中国先进研究堆事故早期后果快速评价方法研究

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1、中国先进研究堆事故早期后果快速评价方法研究【摘要】屮国先进研究堆（CARR）作为一座新建的反应堆，一直遵循国家新的法规标准。在注重应急能力建设的同时，也开展了对事故后果的定量化研究。通过对CARR可能导致放射性向环境释放的典型事故源项的分析，结合直线高斯烟羽大气扩散模式和剂量估算模式，估算了事故情况下厂区周围近距离环境的辐射后果，并绘制了剂量曲线，在为CARR事故早期的应急决策提供量化直观参考的同时，也提出了CARR事故早期后果的快速评价方法。【关键词】CARR；剂量曲线；快速评价1背景介绍屮国先进研究堆（以下简称CARR）

2、是一座稍加压轻水冷却和慢化、重水反射反中子阱型池内桶式结构的多用途研究性反应堆。反应堆设计最人运行核功率60MW,相应中央位置最大未扰热中子注量率1.0X1015n/cm2?SoCARR于2002年开始建造，2010年5月13日首次达到临界,2012年3月首次实现满功率。CARR正式运行后，将在核动力和核科技领域屮发挥重要的作用。作为一座高通量的研究堆，其事故后果可能产生的影响是人家关注的重点，在首次装料批准书的许可条件中，耍求CARR“进一步研究在严重事故下的应急源项”。本文的目的是结合CARR现实调试的情况，通过对CAR

3、R可能导致放射性向环境释放的典型事故的分析，建立一种对CARR事故早期后果的快速评价方法，为事故时的源项反推和事故发展趋势判断提供思路。2制定方法的思路2.1典型事故的选择对事故早期后果的快速评价主耍是从事故对环境的影响来考虑的，也就是说快速评价主要针对的是CARR事故导致放射性向环境释放的情况。在CARR的设计基准事故中，可能导致放射性向环境释放的事故主要有：小破口失水事故、换热器传热板破裂事故、重水回路管道破裂事故、燃料操作事故、燃料板间冷却剂流道堵塞事故。上述事故中，小破口失水事故和换热器传热板破裂事故的主耍源项足一回

4、路冷却剂中的放射性释放。由于这两种事故不会发生燃料元件破损，因此，一冋路冷却剂中的放射性物质相对较少，事故中放射性物质向环境释放造成的后果也相对较小。重水回路管道破裂事故对环境的影响主要是氟的释放。燃料操作事故和燃料板间冷却剂流道堵塞事故的共同点在于燃料元件有破损，事故中放射性物质向环境释放造成的影响较大。为了能够较为直观的反映事故情况下厂址边界近距离范围内的剂量分布情况，本文选取燃料元件破损事故为CARR放射性向环境释放的典型事故进行分析，并据此研究事故早期后果的快速评价方法。2.2建立方法的主要思路对事故早期后果的快速评

5、价的方法主耍思路是：通过对选取的典型事故的事故序列分析，结合直线烟羽高斯模式和剂量估算模式，估算出事故早期厂址周边近距离（下风向）的剂量数据，并绘制出剂量曲线；并提出事故早期后果快速评价的方法。考虑到事故早期后果的快速评价是为核应急决策服务的，所以在计算和分析中选取与CARR应急计划対应的相关参数，以增强其针対性。3CARR典型事故早期的源项分析3.1燃料元件破损事故序列及相关假设当CARR发生燃料元件破损事故时，元件内的放射性物质，首先进入反应堆一回路冷却剂内，导致冷却剂剂量率上升，进而触发保护停堆。同时，会有部分放射性物

6、质进入反应堆水池，导致水池上方剂量率升高。经过堆水池的过滤后，放射性物质释放到反应堆操作大厅和烟囱屮，导致操作大厅和烟囱内地惰性气体浓度升高，从而触发正常通风立即自动停止，同时关闭相应的风门和电动阀门，将操作大厅密封起来。为了便于对事故源项进行分析，对事故做如下基本假设。(1)假设反应堆以核功率60MW连续运行50d,此时发生了一盒标准燃料元件破损事故，并且破损的那盒燃料元件屮，所冇的燃料板熔化；(2)熔化的燃料元件中100%的裂变气体、100%的氟和75%的碘释放到水中，其它1%;(3)从燃料释放出來的放射性物质先进入水池

7、，考虑水对裂变产物的滞留，其释放率为：碘5.0X104,艳1.0X105,惰性气体1・0,MO.1,其他固体裂变产物及气溶胶1.0X104。2.2事故源项分析根据事故序列和基本假设，燃料元件破损事故向环境的释放过程可以分为两个阶段。第一阶段：停堆后30分钟内，此时主冋路继续运行保持堆芯冷却，放射性物质进入水池的途径主要是通过衰变箱上的滤网，其释放量相对较少，主要集中在主回路冷却剂中。第二阶段：停堆30分钟后,改由应急泵冷却堆芯。事故时应急堆芯冷却系统的流程是，应急泵从水池内吸水，并将池水注入堆芯进行冷却，冷却后的水又回到水池

8、，形成循环。因此，该阶段放射性物质主要通过应急回路注入水池，其释放量相对较人。根据主回路流量和总水量，可以得到事故第一阶段（停堆后30分钟内），堆芯水更新了34次。在很短的时间内，放射性物质就“充满”了整个回路。因此，可以认为回路中各点的放射性浓度相同。在该阶段主回路水与池水之间的交换很少