稳压器安全阀卡开事故分析

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1、稳压器顶部阀门卡开事故分析小组组长：张金小组成员：陈俊豪张岩陈龙厉娜1概述在发生三里岛事故后，小破口事故成为压水堆中最受关注的导致堆芯熔化的起始事件。而其中稳压器顶部阀门卡开事故，由于最高的破口位置，是破口流量最小的小破口事故。另一方面，三里岛事故中，PORV（power-operatedreliefvalve）卡开导致稳压器中满水位。致使操作员停止了高压安注系统，进而恶化了事故结果。在阀门卡开事故时，由于稳压器中积存了大量的水，堆芯暴露时冷却剂在主冷却剂系统中的储量与其他小破口事故相比是最多的。由此，对事故中主冷却剂系统中冷却剂的分布以及相关的热工现象的理解对于事故应对是很重要的

2、。所以本文分别分析了5种不同的稳压器顶端阀门卡开事故，以及事故后系统响应和热工参数变化。这5种事故分别为：1）一个安全阀卡开，安全注射系统未失效；2）一个功率调节阀卡开，高压安注系统部分失效；3）三个功率调节阀卡开全部卡开，高压安注系统部分失效；4）一个功率调节阀卡开，高压安注系统全部失效，蒸汽发生器泄放排除堆芯热量；5）三个功率调节阀卡开全部卡开，高压安注系统全部失效，蒸汽发生器泄放排除堆芯热量。2事故分析2.1事故概述首先我们先来分析只有一个安全阀卡开，以及安全相关系统全部维持其功能是，系统的相应及主要热工参数的变化情况。2.1.1事故假定对事故作如下假定：1)事故发生前，反应

3、堆100％额定功率稳定运行；2)开启压力为16．6MPa的稳压器安全阀在第一次开启后未能复位，在此后的事故过程中一直处于卡开的位置，其余2个安全阀正常；3)事故发生后所有能动级的安注系统未失效；4)假定一回路管道热管段和稳压器波动管不会失效。2.1.2分析结果在0s安全阀事故开启后，主系统开始迅速卸压，同时，稳压器中的汽水混合物的温度和压力达到热管段的数值。这个阀门有着27.9cm2的通流截面，在600s后稳压器排空。随后，主系统按照图4-7中所示继续降压。在接受到“低”信号（10.93MPa）后，反应堆停堆。同时，在10.93MPa时，安全注射系统自动触发，高压安注泵将冷却水注入

4、主系统。保守地假设此时只有一个高压安注泵工作，初始的安注流量只有大约20kg/s，当注系统压力降到5MPa时安注流量达到45kg/s。由于主系统压力继续下降，安全注射箱及低压安住泵开始运行。在事故序列中，堆芯的热流密度没有达到核态沸腾的限值，膜态沸腾始终未发生。也就是说，DNBR始终未低于1，并有一定安全裕度。在所描述的瞬态中，燃料包壳的最高温度只有大约570OC，明显低于1204OC的限值（此限值被美国及其他国家所遵守）。以下是其他一些设针对计基准事的限值：l包壳的最大氧化度应小于17%；l小于1%的包壳材料发生产生氢气的金属—水反应；l由于热力及机械作用导致的堆芯尺寸变化不足以

5、阻止堆芯冷却。在这个事故中这些限值均没有被达到，使这个事故序列低于其他的基准事故。在整个事故中，主系统的沸腾很快发生，平均质量含汽率始终保持一个很低的水平。显然，如果像三里岛事故中，安全注射系统被关闭，事故会继续引起堆芯熔化。2.2事故概述以下分别分析了四种不同的稳压器顶端阀门卡开事故，它们分别是：1）一个功率调节阀卡开，高压安注系统部分失效；2）三个功率调节阀卡开全部卡开，高压安注系统部分失效；3）一个功率调节阀卡开，高压安注系统全部失效，蒸汽发生器泄放排除堆芯热量；4）三个功率调节阀卡开全部卡开，高压安注系统全部失效，蒸汽发生器泄放排除堆芯热量。2.2.1实验装置介绍实验装置I

6、IST（IntegralSystemTestfacility）是RHRP（reduced-height,reduced-pressure）三回路模型，与其参考堆—Westinghouse–Maa-nshanPWR（2775MWt）的体积比是1:400。RHRPIIST的主要优点是其有着更少的建造和运行成本，以及安装在设施上的观察口（通过它可以直接观察到两相流动）。图.1显示了主冷却剂系统结构。表.1总结了IIST和MaanshanPWR的主要设计参数。Table1.IIST和MaanshanPWR主要涉及参数的比较Fig.1.IIST系统示意图2.2.2实验步骤在系统初始稳态到达后

7、，PORV卡开实验在0s开始。在这瞬时，稳压器加热器的功率维持在3kW以补偿稳压器的热量损失，MSIV（mainsteamisolationvalve）关闭。在保持堆芯功率（145kW—作为堆芯剩余功率）2916s后，堆芯概率的变化规律依靠调节通往加热棒的直流电来模拟。Table2.PORV卡开实验的实验条件有两类事故序列将被分析。第一类假设PORV卡开后伴随着高压安注的失效，但其后蒸汽发生器安全泄放阀打开。第二类假设，除了高压安注部分失效，其他系统保持正常功能。实验