压水堆应急冷却过程操纵员干预策略研究

发布时间：2020-10-22 04:37

　　 在事故工况下,维持对压水堆堆芯的冷却能力是十分重要的,特别是在超设计基准事故下,堆芯有可能因冷却不足而发生熔毁。此时,堆芯应急冷却的重要手段为一次侧补泄过程和二次侧补泄过程。本文为了对超设计基准事故下的堆芯应急冷却过程操纵员干预策略进行研究,以典型CNP600压水堆为研究对象,使用RELAP5/MOD3.4程序完成了主要系统和设备的建模,选择了需要进行二次侧补泄过程的典型事故,小破口失水叠加高压安注失效事故以及需要进行一次侧补泄过程的典型事故,小破口失水叠加高压安注和辅助给水失效事故与完全丧失至蒸汽发生器给水事故进行了仿真计算。通过研究发现:操纵员实施二次侧补泄过程对小破口失水叠加高压安注失效事故进行缓解时,破损环路水封清除后的冷却剂闪蒸过程对操纵员的干预行动有非常大的影响。操纵员在此事故下实施二次侧补泄操作时,干预时机应选择环路水封清除之前,且需要在主冷却剂系统升降温速率设计限值内,使用相较于设计基准事故下更高的冷却速率对一回路进行降温降压。当二次侧补泄过程失败,操纵员则需要转向实施一次侧补泄过程。操纵员的干预时机可参考严重事故管理导则的入口温度。同时,仅仅打开1条稳压器卸压管线进行排汽卸压是不足以完成对事故的缓解的,应当选择打开全部3条稳压器卸压管线进行一次侧补泄操作。使用一次侧补泄过程处置完全丧失至蒸汽发生器给水事故时,操纵员在事件导向规程EOP引导下,稳压器安全阀存在因过长时间带水排放和反复打开/回座而造成失效的风险。安全注入手动投入的时机,应在进入H2规程后作适当的延时。采用状态导向规程SOP则能显著降低稳压器安全阀打开/回座次数,稳压器在事故中不会发生满溢,稳压器安全阀失效风险显著降低。
【学位单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：TL421.1
【部分图文】：

“第三代”压水堆核电技术，堆芯的应急冷却在设计时便做出了相应的优化和改进，而??典型的“第二代”压水堆核电技术，则更多的依靠操纵员依据应急操作规程，根据事故??现象选择合适的应急冷却策略，完成堆芯余热的导出，从而制止超设计基准事故恶化为??严重事故，因此，操纵员的干预行为在事故缓解过程中起到重要作用。故本文选择了典??型“第二代”压水堆ＣＮＰ６００为研宄对象，建立了操纵员一、二次侧补泄干预行动模型，??对在操纵员千预下的事故进程和事故后果进行详细研宄。??２．１．１?ＣＮＰ６００压水堆概述??ＣＮＰ６００为我国第一个具有自主知识产权的商用核电品牌。在设计上以大亚湾核电??站所采用的法国三环路９００ＭＷ级压水堆Ｍ３１０为参考，堆芯选用１２１组燃料组件，采??用了二环路设计，每个环路包含］台蒸汽发生器和１台主冷却剂泵。通过设计优化，单??个环路的出力水平达到３３０ＭＷｔ２５］。冷却剂环路布置如图２．１示意。??采用ＣＮＰ６００技术的核电站为秦山核电二期工程１、２号机组与秦山核电二期扩建工??程３、４号机组，分别于２００２年４月、２００４年５月、２０１０年１０月及２０１２年４月投入??业运。山二也成我座主设造和运理６５０ＭＷ。??

２．１．２系统分析程序ＲＥＬＡＰ５??ＲＥＬＡＰ５系列程序是由Ｉｄａｈｏ国家工程与环境实验室ＯＮＥＥＬ）开发的用于轻水堆??系统事故瞬态分析的程序，其发展历程如图２．２所示ＲＥＬＡＰ程序的发展源自于１９６６??年形成的?ＲＥＬＡＰＳＥ?（Ｒｅａｃｔｏｒ?Ｌｅａｋ?Ａｎｄ?Ｐｏｗｅｒ?Ｓａｆｅｔｙ?Ｅｘｃｕｒｓｉｏｎ），后续版本的?ＲＥＬＡＰ２、??ＲＥＬＡＰ３、ＲＥＬＡＰ４?程序贝丨Ｊ改称为?ＲＥＬＡＰ（Ｒｅａｃｔｏｒ?Ｅｘｃｕｒｓｉｏｎ?ａｎｄ?Ｌｅａｋ?Ａｎａｌｙｓｉｓ?Ｐｒｏｇｒａｍ）。??ＲＥＬＡＰ５之前的早期ＲＥＬＡＰ程序均以均相流为基础，最后一个版本ＲＥＬＡＰ４／ＭＯＤ７于??１９８０年发布，曾被ＮＲＣ指定为安全审批程序。】９８２年，ＲＥＬＡＰ５／Ｍ０Ｄ１发布，采用了??一维、两流体、非均相和非平衡态模型取代了?ＲＥＬＡＰ４中均相流模型，成为最佳估计系??统程序。ＲＥＬＡＰ５／ＭＯＤ１程序可用于对小破口失水事故和瞬态的计算与分析［２７１。１９８５??年发布的ＲＥＬＡＰ５／ＭＯＤ２加入了再淹没模型，对ＭＯＤＩ进行了一些改进，采用了六方??程两流体非平衡相模型，可用于各类破口失水事故和瞬态的计算。ＲＥＬＡＰ５／ＭＯＤ３则于??１９９５年完成开发，可适用于轻水堆核电厂所有瞬态的计算，被广泛应用于评审认证与安??全分析中。ＲＥＬＡＰ５／ＭＯＤ３．４则为较新的ＲＥＬＡＰ５／ＭＯＤ３版本，增加了对节块横向流动??的计算，对程序模型进行了改进。??

在事故工况下，由于蒸汽发生器具有非常强的剩余功率排出能力，并且二次侧补泄??过程不会对安全壳完整性造成威胁，故在实施堆芯应急冷却时，可优先选择使用二次侧??补泄过程。由辅助给水系统为蒸汽发生器补水，并通过大气排放管线卸压排汽，为主冷??却剂系统提供冷却，使其尽快降温降压，安全注入系统及早投入运行，重新淹没堆芯，??阻止超设计基准事故恶化为严重事故。??若二次侧补泄过程实施失效，例如同时丧失至蒸汽发生器的给水，则操纵员应转向??使用一次侧补泄过程为堆芯提供有效的应急冷却。一次侧补泄过程的实质是通过主系统??边界上的可控失水，加快主冷却剂系统卸压，从而引入安注流，因而一次侧补泄过程有??加大主冷却剂系统储水量流失，加速堆芯的裸露的风险。故实施一次侧补泄过程必须谨??慎，也对实施时机提出了非常高的要求。??一次侧补泄过程根据补泄时机的不同，可分为“先补后泄”（Ｆｅｅｄ－Ｂｌｅｅｄ）和“先泄??后补”（Ｂｌｅｅｄ?－Ｆｅｅｄ），“先补后泄”过程是先手动投入上充或安全注入，待主冷却剂系??统水装量增加而升压后，顶开稳压器安全阀组排汽的过程。“先补后泄”过程堆芯裸露??。
【参考文献】

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本文编号：2851103