注水时机对压水堆严重事故进程的影响

以典型的3环路压水堆为参考对象,建立了详细的严重事故计算模型。选择一回路热段当量直径为18 cm的失水事故(LOCA)作为初始事件,采用RELAP5/SCDAP/MOD3.2为分析工具,对无注水、无缓解措施下的基准事故进程进行计算分析,研究3种不同注水时机对严重事故进程的影响。3种注水时机分别为堆芯表面峰值温度达到1100 K、1300 K、1500 K时开始注水。计算结果显示,压水堆严重事故进程对于注水的时机非常敏感。较早阶段的注水对于阻止堆芯熔化十分有效,注水较晚会恶化事故进程,加速堆芯熔化。     

压水堆大破口失水事故引发的严重事故研究

采用机理性严重事故最佳估算程序SCDAP/RELAP5/MOD3.2，以美国西屋公司Surry核电站为参考对象，建立了1个典型的3环路压水堆核电站的严重事故分析模型，分别对主回路冷段和热段发生25cm大破口失水事故（LBLOCA）导致的堆芯熔化事故进行研究分析。结果表明，压水堆发生大破口失水事故时，堆芯熔化进程较快，大量堆芯材料熔化并坍塌至下腔室，反应堆压力容器下封头失效较早，且主回路冷段破口比热段破口更为严重。     

压水堆大破口失水事故高压安注的缓解能力研究

以西屋公司典型的三环路压水堆为参考对象,采用基于RELAP/SCDAPSIM程序开发的压水堆严重事故分析平台,对没有缓解措施的热段25 cm大破口失水事故进行了计算分析,详细研究了堆芯表面峰值温度分别达到1 100K、1 300 K和1 500 K时进行高压安全注射对大破口失水事故的缓解情况.结果显示,高压安全注射的时机对大破口失水事故的进程有着重要的影响,较早阶段的注水能够有效阻止堆芯熔化,较晚阶段的注水会恶化事故进程,加速堆芯熔化.     

压水堆核电站全厂断电事故及辅助给水系统的缓解能力研究

以美国surry核电站为参考对象,采用最佳估算程序SCDAP/RELAP5/MOD3.4,建立了一个典型的三环路压水堆核电站严重事故计算模型,对全厂断电(SBO)事故的物理现象及堆芯熔化进程进行了详细分析,并研究了全厂断电事故发生后辅助给水(AFW)分别持续1800s和3600s对事故的缓解效果.计算结果显示,辅助给水能有效地延缓堆芯熔化进程,大大推迟反应堆压力容器的失效时间,为操纵员恢复交流电源以及实施其它缓解措施赢得更多的时间.     

压水堆核电厂全厂断电事故及其缓解措施

以1座典型的3环路压水堆核电厂为参考对象,分别研究了发生全厂断电事故时堆芯在低压和高压状态下的损坏进程。结果表明：在考虑稳压器波动管的蠕变失效时,虽避免了高压熔堆,但低压状态下堆芯损坏更为严重,且产生更多的氢气。分析了导致这一结果的原因,提出了在堆芯出口温度达923K时的严重事故缓解措施。计算结果表明：该缓解措施能有效地延缓堆芯损坏进程,为操纵员恢复交流电源以及采取其它缓解手段赢得更多时间。     

压水堆严重事故管理入口标准研究

使用严重事故分析程序RELAP/SCDAPSIM,对3种不同尺寸的压水堆热段大破口事故进行了分析。主要研究了15、20、25cm大破口事故分别在无事故管理和有高压安全注射条件下事故进程。计算结果表明,当堆芯表面峰值温度达1 500K时,堆芯出口温度不能反映堆芯的损伤状态;当堆芯出口温度达900K时,进行严重事故管理不能有效阻止堆芯熔化。将堆芯热通道出口温度作为严重事故管理入口标准的计算分析结果表明,在堆芯热通道出口温度达900K时实施严重事故管理可有效阻止堆芯熔化,此信息可作为进入严重事故管理的入口标准。     

秦山一期核电站未能紧急停堆的预期瞬变导致堆芯熔化的进程及事故缓解措施研究

选择失去主给水、失去厂外电和正常运行情况下控制棒失控提升3个典型的导致未能紧急停堆的预期瞬变(ATWS)的初因事故,采用自行研制的基于SCDAP／RELAP5／MOD3．1的核反应堆严重事故分析平台,对秦山一期核电站ATWS初因导致堆芯熔化严重事故进程进行了分析研究,对防止ATWS导致堆芯熔化进程的缓解措施的有效性进行了验证。计算分析结果表明,二回路补水和一回路卸压的事故缓解措施能有效地阻止堆芯熔化进程。     

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。     

事故容错燃料在大破口事故下的安全分析

事故容错燃料（ATF）系统旨在当反应堆失去冷却后,提高核燃料及包壳的安全特性,在正常工况下相比现在的UO₂-Zr系统更好。通过凭借先进材料的特性,ATF系统会明显延缓事故进程,为采取缓解措施提供更大的时间裕度。本文通过分析采用ATF的典型压水堆系统大破口事故（LBLOCA）设计基准事故以及叠加安注系统失效的极限严重事故,初步评估ATF在事故下的性能。分析结果表明,相比UO₂-Zr,ATF能降低大破口设计基准事故下的包壳峰值,延长严重事故下堆芯发生熔化的时间,具有更好的事故容错性。     

法国腓比斯试验装置

【法国《能源快报》1994年12月7日报道】法国核安全和防护研究院(IPSN)最近公布了在腓比斯(PhebusPF)反应堆堆芯上进行的预先设计好的堆芯熔化事故的首次试验结果。此微型反应堆(按照900 MW压水堆五千分之一比例设计的模型)堆芯完成了其使命:研究当堆芯熔化时裂变产物在反     

小型压水堆完全丧失电源引发的严重事故研究

以压水堆严重事故最佳估算程序RELAP/SCDAPSIM/MOD3.4为核心软件,以假想的小型压水堆为研究对象,建立了1个径向3通道、轴向10节块的核反应堆严重事故计算模型,研究了完全丧失电源初因事件引发的严重事故过程,并对事故停堆后蒸汽发生器给水持续300s的缓解措施进行了分析。计算结果表明：蒸汽发生器辅助给水对于延迟事故进程,缓解事故后果具有重要作用。     

Study on severe accident mitigation measures for the development of PWR SAMG

In the development of the Severe Accident Management Guidelines （SAMG）, it is very important to choose the main severe accident sequences and verify their mitigation measures. In this article, Loss-of-Coolant Accident （LOCA）, Steam Generator Tube Rupture （SGTR）, Station Blackout （SBO）, and Anticipated Transients without Scram （ATWS） in PWR with 300 MWe are selected as the main severe accident sequences. The core damage progressions induced by the above-mentioned sequences are analyzed using SCDAP/RELAP5. To arrest the core damage progression and mitigate the consequences of severe accidents, the measures for the severe accident management （SAM） such as feed and bleed, and depressurizations are verified using the calculation. The results suggest that implementing feed and bleed and depressurization could be an effective way to arrest the severe accident sequences in PWR.     

基于RELAP5与MELCOR联合分析方法的压水堆严重事故研究

针对严重事故的模拟研究,本文提出结合热工水力系统程序和严重事故一体化程序的分析方法,以典型三环路传统压水堆为对象,分别采用RELAP5和MELCOR程序建立模型,分析在全厂断电叠加汽动辅助给水泵失效事故下系统的瞬态响应。为了尽可能地利用RELAP5计算早期热工水力响应,同时保证严重事故计算结果的准确性,以MELCOR锆合金氧化模型开始工作温度的下限,即包壳温度达到1 100 K作为程序衔接准则并利用RELAP5的大编辑功能,提取所需计算结果导入MELCOR输入卡作为初始参数继续模拟。计算结果表明,数据连接过程整体保持了连续性,两种方法计算得出的主冷却剂系统压力、堆芯和稳压器水位、燃料包壳温度等参数的数值以及堆芯传热恶化和压力容器失效等现象的时序存在不同程度的差异,例如堆芯熔毁时间延后了约538 s。由于采用了RELAP5计算严重事故前的系统暂态响应,联合分析方法的计算结果比单独使用MELCOR分析的结果更加准确,该方法可以提高传统严重事故分析的可靠性。     

基于RELAP5与MELCOR联合分析方法的压水堆严重事故研究

针对严重事故的模拟研究,本文提出结合热工水力系统程序和严重事故一体化程序的分析方法,以典型三环路传统压水堆为对象,分别采用RELAP5和MELCOR程序建立模型,分析在全厂断电叠加汽动辅助给水泵失效事故下系统的瞬态响应。为了尽可能地利用RELAP5计算早期热工水力响应,同时保证严重事故计算结果的准确性,以MELCOR锆合金氧化模型开始工作温度的下限,即包壳温度达到1 100 K作为程序衔接准则并利用RELAP5的大编辑功能,提取所需计算结果导入MELCOR输入卡作为初始参数继续模拟。计算结果表明,数据连接过程整体保持了连续性,两种方法计算得出的主冷却剂系统压力、堆芯和稳压器水位、燃料包壳温度等参数的数值以及堆芯传热恶化和压力容器失效等现象的时序存在不同程度的差异,例如堆芯熔毁时间延后了约538 s。由于采用了RELAP5计算严重事故前的系统暂态响应,联合分析方法的计算结果比单独使用MELCOR分析的结果更加准确,该方法可以提高传统严重事故分析的可靠性。     

MAAP5 simulation of the PWR severe accident induced by pressurizer safety valve stuck-open accident

The Modular Accident Analysis Program version 5 (MAAP5) is a computer code that can simulate the response of light water reactor power plants during severe accident sequences. The present work aims to simulate the severe accident of a typical Chinese pressure water reactor (PWR) with MAAP5. The pressurizer safety valve stuck-open accident is essentially a small break loss-of-coolant accident (SBLOCA), which becomes one of the major concerns on core melt initiating events of the PWR. Six cases with different assumptions in the pressurizer (PZR) safety valves (SVs) stuck-open accident stuck open accident were analyzed for comparison. The results of first three cases show that the severe accident sequence is correlated with the number of the stuck open valve. The primary system depressurized faster in a more SVs stuck open case, and the consequences in which is hence slighter. The remaining 3 cases along with the case 2 were then analyzed to study the effect of operator intervention to the accident. The results show that the auxiliary feed water (AFW) is effective to delay the core degradation and hence delayed the finally system recovery. The high pressure injection (HPI) operation and manually opening the steam generator (SG) SVs are effective to mitigate this kind of severe accident. The results are meaningful and significant for comprehending the detailed process of PWR severe accident, which is the basic standard for establishing the severe accident management guidelines.     

基于堆芯模型耦合过渡方法的严重事故模拟机开发研究

采取系统分析程序耦合过渡一体化严重事故（SA）分析程序的方法，对严重事故模拟机的开发进行研究。该方法首先使用系统分析程序计算事故早期响应，当满足耦合条件时，系统程序停止计算，切换至严重事故程序计算模拟事故中晚期。为实现切换时参数平滑过渡，以全范围模拟机常用程序RELAP5和严重事故程序MAAP4为例，主要分析了两程序热工水力模型重叠部分的堆芯区域的物理模型，选择传递了堆芯节点的芯块温度、包壳温度和堆芯功率。基于通用百万千瓦级压水堆小破口失水事故（SBLOCA）模型，使用该方法计算和SA程序单独计算进行对比验证。结果表明，过渡参数的选取是正确的，该系统分析程序耦合过渡SA程序的方法不仅能成功平滑地过渡参数，还保证了后续计算的准确性。      

大功率先进压水堆IVR有效性评价中熔池换热研究

熔融物堆内滞留-压力容器外部冷却（IVR-ERVC）是一种重要的核电厂严重事故缓解措施。当前针对IVR有效性评价的方法主要是基于集总参数模型对下封头熔池换热进行分析。在大功率先进压水堆熔池集总参数法计算中,堆芯重量变大、压力容器尺寸增加会导致熔池自然对流换热中的瑞利数Ra ′增大。通过使用集总参数分析程序,对比研究熔池氧化层各换热模型的适用范围,计算大功率先进压水堆高瑞利数条件下稳态熔池的自然对流换热,模拟两层稳态熔池模型中压力容器外壁面的热流密度分布,对其进行选定严重事故序列下的IVR-ERVC有效性评价,并对堆内构件设计提出建议。     

Hydrodynamic loading and response of reactor internals using 3D STEALTH/WHAMSE

A three-dimensional methodology was developed for realistically predicting fluid-structure interaction transient loads and the structural response of the rector vessel, core support barrel, and core during the subcooled portion of a hypothetical loss-of-coolant accident. As described in this paper, the methodology uses a hydrodynamics computer program, STEALTH 3D, coupled with a structural response program WHAMSE 3D, to calculate the hydrodynamic and structural behavior of two tests in the HDR blowdown program in Karlstein, Germany. The posttest calculation of one test and the pretest calculation of the other are compared with the experimental data from the two tests, and reasonably good agreement is observed. The methodology was then applied to the calculation of the structural response of simulated pressure vessel internals during a postulated LOCA of a PWR. The model was a modification of the model in one of the HDR calculations. The PWR/HDR model included a simplified core represented by an axially located center beam so that the configuration was more typical of a large PWR than was the HDR model. Results of the PWR/HDR calculation are compared with the HDR results. Transient response of the axially distributed beam core is also discussed.