核反应堆热工分析 (85).pdf

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1、Multiphase Flow&Interface Phenomena Laboratory,School of Energy&Power Engineering,Chongqing University瞬态分析的任务瞬态分析的任务瞬态分析的核心任务：预计在各种运行瞬变故障和事故工况下，反应堆及其热力系统内运行工况和热力参数的变化过程和变化幅度，为各道安全屏障的设计提供依据，并以此来确定运行参数允许变化的最大范围和反应堆保护系统动作的安全值。瞬态分析工具：1)冷却剂系统热工水力分析程序(系统分析程序)；2)堆芯子通道分析程序及燃料元件行为分析程序；3)反应堆物理-热工耦合程序，热工瞬态与核反应

2、过程间的相互关系，包括内耦合、外耦合。瞬态分析的内容：1)一回路压力、流量、温度、含汽量、空泡份额、流型等；2)堆芯冷却剂的流动和传热工况；燃料包壳和铀芯的温度变化过程和变化幅度；3)若冷却剂从一回路泄露到安全壳中，则需要预计安全壳内气体的温度和压力变化过程。Multiphase Flow&Interface Phenomena Laboratory,School of Energy&Power Engineering,Chongqing University瞬态分析的任务 反应堆的安全问题三道安全屏障：第一道屏障是燃料元件包壳具有良好的密封性能，不但可以保护固态燃料及其裂变产物不受冷却剂的腐

3、蚀和侵蚀，还可以把裂变气体包容在内。包壳破坏的主要原因是燃料元件过热和包壳与冷却剂之间的化学反应。第二道屏障是一回路的压力边界就是一回路及其辅助系统的管道和设备的外壳，其薄弱环节是蒸汽发生器的换热管。造成第二道屏障破坏的原因是冷却剂温度和压力过高，设备制造和安装缺陷，各种强大的外力（地震、撞击等）作用。Multiphase Flow&Interface Phenomena Laboratory,School of Energy&Power Engineering,Chongqing University瞬态分析的任务 反应堆的安全问题三道安全屏障：第三道屏障是安全壳安全壳的作用是防止一回路和辅

4、助回路漏出的放射性物质逸散到周围环境中去，同时保护反应堆免受外来飞行物的撞击。当然，不可预见的地震、飞行物坠落也会造成安全壳的破坏。如果蒸汽发生器的传热管破裂，则放射性物质将直接通过二回路的工质泄露到安全壳外面，因此电站必须随时监测二回路的水质状况。在任何事故工况下都要保证至少一道安全屏障是完整的！Multiphase Flow&Interface Phenomena Laboratory,School of Energy&Power Engineering,Chongqing University瞬态分析的任务进行瞬态分析时，通常按照下列四类工况考虑反应堆的安全性：工况 I-正常运行和运行瞬

5、变，包括：（1）核电厂的正常启动、停闭和稳态运行。（2）运行瞬变，如核电厂的升温升压或冷却卸压，负荷变化等。在这些工况中允许某些部件存在故障和缺陷，少量燃料元件破损、蒸气发生器在允许限度内泄漏、一台冷却剂循环泵停止运行等。这些情况出现频繁，无需停堆，靠控制系统在设计裕度范围内调节，也可以重新恢复稳定。Multiphase Flow&Interface Phenomena Laboratory,School of Energy&Power Engineering,Chongqing University瞬态分析的任务可能导致停堆，但不会造成燃料元件棒损坏，排除故障后能恢复功率运行，预计在正常运行

6、期间不出现，但在寿期内可能出现。设计基准：不应导致包壳破损。典型事件：控制棒组件失控抽出、冷却剂强迫循环流量部分丧失、外电负荷丧失、汽轮机跳闸(主汽门关闭)、二回路系统给水丧失等。工况 II-中等频率事件，或称预计运行事件:Multiphase Flow&Interface Phenomena Laboratory,School of Energy&Power Engineering,Chongqing University瞬态分析的任务预期在特定电厂整个寿期内不一定出现，在在同类电厂3040年内会发生几次。此类事故会造成一定数量的燃料元件破损，堆在相当长时间内不能恢复运行；但放射性不影响厂区

7、及以外的公众生活。典型事件：一回路/二回路小破口、燃料组件装载错位、冷却剂强迫循环流量全部丧失等。工况 III稀有事故（设计基准事故）：Multiphase Flow&Interface Phenomena Laboratory,School of Energy&Power Engineering,Chongqing University瞬态分析的任务预期不发生，但假设发生，因为潜在危险性大，不要求堆完整，但要求放射物质在安全壳内。典型事件：一回路主管道断裂、二回路主蒸汽管道断裂、一个冷却剂循环泵转子卡死、控制棒机构的外壳破裂(棒束控制组件弹出)等。工况 极限事故（严重事故）：Multipha

8、se Flow&Interface Phenomena Laboratory,School of Energy&Power Engineering,Chongqing University瞬态分析的任务除了上述四类工况反应堆还有一种特殊的工况：工况V 未能紧急停堆的预期瞬变(ATWS)：(Anticipated Transient Without Scram)指在中等频繁或稀有故障下已达到停堆保护要求但未能停堆。包括：a.厂外电源丧失使得冷却剂流量丧失 b.稳压器安全阀打不开 c.有功率下抽出控制棒 d.给水流量丧失 e.某个冷却剂泵转速下降 f.蒸汽负荷大幅上升等PWR瞬态过程能得到控制的主

9、要机理：冷却剂被加热空泡增加负反应性抑制功率上升最后注入硼酸溶液停堆Multiphase Flow&Interface Phenomena Laboratory,School of Energy&Power Engineering,Chongqing University 小结瞬态分析的任务1.为了防止放射性的泄露，反应堆通常设有三道安全屏障。2.瞬态分析的任务是预计在各种运行瞬变故障和事故工况下，反应堆及其热力系统内运行工况和热力参数的变化过程和变化幅度，为各道安全屏障的设计提供依据；并以此来确定运行参数允许变化的最大范围和反应堆保护系统动作的安全值。3.进行瞬态分析时，通常按照四类电厂工况考虑反应堆的安全性。