CPR1000核电厂乏燃料水池冷却问题分析

针对改进型三环路压水堆(CPR1000)核电厂在某些工况下可能丧失对乏燃料水池冷却功能的情况,以岭东核电厂为例,分析CPR1000换料水池和乏燃料水池冷却和处理系统(PTR)的设计基准、系统功能及缺陷,并结合技术规范的要求,提出PTR的改进措施。分析表明,CPR1000核电厂乏燃料水池冷却问题的原因是PTR设计没有充分考虑冗余性。建议从提高PTR冷却回路换热能力和降低乏燃料水池完全失去冷却风险方面进行改进。     

用MELCOR程序分析600 MWe核电厂乏燃料水池失去厂内外电源严重事故

利用MELCOR程序建立了600 MWe核电厂乏燃料水池计算模型,分别计算了在正常储存、正常换料和反应堆事故工况下,乏燃料水池失去厂内外电源严重事故序列。计算结果表明,燃料组件大约裸露一半后,锆水反应导致燃料熔化并产生大量氢气。分析了喷淋和注水对乏燃料水池事故的影响,分析结果表明,在燃料包壳失效前,以沸腾蒸发速率注水或喷淋能中止事故发展,并能使乏燃料水池水位缓慢回升。     

乏燃料贮存水池失冷条件下的临界安全研究

乏燃料水池中存放乏燃料组件,依靠池水带走衰变热、屏蔽放射性,失去冷却是乏燃料水池最严重的事故工况之一。在池水逐渐蒸干和快速流失两种失冷方式下,基于可能的事故过程,研究芯块和池水温度升高、棒栅距失控、组件严重损毁、中子吸收体失效等各种假设情景对临界安全的影响,并对各种假设情景的可信度进行了评估。研究结果表明:水的丧失使系统的慢化能力大幅减弱,燃料温度升高引起的多普勒负反馈效应,都增加了系统的次临界安全裕量。即使在水池补水、重新淹没乏燃料的过程中,在可信的堆积模型下,系统也能够保证次临界安全。在不可信的中子吸收体硼钢损坏的情景下,得到非常保守的系统keff以及相应的缓解措施,仅供参考。基于目前的知识和工程经验,乏燃料水池失冷事故,在可信事故工况下,是可以保证次临界安全的。     

CPR1000核电机组乏燃料水池后备冷却方式设计研究

针对CPR1000核电机组反应堆水池和乏燃料水池冷却以及处理（PTR）系统在某些情况下存在失去设备冷却水的风险,从冷却水源单一的角度分析机组PTR系统存在的问题,结合PTR系统现有的设备,创新性设计出采用其他冷却水源的备用冷却方式。分析研究表明,该设计方案提高了持续冷却乏燃料水池的可靠性,为PTR系统冷却方式增加了多样性和冗余性。      

湿法贮存乏燃料核电厂的应急分级

根据乏燃料重返临界、屏蔽丧失、排热丧失和包容丧失对核电厂造成的实质性安全威胁,分析湿法贮存乏燃料核电厂的应急分级。应急分级使用的参数不仅应可实现监测,还应能表征乏燃料安全状态的等级。以方家山核电厂为例,给出了指示乏燃料安全状态的水位、温度、剂量率等参数的典型值及方家山核电厂乏燃料相关的应急分级。     

福建福清核电厂一期工程乏燃料水池概率安全分析

以福建福清核电厂一期工程乏燃料水池为研究对象,对可能威胁乏燃料水池安全的内部始发事件进行了概率安全分析。评价了乏燃料水池中燃料元件损坏的风险,并将实施应急补水及液位连续监测这两项设计改进后的定量化结果与改进前的定量化结果进行比较分析。结果表明,改进项的实施明显降低了乏燃料水池燃料元件损坏的风险。     

恰希玛核电厂乏燃料自然循环冷却分析

利用ＲＥＴＲＡＮ－０２程序对乏燃料自然循环冷却进行了分析。计算结果表明,恰希玛核电厂乏燃料池冷却系统失效后,只要在１９个小时内修复冷却系统,不会出现大量放射性物质外泄。     

乏燃料水池氢气风险分析和对策研究

福岛核事故暴露了乏燃料水池安全研究的不足,尤其是氢气风险评价方面的不足。根据IAEA及我国相关法规要求,应对核电厂乏燃料水池发生严重事故后的氢气风险进行评估,并对氢气风险的消除进行对策研究。本文采用MELCOR程序建立分析模型,计算研究了乏燃料水池严重事故下的事故进程和氢气产生与浓度分布,评价了厂内氢气风险并定量研究了氢气风险缓解措施。分析结果表明,氢气风险是存在的。对补水、喷淋、通风和氢气复合器等缓解氢气风险措施的研究表明,注水和喷淋是可完全消除氢气风险的,但通风和氢气复合器并不能完全消除氢气风险。消除乏燃料水池严重事故下氢气风险的重点应为保证补水措施有效,对此可提高补水措施的可靠性和阻止乏燃料水池的泄漏。     

核电站乏燃料贮存水池失去最终热阱时的安全分析

压水堆核电站一回路和乏燃料贮存水池的设备冷却水由海水冷却器提供.本文假设事故工况下,海水冷却器突然停止工作,利用热平衡方程,计算并分析了乏燃料贮存水池运行的安全性及作为冷却水源冷却其它一回路重要用户的可能性.计算表明:在本文的各种工况下,乏燃料贮存水池运行是安全的;除一种工况外,硼水还具有冷却其它设备的能力.     

模块式小型堆乏燃料水池冷却系统设计

在福岛核电站事故后,乏燃料贮存安全的重要性得到了广泛重视,业界根据福岛核电站事故的教训,加强了相关研究。多用途模块式小型堆示范工程吸收了福岛核电站事故的经验反馈,在保证乏燃料贮存安全性的同时,兼顾提高模块式小型堆的经济性,在其乏燃料水池冷却系统设计时结合了其他堆型乏燃料水池系统的设计优点。本文从系统调研入手,通过归纳总结三代核电机组乏燃料水池冷却系统的配置特点,研究模块化小型堆的乏燃料水池冷却系统设计方案,并通过使用Flowmaster软件模拟各个工况下乏燃料水池冷却系统的流体特性,对现有的布置条件和设备选型进行校核计算,并基于计算得到的流体参数确定各工况下限流孔板的特征参数和主要工作泵的工况参数等,为设备的设计和采购提供了依据。     

压水堆核电厂乏燃料冷却系统设计比较研究

比较了4种典型核电厂乏燃料冷却系统的主要设计特点,通过对系统功能的分析,从方法论角度讨论了系统的设计方法,并提出了乏燃料冷却系统设计改进与优化的基本原则。     

福岛乏燃料水池事故探讨

日本福岛核事故暴露出乏燃料水池安全的重要性和严峻性,乏燃料水池的安全监管应给予高度重视.本文描述了日本福岛第一核电厂乏燃料水池的基本情况,简要分析了4号机组乏燃料水池的事故起因和乏燃料源项,最后总结了从此次事故中汲取的经验教训.     

非能动压水堆核电厂乏燃料池风险评价

以非能动压水堆核电厂为研究对象,对可能引起乏燃料损伤的内部事件进行了风险评价。采用PSA软件RiskSpectrum建立事件树和故障树模型,进行乏燃料损伤频率（FDF）定量化。结果表明：在所有工况下总的FDF为2.05×10^-9/(堆•年),远小于堆芯的损伤频率（约2.41×10^-7/(堆•年)）;即使在放射性完全释放的假设下,乏燃料损伤导致的大量放射性释放频率仍较堆芯损伤导致的大量放射性释放频率（约2.38×10^-8/(堆•年)）低1个量级;由于非能动压水堆核电厂有多重预防缓解措施以应对乏燃料池（SFP）事故,SFP风险远低于堆芯风险,可实现核安全导则的安全目标。     

田湾核电站乏燃料水池采用燃耗信任制的计算研究

以田湾核电站(TNPS)2×5排列的贮存格架构成的乏燃料水池为例,研究采用燃耗信任制技术的密集贮存和临界安全问题。采用MONK9A程序计算分析不同富集度、不同燃耗的乏燃料装载情况下系统的k_eff. 根据系统k_eff随不同初始富集度燃料的燃耗变化情况给出了水池的参考装载曲线。采用燃耗信任制技术的密集贮存方案能提高贮存能力31%。     

乏燃料水池冷却器密封垫片结构改进

秦山320 MW核电机组的两台乏燃料水池冷却器,已经连续运行20余年。按照预防性维修大纲要求,必须对其解体检修。经分析研究后,提出对设备原有密封垫片结构进行改进,采用局部抽芯的方式进行预防性解体检修。设备投入运行后,效果良好,无泄漏等异常情况,保证了机组的安全稳定运行。同时,也为其他类似设备的解体检修提供了思路与方法。     

AP1000乏燃料池非能动冷却系统事故后冷却能力分析

AP1000乏燃料池冷却系统采用了先进的非能动设计理念,事故后以池水升温-沸腾的方式带走衰变热,并通过持续的非能动安全补水保证乏燃料安全。对AP1000乏燃料池冷却系统的事故后冷却能力进行分析发现,在核电厂正常换料工况和应急整堆芯卸载工况下,安全水源重力注水能保证事故后72 h内乏燃料安全;在核电厂正常整堆芯换料过程中应等待约56 h,以保证非能动安全壳冷却水箱可为乏燃料池补水,确保堆芯和乏燃料池安全。长期补水可以通过预留的安全接口持续进行。补水手段事故后有效,仅需操纵员有限干预。相对传统乏燃料池冷却系统设计,AP1000能更好地应对冷却丧失的事件。     

MELCOR乏燃料水池严重事故计算分析

针对长时间全厂断电（SBO）事故,采用MELCOR程序建立了乏燃料水池的计算分析模型,研究了乏燃料组件加热升温、锆包壳氧化等严重事故现象,并计算了向乏燃料水池注水缓解严重事故的效果。研究表明：乏燃料水池内的严重事故进程相对缓慢,且与乏燃料水池初始水位直接相关;向乏燃料水池注水是缓解乏燃料水池严重事故的有效手段之一。     

低衰变功率乏燃料棒喷淋冷却实验研究

本文基于超设计基准事故,建立1套乏燃料水池喷淋冷却实验装置,选用5×5电加热棒束模拟局部乏燃料组件,分析当乏燃料水池池水完全排空状况下,维持乏燃料包壳温度在300℃时所需的最小喷淋流量密度以及周围棒束对单棒的影响效果,并开展了低衰变功率下的喷淋冷却实验。结果表明:单棒加热功率小于25 W的加热棒束无需额外冷却操作,仍处于安全状态。分别采用流量密度2.393、2.950、3.876(m~3/h)/m~2进行喷淋冷却,可使单棒加热功率为100、125、150 W的加热棒束最高温度稳定在300℃左右。目标棒外围第1、2层棒束对其温度影响较大,第3层及其以外的加热棒束对目标棒的影响较弱。