃烧,并且不凝性气体逐渐聚集使安全壳缓慢升压最终导致安全壳超压失效。

硅石牺牲混凝土配合比研究

硅石牺牲混凝土可减少堆芯残骸与混凝土反应的危害性,保证我国核电站的安全运行。结合台山核电站实际情况,通过确定原材料、设计配合比,可配制出符合技术规格及相关标准要求的硅石牺牲混凝土。经性能测试试验验证,该混凝土性能满足施工技术要求。

熔融物与混凝土相互作用时熔池内的化学反应研究

熔融物与混凝土相互作用(MCCI)时释放的裂变产物是压水堆核电厂发生严重事故时主要的二次源项。熔融物侵蚀混凝土时产生的气体和熔渣将进入熔池中与熔融物进行反应,反应得到的易挥发物质将随着气泡离开熔池并在安全壳内形成气溶胶。本文根据化学平衡的假设建立了熔池内的反应模型,并通过反应吉布斯自由能得到平衡常数,进而计算得到熔融物的活度比,最终筛选出熔池内可能存在的118种物质及可能发生的97个化学反应。以上反应模型和筛选方法可用于MCCI时裂变产物释放模型的开发。