核电厂大LOCA始发严重事故下氢气源项的敏感性分析

采用MELCOR程序,以600MW级核电厂为研究对象,在以大破口失水事故为始发事件的严重事故中,针对不同的破口尺寸及破口位置对堆芯内锆-水反应及堆腔内熔融堆芯与堆腔混凝土之间的相互作用(MCCI)中氢气源项的影响进行敏感性分析.结果表明,在大破口始发的严重事故中,不同的破口尺寸对氢气源项的影响不大;而在破口尺寸相同的情况下,破口发生在主管道热段时,产氢速率的峰值最大;破口发生在主管道冷段时,累积的总产氢量最大.     

压水堆严重事故过程中堆内氢气源项分析

采用一体化严重事故分析程序ASTEC,分别对丧失给水事故(LOFA)和全场断电事故(SBO)进行了模拟。结合丧失给水事故阐述了Zr、Fe、B4C与水氧化反应的机理,比较了Zr、Fe、B4C氧化反应释放的氢气的质量、速率和氧化反应开始的时间。结果表明,事故早期氢气主要来自Zr的氧化反应,Fe氧化反应产生的氢气约占氢气总产量的10%。另外,还比较了LOFA和SBO事故过程中氢气的释放。结果表明,同一反应堆在不同的严重事故进程中产生的氢气的质量、速率、氧化开始的时刻以及堆内氢气分布可能有很大的差别。因此,在进行事故早期氢气源项风险评价的时候要根据不同的事故进程,具体问题具体分析。     

核电厂严重事故下氢气源项的不确定性分析

基于LHS（拉丁超立方体抽样）方法及Pearson和Spearman相关系数,通过MELCOR程序对600 MW级核电厂开展了全厂断电（SBO）严重事故下氢气源项的不确定性量化及参数重要度分析。选取电厂热功率、碎片床孔隙度、包壳中存在未完全氧化的锆合金时燃料棒能维持几何形状的最高温度、熔融物烛流过程最大流速作为不确定输入变量,经过对100组输入集的计算,最终得到了95%置信度下压力容器内氢气产量的统计分布及各参数的影响程度。结果表明：压力容器内的氢气产量在239～424 kg范围内,相当于34.5%～61.2%锆 水反应产生的氢气量,且符合正态分布;碎片床孔隙度对压力容器内氢气产量有显著正相关影响。     

AP1000小破口失水始发严重事故的源项研究

建立AP1000的事故分析模型,选取小破口失水始发的严重事故,在研究事故进程的基础上,分析计算事故下裂变产物释放和迁移的特性,重点关注惰性气体、挥发性裂变产物和非挥发性裂变产物在核电厂的分布,并选择破口位置、破口尺寸和安全壳泄漏率进行源项敏感性分析.本文分析结果可为严重事故管理和厂外放射性后果评价提供支持.     

核电厂大破口失水事故始发严重事故的源项研究

本工作以900MW核电厂为研究对象,利用一体化安全分析程序研究大破口失水事故始发严重事故下惰性气体类、挥发类和非挥发类裂变产物释放、迁移特性及分布状况,在此基础上,计算释入环境的源项。结果表明,几乎所有的惰性气体类放射性核素均释入环境,挥发类放射性核素释入环境的份额为10-3数量级,非挥发类放射性核素释入环境的份额为10-6～10-8数量级。计算所得源项可应用于厂外后果评价。     

小破口冷却剂丧失始发安全壳失效事故源项行为分析

采用一体化严重事故仿真程序对600MW压水堆核电厂小破口冷却剂丧失(SB-LOCA)始发安全壳隔离失效、安全壳早期失效和晚期失效三类事故的源项行为进行分析。分析结果表明:(1)由于沉积作用或残留在熔融物中,挥发类和非挥发类裂变产物相对于惰性气体类,释入环境份额较小;(2)事故进程中安全壳与环境之间较小的压差和安全壳较晚的失效时间,分别使得在安全壳隔离失效和晚期失效事故中裂变产物较为缓慢地释入环境;(3)安全壳早期失效事故中,在安全壳直接加热(DCH)现象发生后熔融物颗粒与安全壳大气换热过程中,从熔融物释出的挥发性与非挥发性裂变产物在安全壳失效后快速地释入环境。上述结论可为严重事故源项缓解措施研究、厂外后果评价以及应急策略制定提供技术支持。     

严重事故下氢气风险及氢气控制系统的初步分析

采用一体化严重事故分析工具,对600MWe压水堆核电厂严重事故下氢气风险及拟定的氢气控制系统进行分析。结果表明：相对于小破口失水始发事故和全厂断电始发事故工况,大破口失水始发严重事故堆芯快速熔化,在考虑100%锆 水反应产氢量的条件下,大破口失水始发事故氢气风险较大,有可能发生氢气快速燃烧;在氢气控制系统作用下,发生大破口失水始发严重事故时,安全壳内平均氢气浓度和隔间内氢气浓度低于10%,未达到氢气快速燃烧和爆炸的条件,满足美国联邦法规10CFR中关于氢气控制和风险分析的准则,认为该氢气控制系统是可行、有效的。     

严重事故下安全壳内氢气浓度场分布

利用计算流体力学程序FLuENT和GASFLOW,采用不同的湍流模型,研究了核电站严重事故下氢气在安全壳内的传输与混合过程.计算结果表明,FLUENT中的RNG k-ε模型能够较好的模拟氢气的质量扩散,动量扩散和湍流脉动特征;FLUENT中的标准k-ε模型和GASFLOW中的k-ε模型能得到工程上可以接受的计算结果;而GASFLOW中代数模型未能较好地模拟氢气的质量扩散和动量扩散,氢气的浓度场分布与其他模型的计算结果存在较大的差别.同时,本文对混合气体中的水蒸汽浓度和气体的质量流速对安全壳内氢气浓度分布的影响进行了初步研究.研究表明,破口气体的密度和流速是影响氢气浓度场的重要因素;混合气体密度越小、流速越大,则有更大的浮力和初始动量作用于气体.湍流模型的选择和对浮力驱动的湍流射流的模拟是影响严重事故下氢气在安全壳内的分布模拟结果的重要因素.     

非能动压水堆安全壳晚期失效严重事故源项模拟研究

利用MELCOR程序模拟大型先进非能动压水堆一回路系统热段中破口失水始发严重事故工况,探究安全壳晚期失效裂变产物的释放行为并进行敏感性分析。结果表明,当安全壳破裂后,94.51%的惰性气体快速从破口释放到环境中,一回路中原先积聚的CsI在余热作用下发生了再次气化,进入安全壳和环境中的份额仅为5.02%和1.45%。热段破口尺寸对裂变产物在一回路和环境中的释放份额影响较大,安全壳破口面积对计算结果不敏感。     

核电厂大破口失水事故(LBLOCA)始发严重事故释放源项的分析

本文利用一体化的严重事故数据计算分析程序,研究核电厂发生大破口失水(LBLOCA)事故始发严重事故情况下裂变产物的释放、迁移、去除和最终在不同区域的分布等特征。假设核电厂具有双层安全壳设计并且安全壳保持完整性的情况下,计算最终向环境的释放源项。最后利用美国核管会(NRC)的NUREG-1465假设的壳内事故源项的释放份额计算环境释放源项的份额,并对结果进行比较。计算结果可以为应急设施评价源项的选取以及场外后果评价提供参考。     

百万千瓦级压水堆严重事故下氢气源项及氢气控制有效性分析

针对百万千瓦级压水堆核电厂大型干式安全壳在严重事故情况下的氢气风险控制,建立了一体化事故分析模型,分别对大破口失水事故(LB-LOCA)、中破口失水事故(MB-LOCA)、小破口失水事故(SB-LOCA)、全厂断电事故(SBO)、蒸汽发生器(SG)传热管破裂事故(SGTR)以及主蒸汽管道破裂事故(MSLB)进行事故进程计算以及氢气源项分析。相对于其他事故序列,LB-LOCA下堆芯快速熔化,锆-水反应产生氢气的速率快,可以作为安全壳内氢气风险控制有效性分析的代表性事故序列。分析表明,严重事故情况下在安全壳中安装一定数量的非能动氢气复合器(PARs)能够有效去除安全壳中的氢气,消除氢气燃烧或爆炸的风险,保持安全壳的完整性。     

AP1000核电厂蒸汽发生器主管道发生小破口事故情况下氢气源项分析

本文采用一体化严重事故分析程序,以AP1000核电厂为研究对象,在以1#SG隔间主管道发生的小破口冷却剂丧失事故情况下,针对不同的破口尺寸及破口位置对氢气源项的影响进行分析。结果表明,氢气的生成量虽然与破口的尺寸有关,但并不呈现明显的变化规律,并且氢气释放的时间段较为集中,其主要来源于燃料包壳外的锆-水反应;而在破口尺寸相同的情况下,当破口位于主管道冷段时,氢气生成速率的峰值最大;同时最大总的氢气累积生成量出现在位于主管道热段的破口处。     

船用堆大破口失水叠加全船断电严重事故源项分析

以某船用压水堆为研究对象,采用MELCOR程序建立事故分析模型,研究大破口失水事故叠加全船断电严重事故下放射性裂变产物的行为,着重分析了惰性气体和CsI的释放、迁移、滞留特点及在堆舱内的分布。结果表明,83.12%惰性气体从堆芯释放出来,并主要存在于堆舱的气空间;83.08%的CsI从堆芯释放出来,其中,72.66%滞留在堆坑熔融物与一回路内,27.34%释放到堆舱内,并主要溶解于舱底水池中。本文分析结果可为舱室剂量评估、核应急管理提供依据。     

堆内严重事故综合分析程序氧化模块MIDAC-OX的开发

介绍了MIDAC-OX程序的模型及结构,以AP1000为例,计算了全厂断电事故后燃料芯块融化、包壳破裂、包壳氧化以及氢气产生等现象,并分析了反应堆冷却剂泵惰转时期的DNBR、自然循环时期对应于不同程度冷却剂自然循环流量下燃料棒包壳的完整性,以及燃料棒包壳氧化对其破裂的延迟作用。该程序的正确性将在整体完成后进行验证,该模块的部分计算结果己与国际文献的计算结果进行对比,吻合度较好。