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。     

田湾核电站长周期换料大破口失水事故分析

田湾核电站拟采用长周期换料策略,堆芯设计的改变需对设计基准事故进行重新分析。本文对反应堆入口主管道大破口失水事故进行了计算分析,在保守的初始输入及计算假设的基础上,通过对轴向功率分布及应急堆芯冷却系统的保守性分析,得出基于燃料包壳温度的最保守的计算工况,并进行了计算。计算结果表明,实施长周期策略后,大破口失水事故仍可满足验收准则的要求,堆芯设计具有足够的安全裕量。     

BINELOCA 程序与广东岭澳核电站大破口失水事故分析

ＢＩＮＥＬＯＣＡ程序是在吸收国外先进大破口失水事故分析计算机程序的基础上，针对我国现有大破口失水事故分析程序的不足和工程应用方面的问题，采用了一些成熟的、新型的和当今国际公认的瞬态热工水力数学物理模型以及水和蒸汽性质参数计算公式改编而成的大破口失水事故分析程序。通过对广东岭澳核电站大破口失水事故的计算表明，ＢＩＮＥＬＯＣＡ程序计算的结果与法国计算的结果是一致的。     

西安脉冲堆大破口失水事故分析

分析了西安脉冲堆大破口失水事故的特点,建立了适用的数学模型,编制了计算程序。结果表明：在大破口失水事故下,部分燃料芯体最高温度将超过设计限值,但不会发生燃料元件熔毁事故。     

大破口失水事故工况下碳化硅惰性氧化模型研究

与传统Zr包壳相比,SiC复合包壳具有更好的辐照稳定性、高温机械性能和抗氧化能力,可有效缓解事故进程,增加事故应对时间。在大破口失水事故工况下,SiC复合包壳会与低压高温水蒸气发生惰性氧化反应而持续损耗。SiC材料的惰性氧化反应分为两个过程：SiC抛物线型氧化过程和SiC表面氧化产生的SiO₂的线性挥发过程。本文应用修正的Deal-Grove模型和传热/传质类比法研究SiC的抛物线型氧化速率和SiO₂的线性挥发速率,并基于纯水蒸气环境下SiC氧化实验数据和SiO₂线性挥发实验数据,获得了SiC抛物线型氧化速率常数模型和SiO₂线性挥发速率常数模型。理论模型分析结果显示,在大破口失水事故后低压高温纯水蒸气氧化条件下,SiC材料的氧化速率常数较Zr合金低约2~3个数量级,导致SiC材料的损耗速率远低于传统Zr包壳的损耗速率。     

压水堆核电站大破口失水事故分析

压水堆核电站安全分析报告是核安全监管部门对其进行安全审查的重要文件,大破口失水事故是核电站运行的设计基准事故,是安全分析报告中的重要内容。本文使用RELAP5/MOD3.2进行压水堆冷管段大破口失水事故的计算,对比发现一回路冷管段发生双端断裂大破口时燃料元件包壳温度峰值（PCT）最高,且长时间维持在较高温度,此条件下反应堆最危险。计算结果表明,事故发生后,一回路压力迅速下降,堆芯冷却剂的流动性变差,导致堆芯裸露,燃料包壳温度又重新回升。通过安注系统和辅助给水系统等一系列动作,能保证燃料元件包壳温度不超过1204 ℃的限值。     

卡轴事故下事故容错燃料对核反应堆安全潜在影响分析

为分析卡轴工况下事故容错燃料（ATF）对反应堆安全的潜在影响,以中国改进型三环路压水堆（CPR1000）为参考电站,基于系统分析程序NUSOL-SYS进行了二次开发,研究了不同ATF组合在卡轴工况下的表现,并对ATF包壳表面特性变化可能引起的换热系数和临界热流密度（CHF）变化开展了敏感性分析。分析结果表明,在卡轴工况下,ATF包壳表面特性变化导致的换热系数和CHF变化会对芯块最高温度和包壳峰值温度（PCT）产生较大影响,热导率大的ATF芯块能极大地降低芯块温度,比热容大的ATF材料能降低PCT。     

船用堆大破口失水事故放射性后果分析

本文以严重事故分析程序MELCOR为计算工具,建立了某型船用堆的计算模型,研究了某型船用堆发生冷段双端断裂大破口失水事故的源项行为及放射性后果。分析了惰性气体Xe与挥发性气体CsI的释放、迁移和舱室分布规律,并对通风系统投入时机进行研究。结果表明:为保证堆舱临舱的剂量辐射在剂量限值内,应于事故发生后10min内投入全船通风。否则,应于全身剂量和甲状腺剂量达到剂量限值前及时采取防护措施。     

反应堆冷却剂泵水力特性对大破口失水事故的影响研究

以AP1000为研究对象,应用WCOBRA/TRAC程序对大破口失水事故进行模拟.主要分析4种不同的主泵特性曲线对系统压力、破口流量及包壳峰值温度的影响.研究结果表明,大破口失水事故下,由于主泵特性曲线的差异,导致喷放阶段及再淹没阶段的峰值包壳温度相差近150℃.通过合理优化或改进主泵特性可以为核电厂大破口失水事故带来更大的安全裕量.     

先进压水堆大破口失水事故耦合特性研究

先进压水堆采用非能动安全壳冷却系统作为事故后安全壳排热手段,事故后以钢安全壳为换热面将释放到安全壳的能量传递到环境中。失水事故后非能动安全壳冷却系统带热能力的好坏关系到整个反应堆的安全,事故进程中反应堆冷却剂系统的非能动特性与安全壳的非能动特性相互耦合,需要将非能动安全壳冷却系统和反应堆冷却剂系统进行耦合分析,了解事故后反应堆冷却剂系统与安全壳的耦合特性。本文通过开展大破口失水事故下反应堆冷却剂系统和安全壳的耦合分析,了解各非能动系统在大破口失水事故工况下的耦合特性。分析结果显示:大破口失水事故下,耦合分析中非能动余热排出系统、非能动堆芯冷却系统、自动卸压系统和非能动安全壳冷却系统的特性尤其是非能动余热排除系统排热功率、内置换料水箱注入时机和流量、自动卸压阀流量、安全壳压力温度等均与单独计算有较大差异,大破口失水事故下耦合分析得到的事故前期安全壳压力、温度峰值小于单独计算,事故后期安全壳压力在地坑水蒸发的作用下会逐步高于单独计算结果。     

基于TRACE程序的大破口BEPU分析方法在独立审核计算中的应用

我国某大功率非能动压水堆首次采用标准设计的方法。本文基于TRACE程序,采用最佳估算及不确定性分析方法对该电厂大破口失水事故开展了独立审核计算,并探讨了该方法在核安全审评中的应用。最佳估算结果表明,该压水堆大破口失水事故下包壳峰值温度低于验收准则限值。该计算结果可作为独立审核计算的重要部分应用于核电厂安全审评中。     

LOFTL2-5LBLOCA试验分析方法

采用保守评价模型与电厂状态参数最佳估算相结合的方法对大破口冷却剂丧失事故( LBLOCA)进行认证分析.以RELAP5/MOD3为分析工具,结合非参数统计方法,对电厂状态参数进行不确定性量化分析,对LOFT L2-5冷段双端剪切断裂LBLOCA整体试验进行了冷却剂丧失事故(LOCA)分析.分析表明,引入保守分析模式与最...     

Numerical simulation of AP1000 LBLOCA with SCDAP/RELAP 4.0 code

The risk of large-break loss of coolant accident (LBLOCA) is that core will be exposed once the accident occurs, and may cause core damages. New phenomena may occur in LBLOCA due to passive safety injection adopted by AP1000. This paper used SCDAP/RELAP5 4.0 to build the numerical model of AP1000 and double-end guillotine of cold leg is simulated. Reactor coolant system and passive core cooling system were modeled by RELAP5 modular. HEAT STRUCTURE component of RELAP5 was used to simulate the fuel rod. The reflood option in RELAP5 was chosen to be activated or not to study the effect of axial heat conduction. Results show that the axial heat conduction plays an important role in the reflooding phase and can effectively shorten reflood process. An alternative core model is built by SCDAP modular. It is found that the SCDAP model predicts higher maximum peak cladding temperature and longer reflood process than RELAP5 model. Analysis shows that clad oxidation heat plays a key role in the reflood. From the simulation results, it can be concluded that the cladding will keep intact and fission product will not be released from fuel to coolant in LBLOCA.     

超临界水堆滑压启堆工况下堆芯热工水力动态模拟

对ATHLET-SC系统程序进行改进,实现了两流体模型下的跨临界瞬态计算。以该程序为基础,采用超临界轻水堆型(SCLWR-H)的滑压启堆方案,针对混合谱堆型的堆芯部分进行启堆工况下的热工水力动态模拟。模拟结果表明,整个启堆过程中燃料棒包壳表面温度均未超过限值(650℃),跨临界瞬态下水的物性突变不会对堆芯燃料棒包壳传热造成不良影响。     

矩形通道几何尺寸偏差对热工水力特性的影响

与圆管和棒束几何通道相比,板型元件窄边的几何尺寸偏差对流道流通截面积影响较大。本文以某一尺寸为例,定量评估了矩形通道窄尺寸偏差对热工水力特性（流动压降和ＣＨＦ）的影响。通道尺寸对压降的影响主要表现在当造成热通道含汽后,即使含汽量只有１％,从单相压降向两相压降变化造成的流量偏离仍可达１１％。在单相区,窄边偏差０．１ｍｍ对流量的影响一般不超过４．０％。对ＣＨＦ的影响则与所使用的公式有关,对于本文所选Ｃ     

新型转换堆(ATR)下降段大破口失水事故的实验研究

为了分析新型转换堆(ATR)的大破口失水事故,在日本动力堆和核燃料开发集团大洗工程中心的 ATR 安全分析实验回路上,进行了三次不同破口直径的 ATR 下降段大破口失水事故实验。通过实验,对影响燃料元件安全的主要参数进行了测量和分析讨论。     

T型管热混合温度波动特性研究

在反应堆发生失水事故(LOCA)时,一回路系统压力降低,产生大量蒸汽,堆芯应急冷却系统(ECCS)启动后,安注水注入冷腿后在T型管处与蒸汽发生热混合,温度会出现明显波动,同时伴随有一定的回流。本文以T型管中冷热流体混合为研究对象,开展了安注过冷水与冷腿中的饱和蒸汽热混合实验。研究内容主要为过冷水与饱和蒸汽在水平T型管发生热混合之后的水跃和回流现象,基于动量分析的方法,分析了不同流型对热混合后温度分布的影响,提出了两相流动量比关系式用于分析T型管内温度波动特性。     

一体化压水堆蒸汽发生器的热工水力瞬态特性分析

一体化压水堆的设计是将蒸汽发生器及稳压器等一回路所有部件都放入压力容器内，以提高安全性，采用可以精确模拟直汉蒸汽发生器二次侧水的饱和点，蒸干点位置等重要参数随时间变化的可移动边界并分法，选用适合各中换热工况的一整套换热关系式，建立了可以模拟一体化压水堆直流蒸汽发生器的稳态及瞬态热工不特性的物理及数学模型，并编制了计算程序，经对Ｂａｂｃｏｃｋ和Ｗｉｌｃｏｘ公司１９管直流蒸汽发生器实验装置进行了计算有     

Effect of Fuel Pellet Eccentricity with Cladding on Fuel Rod Thermal Behavior under Reactivity Initiated Accident Condition

Fuel rod behavior under Reactivity Initiated Accident (RIA) conditions has been studied in the Nuclear Safety Research Reactor (NSRR), JAERI. In the experiments, cladding thermal behavior was observed to be influenced by the fuel pellet eccentricity to produce large azimuthal temperature variation in the cladding. The maximum azimuthal cladding temperature difference was measured to be as large as 150°C by thermocouples attached to opposite sides of the cladding around the circumference, though the thermocouples did not always detect the maximum temperature difference around the circumference. The actual temperature differences in the fuel rods subjected to less than 290 cal/g?UO₂ were estimated to be 350°C at maximum based on metallographies. A simple calculation considering gap conductance variations also showed that the maximum temperature difference became 350°C under fully eccentrical condition in the fuel rod subjected to 260 cal/g?UO₂. Moreover, as the rod damage such as cladding deformation, melting and failure occurs unevenly around the circumference due to the fuel pellet eccentricity in general, the fuel pellet eccentricity should influence the fuel rod failure under RIA conditions.     

事故容错燃料包壳表面液滴碰撞行为及Leidenfrost现象实验研究

为了研究事故容错燃料包壳表面的液滴Leidenfrost现象,本研究采用高速相机对液滴与事故容错燃料包壳SiC和FeCrAl的碰撞行为进行可视化观测,并与常规包壳材料Zr-4对比。结果表明,液滴碰撞方式有沉积、带二次液滴散射的反弹、带二次液滴散射的碎化、反弹和碎化5种;沉积属于核态沸腾换热,反弹和碎化属于膜态沸腾,带二次液滴散射的反弹和带二次液滴散射的碎化属于过渡沸腾换热;液滴的临界热流密度（CHF）温度与韦伯数（We）无关,而Leidenfrost温度随着We和固体表面蓄热系数的增大而增大;在膜态沸腾阶段,液滴的铺展行为与温度无关,随着We的增大,液滴铺展的更快,且能达到更高的铺展因子。