《核反應(yīng)堆安全分析》PPT課件.ppt

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1、第四章 確定論安全分析, 事故分析方法 確定論分析方法：考驗(yàn)電廠(chǎng)設(shè)計(jì)總體完整性的主要手段。 概率論安全分析方法：一種系統(tǒng)的工程安全評(píng)價(jià)技術(shù)。, 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故 (DBA) 根據(jù)法規(guī)的要求，選用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故（Design Basis Accident, DBA）是為了考驗(yàn)安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)裕度。 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故的選擇，主要依據(jù)工程判斷、設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。 目前選用的DBA已經(jīng)定型，這可以從標(biāo)準(zhǔn)審查大綱（Standard Review Plan, SRP）或有關(guān)導(dǎo)則中找到。 根據(jù)事故發(fā)生的頻度和可能后果，DBA將電廠(chǎng)工況分為四類(lèi)：正常運(yùn)行、運(yùn)行瞬變、稀有事件、極限事故。, 確定論事故

2、分析的基本邏輯 確定一組設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故； 選擇特定事故下安全系統(tǒng)最大不利后果的單一故障； 確認(rèn)分析所用的模型與電廠(chǎng)參量都是保守的（保守的分析方法）； 將最終結(jié)果與法定驗(yàn)收準(zhǔn)則相對(duì)照，確認(rèn)安全系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是充分的。,【或通過(guò)最佳估算（BE）并考慮不確定性（Uncertainty）的方法（BEPU方法，如“CSAU”方法 “ASTRUM”方法等）】, 確定論事故分析的基本假定 為確保分析結(jié)果的包絡(luò)性，法規(guī)要求采用保守假定。 兩條“不言而喻”的基本假設(shè)： 被調(diào)用的安全系統(tǒng)失去部分設(shè)計(jì)能力（單一故障假設(shè)）； 操縱員在事故后短期內(nèi)不作任何干預(yù)。 * 但進(jìn)一步研究表明：此

3、兩條假設(shè)是不充分的，有時(shí)是不保守的。 Eg. 某些系統(tǒng)在某些事故下無(wú)故障比單一故障更不安全，而操縱員的干預(yù)有時(shí)會(huì)使機(jī)組狀況急劇惡化。,除最嚴(yán)重的單一故障以外，分析中還有其它4個(gè)附加的補(bǔ)充保守假設(shè)： 事故同時(shí)合并失去廠(chǎng)外電源； 反應(yīng)性?xún)r(jià)值最大的一組控制棒卡在全提棒的為止不能下插； 分析中只考慮安全相關(guān)設(shè)備，不計(jì)及非安全設(shè)備的緩解功能； 必要時(shí)考慮合并不利的外部條件。 根據(jù)美國(guó)聯(lián)邦法規(guī)10CFR50附錄K的要求，分析所用核電廠(chǎng)參量應(yīng)取對(duì)結(jié)果不利的保守值，例如： 功率：增加2測(cè)量不確定性，即取102額定功率； 溫度：根據(jù)事故性質(zhì)，增或減2.2C； 主系

4、統(tǒng)壓力：根據(jù)事故性質(zhì)，增或減0.21MPa； 保守的儀表與控制棒響應(yīng)時(shí)間延遲； 不取用第一個(gè)停堆信號(hào)。,, 確定論事故分析的驗(yàn)收準(zhǔn)則 判定確定論分析結(jié)果是否符合安全法規(guī)要求，采用了一套定量的判據(jù)，這些判據(jù)稱(chēng)為驗(yàn)收準(zhǔn)則（Acceptance Criteria）。四類(lèi)事故嚴(yán)重程度不同，驗(yàn)收準(zhǔn)則也有所區(qū)別。發(fā)生頻度越高的事件，驗(yàn)收準(zhǔn)則越嚴(yán)格。 核電廠(chǎng)安全問(wèn)題歸根結(jié)底是熱量平衡問(wèn)題。定性的反應(yīng)堆熱工設(shè)計(jì)準(zhǔn)則是： 正常運(yùn)行與運(yùn)行瞬變工況下，預(yù)計(jì)不發(fā)生燃料損傷； 事故后，反應(yīng)堆可以轉(zhuǎn)入安全狀態(tài)，只有一小部分燃料元件受損，事故中釋放出來(lái)的放射性應(yīng)當(dāng)對(duì)公眾不構(gòu)成威脅； 在最

5、嚴(yán)重的事故引起的瞬變之后，反應(yīng)堆可以轉(zhuǎn)入安全狀態(tài)且堆芯結(jié)構(gòu)能維持次臨界和可接受的冷卻特性。, 為保證燃料不發(fā)生燒毀或熔化，對(duì)I、II類(lèi)工況，有如下定量準(zhǔn)則： 燃料芯塊的最高溫度不超過(guò)2260C，這與燃耗末燃料芯塊的熔化溫度2590C相比，留有330C的裕量； 燃料線(xiàn)功率密度不超過(guò)59.0kW/m，這一準(zhǔn)則與前一條表述內(nèi)容相同?？紤]到壓水堆平均線(xiàn)功率密度約為17.8 kW/m，可以推知：堆芯熱點(diǎn)因子FQ不得大于3.3（ie. 59.0/17.8）； 最小DNBR在用W-3公式估算時(shí)，不得小于1.3，這可以保證在95%置信度下95%的燃料元件不發(fā)生燒毀（DNBR準(zhǔn)則）； 燃料元件包

6、殼外壁面溫度不超過(guò)425C。, 第IV類(lèi)工況是預(yù)計(jì)電廠(chǎng)壽期中不會(huì)出現(xiàn)的事故，事故后允許有部分燃料元件損壞，稱(chēng)為極限事故，因而此類(lèi)事故不遵守DNBR準(zhǔn)則。經(jīng)對(duì)燃料元件與包殼的仔細(xì)研究，提出了更為具體的驗(yàn)收準(zhǔn)則，即最終驗(yàn)收準(zhǔn)則。LBLOCA事故是最有挑戰(zhàn)性的極限事故，其最終驗(yàn)收準(zhǔn)則共五條： 包殼最高溫度不得超過(guò)1204C。該準(zhǔn)則的設(shè)置意圖是防止鋯水反應(yīng)的激化。當(dāng)鋯合金包殼達(dá)到850C時(shí)，鋯水反應(yīng)顯著發(fā)生，其產(chǎn)生的熱功率每50C左右上升1倍。1200C時(shí)，鋯水反應(yīng)熱已與局部衰變熱功率相當(dāng)。超過(guò)1200C，鋯水反應(yīng)有自激勵(lì)的可能，而導(dǎo)致整個(gè)包殼熔化、氧化或形成低共熔混合物； 包殼的局部最大氧化

7、量不超過(guò)反應(yīng)前包殼總厚度的17%，以防止過(guò)量氧化的氫脆導(dǎo)致包殼機(jī)械強(qiáng)度不足而破裂； 包殼氧化產(chǎn)氫量不得超過(guò)假設(shè)所有鋯合金均與水反應(yīng)所產(chǎn)氫總量的1%，以限制安全殼內(nèi)氫爆的危險(xiǎn)；, 堆芯必須保持可冷卻的幾何形狀； 必須能保證事故后排出衰變熱的長(zhǎng)期冷卻能力。, 確定論事故分析的程序系統(tǒng) DBA確定論分析以熱工水力系統(tǒng)分析程序?yàn)橹鞲?，同時(shí)涉及子通道分析、燃料行為、安全殼相應(yīng)、力學(xué)分析、堆芯行為分析、放射性后果評(píng)價(jià)等各個(gè)方面的分析程序系統(tǒng)。 如：熱工水力系統(tǒng)分析程序Relap、Trac、Cathare、Retran、TRACE等； 子通道分析程序：Cobra、Flica、Vipr

8、e等； 燃料行為分析程序Fracon、Frap等； 安全殼分析程序Contempt等； 力學(xué)分析程序Adina、Sap等； 堆芯行為分析程序Tiskth、Citation、Dot等； 放射性后果評(píng)價(jià)程序Airdose、Pavan、Actcode、Tact等。, 確定論事故分析的兩種方法（模型） 一種分析方法嚴(yán)格按照10CFR50.42附錄K的技術(shù)要求設(shè)計(jì)，稱(chēng)為保守的“評(píng)價(jià)模型”（EM）； 以L(fǎng)OCA分析為例 其它EM要求參見(jiàn)SRP 后來(lái)發(fā)展了一種分析方法，采用真實(shí)的分

9、析方法與真實(shí)電廠(chǎng)參量，稱(chēng)為“最佳估算模型”（BE），或簡(jiǎn)稱(chēng)為“真（現(xiàn)）實(shí)模型”；BE方法的邏輯是采用“最佳估算”程序與真實(shí)參量，可以不考慮單一故障。當(dāng)然，分析的結(jié)果必須作不確定性分析。即“BE+Uncertainty”。,EM方法與“BE+Uncertainty”方法主要差別,,當(dāng)前各種安全評(píng)審方法下PCT及安全裕度比較,,,,例：認(rèn)證級(jí)LOCA分析評(píng)估方法比較,4.1 核電廠(chǎng)運(yùn)行工況與事故分類(lèi), 我國(guó)HAF102的核電廠(chǎng)事故分類(lèi) 1970年美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ANSI）分類(lèi) 1975年美國(guó)核管會(huì)（NRC） 輕水堆核電廠(chǎng)安全分析報(bào)告標(biāo)準(zhǔn)格式和內(nèi)容（第二次修訂版）規(guī)定需分析的47種典型始發(fā)事件

10、,我國(guó)的核電廠(chǎng)狀態(tài)分類(lèi)（HAF102）, 正常運(yùn)行 預(yù)計(jì)運(yùn)行事件 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故(DBA) 嚴(yán)重事故(SA),在核動(dòng)力廠(chǎng)運(yùn)行壽期內(nèi)預(yù)計(jì)至少發(fā)生一次的偏離正常運(yùn)行的各種運(yùn)行過(guò)程；由于設(shè)計(jì)中已采取相應(yīng)措施，這類(lèi)事件不至于引起安全重要物項(xiàng)的嚴(yán)重?fù)p壞，也不至于導(dǎo)致事故工況。,嚴(yán)重性超過(guò)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故并造成堆芯明顯惡化的事故工況。,核動(dòng)力廠(chǎng)在規(guī)定的運(yùn)行限值和條件范圍內(nèi)的運(yùn)行。,幾個(gè)概念,運(yùn)行：為實(shí)現(xiàn)核動(dòng)力廠(chǎng)建廠(chǎng)目的而進(jìn)行的全部活動(dòng)，包括維修、換料、在役檢查及其它有關(guān)活動(dòng)。 運(yùn)行狀態(tài)：正常運(yùn)行或預(yù)計(jì)運(yùn)行事件兩類(lèi)狀態(tài)的統(tǒng)稱(chēng)。 事故工況：比預(yù)計(jì)運(yùn)行事件更嚴(yán)重的工況，包括設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故和嚴(yán)重事故。 事故管理：在超設(shè)計(jì)

11、基準(zhǔn)事故發(fā)展過(guò)程中所采取的一系列行動(dòng)： 防止事件升級(jí)為嚴(yán)重事故(預(yù)防)； 減輕嚴(yán)重事故的后果（緩解）； 實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定的安全狀態(tài)。,美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（ANSI）分類(lèi)法（1970）,I. 正常運(yùn)行和運(yùn)行瞬變 II. 中等頻率事件（預(yù)計(jì)運(yùn)行事件） III. 稀有事故 IV. 極限事故（假想事故/設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故）, 出現(xiàn)較頻繁； 不會(huì)觸發(fā)保護(hù)系統(tǒng)的整定值； 依靠控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)，無(wú)需停堆可回到穩(wěn)定狀態(tài)。, 在整個(gè)運(yùn)行壽期內(nèi)，一般極少發(fā)生，發(fā)生概率10-4 310-2 / 堆年； 需投入專(zhuān)設(shè)安全設(shè)施； 燃料元件損傷數(shù)不大于某一小的比例。, 運(yùn)行壽期內(nèi)發(fā)生一次或數(shù)次偏離正常運(yùn)行的所有過(guò)程，發(fā)生概率10-2 / 堆

12、年； 觸發(fā)保護(hù)系統(tǒng)整定值，迫使停堆，不會(huì)造成燃料損壞或一、二回路超壓，可重新投運(yùn)； 只要保護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行，不會(huì)導(dǎo)致事故工況。, 發(fā)生概率10-6 10-4 /堆年，即不可能發(fā)生； 會(huì)釋放出大量放射性物質(zhì)； 設(shè)計(jì)中必須加以考慮； 專(zhuān)設(shè)安全設(shè)施必須保證一回路壓力邊界的完整性。,正常運(yùn)行和運(yùn)行瞬態(tài), 正常啟動(dòng)、停堆和穩(wěn)態(tài)運(yùn)行 正常啟動(dòng)、功率運(yùn)行；熱備用；熱停堆；冷停堆；換料停堆。 帶有偏差的極限運(yùn)行 燃料元件包殼泄漏；一回路冷卻劑放射性水平升高；蒸汽發(fā)生器傳熱管有泄漏，等。但未超過(guò)規(guī)定的最大允許值。 運(yùn)行瞬變 核電廠(chǎng)升溫升壓、冷卻卸壓；允許范圍內(nèi)的負(fù)荷變化(階躍、線(xiàn)性負(fù)荷變化，甩負(fù)荷 )。,中等頻率

13、事件（預(yù)期運(yùn)行事件）, 堆啟動(dòng)時(shí)，控制棒組件不可控地抽出； 滿(mǎn)功率運(yùn)行時(shí)，控制棒組件不可控地抽出； 控制棒組件落棒； 硼失控稀釋?zhuān)?部分失去冷卻劑流量； 失去正常給水； 給水溫度降低； 負(fù)荷過(guò)分增加； 隔離環(huán)路再啟動(dòng)； 甩負(fù)荷； 失去外電源； 一回路卸壓； 主蒸汽系統(tǒng)卸壓； 滿(mǎn)功率運(yùn)行時(shí)，安注系統(tǒng)誤動(dòng)作，等。,稀有事故, 一回路系統(tǒng)管道小破裂（SBLOCA）； 二回路系統(tǒng)蒸汽管道小破裂； 燃料組件誤裝載； 滿(mǎn)功率運(yùn)行時(shí)抽出一組控制棒組件； 全廠(chǎng)斷電SBO(反應(yīng)堆失去全部強(qiáng)迫流量)； 放射性廢氣、廢液的事故釋放； 蒸汽發(fā)生器單根傳熱管斷裂事故。,極限事故, 一回路系統(tǒng)主管道大破裂（LBLOCA）

14、； 二回路系統(tǒng)蒸汽管道大破裂； 蒸汽發(fā)生器多根傳熱管斷裂； 一臺(tái)冷卻劑泵轉(zhuǎn)子卡死； 燃料操作事故； 彈棒事故。, 對(duì)II、III類(lèi)工況事件所作的分析確定反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)的要求，并決定這些系統(tǒng)的整定值。 對(duì)IV類(lèi)工況某些事件所作的分析決定專(zhuān)設(shè)安全設(shè)施的性能，使得滿(mǎn)足安全準(zhǔn)則，并使任何放射性釋放的效應(yīng)最小。 對(duì)III類(lèi)和IV類(lèi)其它事件所作的分析確保專(zhuān)設(shè)安全設(shè)施的設(shè)計(jì)是正確的。,各類(lèi)工況的事故（件）分析,對(duì)于II類(lèi)工況定量驗(yàn)收準(zhǔn)則（中等頻率事件/預(yù)計(jì)運(yùn)行事件）, 一回路壓力小于110%設(shè)計(jì)值； 燃料元件不燒毀，DNBR（應(yīng)用W-3公式）不得小于1.3； 放射性后果按正常排放允許值控制。,對(duì)于第

15、III類(lèi)、第IV類(lèi)事故定量驗(yàn)收準(zhǔn)則, 燃料元件保持可冷卻狀態(tài)，通常的判斷標(biāo)準(zhǔn)為長(zhǎng)時(shí)間高溫（燃料包殼峰值溫度）小于1204C ，短時(shí)間高溫小于1482C； 一回路壓力小于110%設(shè)計(jì)值； 放射性后果，美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)（對(duì)IV類(lèi)事故）：甲狀腺劑量0.45Sv，全身劑量0.15Sv。,美國(guó)核管會(huì)（NRC）分類(lèi)法, 二回路系統(tǒng)排熱增加； 二回路系統(tǒng)排熱減少； 反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)流量減少； 反應(yīng)性和功率分布異常； 反應(yīng)堆冷卻劑裝量增加； 反應(yīng)堆冷卻劑裝量減少； 系統(tǒng)或設(shè)備的放射性釋放； 未能緊急停堆的預(yù)計(jì)瞬變（ATWS）。,設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故 (47種典型始發(fā)事故),二回路系統(tǒng)排熱增加初因事件, 給水系統(tǒng)故障使給水溫度

16、降低； 給水系統(tǒng)故障使給水流量增加； 蒸汽壓力調(diào)節(jié)器故障或損壞使蒸汽流量增加； 誤打開(kāi)蒸汽發(fā)生器卸放或安全閥； 安全殼內(nèi)、外蒸汽管道破損。, 給水溫度低 給水流量高 蒸汽流量增加,,,,,,, 蒸汽壓力調(diào)節(jié)器故障或損壞使蒸汽流量減少； 失去外部電負(fù)荷； 汽輪機(jī)跳閘(截止閥關(guān)閉)； 凝汽器真空破壞； 同時(shí)失去廠(chǎng)內(nèi)外交流電源（全廠(chǎng)斷電SBO）； 失去正常給水流量； 給水管道破裂。,,,,熱阱喪失事故,二回路系統(tǒng)排熱減少初因事件, 給水流量降低 蒸汽流量減少, 一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)堆主泵停止運(yùn)動(dòng)； 反應(yīng)堆主泵軸卡死； 反應(yīng)堆主泵軸斷裂。,,,失流事故,反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)流量減少初因事件, 冷卻劑流量降低,L

17、OFA,, 在次臨界或低功率時(shí)，非可控地抽出控制棒組件； 在特定功率水平下非可控地抽出控制棒組件； 控制棒誤操作； 啟動(dòng)一條未投入運(yùn)行的反應(yīng)堆冷卻劑環(huán)路或在不適當(dāng)?shù)臏囟认聠?dòng)一條再循環(huán)環(huán)路； 化容控制系統(tǒng)故障使冷卻劑中硼濃度降低； 在不適當(dāng)?shù)奈恢谜`裝或操作一組燃料組件； 各種控制棒彈出事故； 各種落棒事故。,,反應(yīng)性引入事故,反應(yīng)性與功率分布異常初因事件, 反應(yīng)性增加、降低,RIA, 功率運(yùn)行時(shí)誤操作應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)； 化容系統(tǒng)故障（或誤操作）使反應(yīng)堆冷卻劑裝量增加。,反應(yīng)堆冷卻劑裝量增加初因事件, 意外注入, 誤打開(kāi)穩(wěn)壓器安全閥； 貫穿安全殼一回路壓力邊界儀表或其它線(xiàn)路系統(tǒng)的破裂； 蒸汽發(fā)生

18、器傳熱管破裂； 反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界內(nèi)各種管道破裂產(chǎn)生的失水事故。,LOCA,失水事故,反應(yīng)堆冷卻劑裝量減少初因事件, 破口 閥門(mén)打開(kāi), 放射性氣體廢物系統(tǒng)泄漏或破損； 放射性液體廢物系統(tǒng)泄漏或破損； 假想的液體儲(chǔ)箱破損而產(chǎn)生的放射性釋放； 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)燃料操作事故； 乏燃料運(yùn)輸容器掉落事故。,系統(tǒng)或設(shè)備的放射性釋放初因事件, 誤提出控制棒ATWS 失去主給水ATWS 失去電負(fù)荷ATWS 失去交流電源ATWS 凝汽器真空破壞ATWS 汽輪機(jī)跳閘ATWS 主蒸汽管道隔離閥關(guān)閉ATWS,未停堆xx事件,未能緊急停堆的預(yù)計(jì)瞬變初因事件,典型例子, 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故中有些極限事故，引起物理過(guò)程有特點(diǎn)，可作為核

19、電廠(chǎng)事故的典型例子。, 主蒸汽管道破裂事故 主給水管道破裂事故 反應(yīng)堆冷卻劑泵卡死及泵軸斷裂 控制棒彈出事故 蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂事故 大破口失水事故 小破口失水事故 未能緊急停堆的預(yù)期瞬變,4.2 反應(yīng)性引入事故 (RIA)Reactivity Insertion Accident,定 義, 反應(yīng)性引入事故 (RIA) ：反應(yīng)堆正常運(yùn)行情況下，引入一個(gè)意外的正反應(yīng)性，導(dǎo)致反應(yīng)堆功率急劇上升的事故。 反應(yīng)性引入事故有以下幾種（潛在因素）： 控制棒失控抽出（提棒事故）； 控制棒彈出（彈棒事故）； 冷卻劑中硼的失控稀釋?zhuān)?主系統(tǒng)冷卻過(guò)速。,,,反應(yīng)性引入事故起因, 提棒事故 控制棒不可控抽出

20、連續(xù)引入反應(yīng)性 彈棒事故 控制棒被破口造成內(nèi)外壓差彈出 階躍引入反應(yīng)性 硼失控稀釋 使無(wú)硼純水引入一回路 反應(yīng)性引入速率受泵的容量、管道大小和純水系統(tǒng)限制, 控制棒調(diào)節(jié)系統(tǒng)故障 控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)失靈,控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)密封罩（耐壓殼）破裂, 誤操作 設(shè)備故障 控制系統(tǒng)失靈,在電站詳細(xì)分析中所研究的反應(yīng)性最大引入速率是組合價(jià)值最高的兩個(gè)順序抽出的控制棒組以最快速度同時(shí)抽出時(shí)形成的值。, 主系統(tǒng)冷卻過(guò)速,反應(yīng)性引入事故后果, 反應(yīng)性上升引起熱流密度增加，導(dǎo)致燃料元件溫度和冷卻劑溫度升高，有導(dǎo)致偏離泡核沸騰（DNB）的危險(xiǎn)，若進(jìn)一步導(dǎo)致超功率時(shí)，可能引起燃料元件熔化。 啟動(dòng)時(shí)，可能會(huì)發(fā)生瞬發(fā)臨界 反應(yīng)堆失

21、控； 功率運(yùn)行時(shí)，堆內(nèi)過(guò)熱 一回路壓力邊界的完整性破壞，系統(tǒng)超壓將引起穩(wěn)壓器水位升高和安全閥的開(kāi)啟。, 中子通量對(duì)反應(yīng)性連續(xù)引入的響應(yīng)具有如下特征： 很快上升，直到被負(fù)多普勒系數(shù)的反應(yīng)性反饋效應(yīng)所終止。這一功率劇增的自我限制是至關(guān)重要的，因?yàn)樗鼘⒈Ｗo(hù)動(dòng)作延遲期內(nèi)的功率限制在可接受的水平。,反應(yīng)性引入事故保護(hù)方式, 主要是限制控制棒調(diào)節(jié)棒組的移動(dòng)，遵守以下規(guī)定： 同一分組的控制棒應(yīng)該同時(shí)移動(dòng)； 同一組的兩個(gè)分組的控制棒間相對(duì)位差不應(yīng)大于1步； 各調(diào)節(jié)棒組應(yīng)該按規(guī)定順序操作； 相鄰的兩個(gè)調(diào)節(jié)棒組間應(yīng)有最佳的重疊度（小于100步）； 對(duì)控制棒組件的供電應(yīng)不可能同時(shí)提升其中的三個(gè)分組，或當(dāng)提升兩個(gè)調(diào)

22、節(jié)棒組的分組時(shí)，不可能再提升第三個(gè)分組中的一個(gè)棒組。 自動(dòng)保護(hù)（超功率定值、功率增長(zhǎng)過(guò)速定值、超功率T(OPT)、超溫T (OTT)等） 功率保護(hù) 壓力保護(hù) 溫度保護(hù),邏輯保護(hù),停堆保護(hù),SG安全閥開(kāi)啟線(xiàn),,,,,,【解析】 T 超溫保護(hù)和T 超功率保護(hù)：T 超溫保護(hù)旨在保護(hù)反應(yīng)堆免于發(fā)生偏離泡核沸騰，防止燃料包殼燒毀；T 超功率保護(hù)旨在保護(hù)反應(yīng)堆免于超功率，防止燃料芯塊熔化，引起包殼燒毀。在超溫或超功率保護(hù)動(dòng)作前，先閉鎖反應(yīng)堆控制棒提升，并以一定速率逐漸降負(fù)荷，如果反應(yīng)堆狀態(tài)繼續(xù)惡化，則T 保護(hù)啟動(dòng)，以緊急停堆。 超溫度/ 超功率保護(hù)的目的是防止反應(yīng)堆燃料包殼燒毀，確保放射性釋放第

23、一道防御邊界的完整性。但是，包殼溫度無(wú)法測(cè)量，故必須轉(zhuǎn)而研究包殼燒毀的條件。研究表明：下列情況下包殼會(huì)燒毀： 燃料芯部溫度達(dá)到熔點(diǎn)2800 C； 包殼表面出現(xiàn)DNB現(xiàn)象。 由于燃料芯部溫度和DNB無(wú)法測(cè)量，但可以知道影響它們的其它物理參數(shù)，這些參數(shù)可以測(cè)量，再通過(guò)修正、補(bǔ)償和變換，間接確定保護(hù)整定值，實(shí)現(xiàn)保護(hù)目的。,滿(mǎn)功率時(shí)控制棒慢速抽出,反應(yīng)性引入速率 準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)瞬變, 準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)瞬變 向堆內(nèi)引入的反應(yīng)性比較緩慢，以至于該反應(yīng)性能被溫度反饋效應(yīng)和控制棒自動(dòng)調(diào)節(jié)所補(bǔ)償。,,取十萬(wàn)分?jǐn)?shù)為反應(yīng)性測(cè)量單位，用pcm表示。,eg.,準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)瞬變時(shí)系統(tǒng)響應(yīng)特性, 功率變化十分緩慢，功率變化e倍所需的時(shí)

24、間遠(yuǎn)大于堆芯時(shí)間常數(shù)，因此堆內(nèi)溫度可以近似地用穩(wěn)態(tài)分布來(lái)描述。 反應(yīng)性引入速率較小，故冷卻劑溫度和功率上升都不太快，由冷卻劑平均溫度過(guò)高保護(hù)觸發(fā)反應(yīng)堆緊急停閉（超溫保護(hù)停堆），此時(shí)功率峰值未達(dá)到超功率保護(hù)整定值（118%額定功率）。 穩(wěn)壓器壓力和冷卻劑平均溫度的上升幅度較大，最小偏離泡核沸騰比（DNBR）下降較顯著，偏離泡核沸騰的裕量變小了。 尚不足以損壞燃料元件。,反應(yīng)性引入速率 超緩發(fā)臨界瞬變,超緩發(fā)臨界瞬變 引入堆內(nèi)的正反應(yīng)性較快，以至反應(yīng)性反饋效應(yīng)和控制系統(tǒng)已不能完全補(bǔ)償，使總的反應(yīng)性大于零，但又不超過(guò) 的瞬變。,系統(tǒng)響應(yīng)特性 超緩發(fā)臨界瞬變功率增長(zhǎng)曲線(xiàn)向上彎曲，達(dá)到118%額定功率，

25、超功率保護(hù)緊急停堆。 在瞬變期間穩(wěn)壓器的壓力和冷卻劑平均溫度變化較?。ú坏?MPa，約2K） 。 不足以損壞燃料元件。,,滿(mǎn)功率時(shí)兩組控制棒失控抽出,eg.,準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)瞬變與超緩發(fā)臨界瞬變的瞬態(tài)響應(yīng),準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)瞬變,超緩發(fā)臨界瞬變,超緩發(fā)臨界瞬變,準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)瞬變,控制棒失控抽出,一組棒束控制組件在次臨界或低功率起動(dòng)工況下失控抽出的假設(shè), 考慮的限值準(zhǔn)則為： 最小偏離泡核沸騰比必須始終超過(guò)限值； 燃料芯塊中心最高溫度必須始終低于燃料熔化溫度。, 事故分析的保守初始條件： 穩(wěn)壓器初始?jí)毫槠漕~定值減去最大穩(wěn)態(tài)波動(dòng)和測(cè)量誤差（壓力低）； 反應(yīng)堆冷卻劑初始平均溫度為其熱態(tài)零功率的值加上最大穩(wěn)態(tài)控制范圍和測(cè)量誤差

26、（溫度高）； 考查的情況對(duì)應(yīng)于具有最大累積微分價(jià)值的兩組棒束的失控抽出。假定這兩組都以最大速率運(yùn)動(dòng)(72步/min)（正反應(yīng)性引入大）； 假定只有2臺(tái)反應(yīng)堆冷卻劑泵運(yùn)行（3環(huán)路）。這一初始低流量使DNB的初始裕度最小（燃料棒冷卻差）。,功率運(yùn)行下單個(gè)棒束控制組件抽出起因, 只有下列兩種非常不可能的情況下，才可能發(fā)生功率運(yùn)行工況下單個(gè)棒束控制組件的抽出事故： 操縱員可能認(rèn)為有一個(gè)棒組下落，經(jīng)過(guò)考慮后，把棒組控制切換到手動(dòng)模式，然后抽出單個(gè)棒束控制組件。這種情況是非常不可能發(fā)生的，因?yàn)榧僭O(shè)： 單個(gè)控制棒束位置指示器故障； 操縱員完全不顧調(diào)節(jié)規(guī)程，并且未能理解控制棒抽出時(shí)發(fā)出的報(bào)警信號(hào)。 如果反應(yīng)堆

27、以自動(dòng)控制模式運(yùn)行，幾個(gè)同時(shí)出現(xiàn)的電氣或故障可能使一個(gè)控制棒組件抽出。 多個(gè)獨(dú)立的電氣故障或機(jī)械故障同時(shí)發(fā)生； 操縱員未能搞清相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)。,把這些情況組合起來(lái)的概率非常低,需做分析的功率水平及假設(shè), 應(yīng)當(dāng)對(duì)100%、60%和10%額定功率三個(gè)功率水平分析該瞬變。 為使該瞬變開(kāi)始時(shí)DNB裕度最小，取下列保守的初始工況： 假定初始功率分別取滿(mǎn)功率的102%、62%和12%，以考慮2%的穩(wěn)態(tài)熱工測(cè)量最大誤差； 反應(yīng)堆冷卻劑初始平均溫度分別假定為312.2C、304.76C和295.76C，即初始功率下的值加上最大的穩(wěn)態(tài)控制范圍和測(cè)量誤差之和2.2C； 假定反應(yīng)堆冷卻劑初始?jí)毫?52.9bar，

28、即它的額定值減去最大穩(wěn)態(tài)波動(dòng)和測(cè)量誤差2.1 bar之和。,功率運(yùn)行下單個(gè)棒束控制組件抽出的反應(yīng)堆保護(hù), 探測(cè)方法 棒位指示器； 表示一根棒偏離了它所在棒組的燈光信號(hào)和聲響報(bào)警； 堆外核測(cè)量通道或堆芯出口熱電偶測(cè)量到不對(duì)稱(chēng)的功率分布。 減小事故發(fā)生的設(shè)計(jì)措施 棒束控制組件的控制機(jī)構(gòu)特別是電磁驅(qū)動(dòng)的夾持機(jī)構(gòu)都專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)； 把棒束控制組件組合成棒組，將有助于減小假想落棒和抽棒錯(cuò)列事件的發(fā)生。,準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)瞬變與超緩發(fā)臨界瞬變的瞬態(tài)響應(yīng),反應(yīng)性引入速率 超瞬發(fā)臨界瞬變, 引入的反應(yīng)性很大，超過(guò)了瞬發(fā)臨界的程度所引起的堆內(nèi)瞬變。,彈棒事故 極限事故（小破口）,響應(yīng)特性 功率增長(zhǎng)e 倍所需的時(shí)間遠(yuǎn)小于堆芯時(shí)間常

29、數(shù)，堆內(nèi)傳熱近似為絕熱過(guò)程，大量的熱能積聚在堆芯； 產(chǎn)生功率振蕩現(xiàn)象； 造成堆芯功率分布的嚴(yán)重畸變。,功率振蕩現(xiàn)象, 事故開(kāi)始時(shí)，由于功率很低，隨著反應(yīng)性的不斷引入，周期變短，功率上升速率增加，到達(dá)一定程度出現(xiàn)反應(yīng)性反饋效應(yīng)且越來(lái)越明顯，使反應(yīng)性減小，變?yōu)樨?fù)值時(shí)，功率轉(zhuǎn)而下降，于是在某一時(shí)刻出現(xiàn)第一個(gè)功率峰值； 由于緩發(fā)中子的存在，使得功率振蕩逐漸衰減，最終達(dá)到一個(gè)平衡值。,,P,E,彈棒事故, 定義 控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)密封罩殼（耐壓殼）破裂，使全部壓差作用到控制棒驅(qū)動(dòng)軸上，從而引起控制棒迅速?gòu)棾龆研镜氖鹿省贅O限D(zhuǎn)BA。 后果 由于快速引入反應(yīng)性，造成堆內(nèi)核功率激增，使燃料元件發(fā)生很大變化，

30、形成堆芯很大的功率不均勻因子，因此會(huì)出現(xiàn)一個(gè)大的局部功率峰值。 同時(shí)，造成疊加一個(gè)小破口失水事故，從失水事故角度來(lái)看，后果并不嚴(yán)重，主要是彈棒造成堆芯功率嚴(yán)重畸變。 分析對(duì)象 反應(yīng)性引入,極限D(zhuǎn)BAIV,事 故 特 點(diǎn), 這種事故是反應(yīng)堆失去冷卻劑，又同時(shí)向堆芯階躍引入反應(yīng)性的兩個(gè)效應(yīng)的綜合。 階躍引入反應(yīng)性的大小是彈出棒原先在堆內(nèi)的那一部分的價(jià)值； 從破口流失的冷卻劑流量相當(dāng)于一次回路管道的小破口； 在安全分析中，要求考慮不同運(yùn)行狀態(tài)，即不同功率水平下，以及不同控制棒組合情況下的瞬態(tài)過(guò)程； 該事故的極限工況是具有最大反應(yīng)性?xún)r(jià)值的控制棒從插入極限處彈出； 通常事故發(fā)展非常迅速，低功率下尤其嚴(yán)重

31、。,事 故 描 述, 開(kāi)始的短時(shí)間內(nèi)，功率激增產(chǎn)生的大部分能量?jī)?chǔ)存在UO2芯塊內(nèi)部，然后逐漸釋放到系統(tǒng)其它部分； 燃料中積聚很大的能量，將使最熱的芯塊熔化，釋放出的氣體在燃料棒內(nèi)部形成高壓，使燃料棒瞬時(shí)破裂。熱量可迅速地從散落到冷卻劑中的二氧化鈾碎粒傳輸?shù)嚼鋮s劑中； 部分冷卻劑中過(guò)量的能量積聚和熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能形成的很強(qiáng)的沖擊波，可能損壞堆芯和一回路系統(tǒng)，破壞堆芯的可冷卻性； 熱量傳遞到元件包殼，可造成部分包殼發(fā)生DNB，可能使包殼達(dá)到脆化溫度影響其完整性； 熱量傳遞到冷卻劑，可使冷卻劑系統(tǒng)溫度和壓力上升，形成一回路壓力高峰，對(duì)壓力邊界造成沖擊。,設(shè)計(jì)中的經(jīng)驗(yàn)性準(zhǔn)則 彈棒事故,1、熱點(diǎn)處燃料芯

32、塊比焓不得超過(guò)942kJ/kg，對(duì)于輻照燃料必須低于837 kJ/kg。 2、系統(tǒng)峰值壓力不超過(guò)設(shè)計(jì)壓力的110%。 3、熱點(diǎn)的包殼溫度低于未氧化包殼開(kāi)始顯著脆化的溫度1482C。 4、進(jìn)入DNB的燃料棒數(shù)不超過(guò)燃料棒總數(shù)的10%。, 不取DNBR準(zhǔn)則，而是經(jīng)過(guò)對(duì)燃料元件和包殼的仔細(xì)研究，設(shè)計(jì)中提出更為具體的驗(yàn)收準(zhǔn)則（嚴(yán)于評(píng)審準(zhǔn)則）。,預(yù)防措施, 核設(shè)計(jì) 利用硼濃度跟蹤燃耗，減少停在堆內(nèi)的控制棒數(shù)； 負(fù)荷跟蹤運(yùn)行時(shí)只允許部分控制棒部分地插入堆芯，到達(dá)插棒限值附近時(shí)保護(hù)系統(tǒng)將警報(bào)； 控制棒位和控制棒反應(yīng)性?xún)r(jià)值需仔細(xì)計(jì)算，選擇的是能限制彈棒事故后果的方案。 機(jī)械設(shè)計(jì) 保證密封罩殼的設(shè)計(jì)及加工的可靠

33、，棒束控制組件驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的外殼破損使它得以從堆芯快速?gòu)棾鍪遣豢赡艿模蛪簹んw為核安全一級(jí)部件 ） 280bar的水壓試驗(yàn)； 再次試驗(yàn)（228bar下做的總體水壓試驗(yàn)）； 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的應(yīng)力水平不受功率運(yùn)行下預(yù)期系統(tǒng)瞬變的影響（位于反應(yīng)堆本體上方 ）。,分 析 方 法, 點(diǎn)堆動(dòng)態(tài)方程已不適用。 彈棒造成堆芯功率的嚴(yán)重畸變，嚴(yán)格說(shuō)來(lái)需作三維中子時(shí)空動(dòng)力學(xué)分析，并考慮中子學(xué)與熱工水力學(xué)的耦合效應(yīng)。 實(shí)際上，習(xí)慣用大型熱工水力系統(tǒng)響應(yīng)程序與燃料元件分析程序。例如， 用一維CINEMA程序做核功率隨時(shí)間變化的全堆芯分析，模擬棒的運(yùn)動(dòng)并考慮了軸向功率分布變化下的反饋效應(yīng)。 用COMBAT程序進(jìn)行熱點(diǎn)分析，用來(lái)確

34、定瞬態(tài)熱工性狀，特別是芯塊和包殼溫度的變化。 為保證分析的保守性，必須考慮燃料循環(huán)壽期初（BOL）、壽期末（EOL）、零功率和滿(mǎn)功率等各種綜合方案。,彈棒事故下燃料溫度的熱通道分析結(jié)果,硼濃度降低的化學(xué)和容積控制系統(tǒng)故障, 起因 操縱員差錯(cuò)； 反應(yīng)堆硼和水補(bǔ)給系統(tǒng)或化容控制系統(tǒng)中有一個(gè)部件故障； 二回路水通過(guò)蒸汽發(fā)生器破裂管子的泄漏（硼和水補(bǔ)給系統(tǒng)/化容控制系統(tǒng)被隔離的情況下)； 設(shè)備冷卻水系統(tǒng)的水通過(guò)余熱排出系統(tǒng)熱交換器破裂管子的泄漏（硼和水補(bǔ)給系統(tǒng)/化容控制系統(tǒng)被隔離的情況下)。,硼失控稀釋,事 故 特 征, 硼濃度較低的水注入反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)可能引起堆芯反應(yīng)性增加； 硼失控稀釋可能潛在的

35、導(dǎo)致意外臨界（停堆時(shí)）或DNB（功率運(yùn)行時(shí)）。,降低事故概率的措施, 機(jī)組正常時(shí)，硼和水補(bǔ)給系統(tǒng)處于自動(dòng)補(bǔ)給模式，能確保預(yù)定濃度的硼酸溶液供給反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)。 容積控制箱低水位信號(hào)觸發(fā)補(bǔ)給系統(tǒng)投入運(yùn)行。 容積控制箱高水位信號(hào)使補(bǔ)給系統(tǒng)停止運(yùn)行。 管理規(guī)程 電站運(yùn)行期間稀釋系統(tǒng)中那些不用的閥門(mén)均處于關(guān)閉和鎖定狀態(tài) 自動(dòng)保護(hù)特性 在SG檢查期間和換料期間，“停堆時(shí)高中子通量”信號(hào)會(huì)向操縱員發(fā)出稀釋報(bào)警。這些報(bào)警在安全殼內(nèi)和控制室內(nèi)都會(huì)給出。,安全分析報(bào)告中需要分析以下幾種運(yùn)行模式下的硼失控稀釋, 換料和蒸汽發(fā)生器檢查 停堆 冷停堆 熱停堆 從冷停堆向熱停堆過(guò)渡 自動(dòng)控制模式和手動(dòng)控制模式下100

36、%額定功率運(yùn)行,4.3 失流事故(LOFA)Loss Of Flow Accident, 定義 反應(yīng)堆在運(yùn)行中因主泵動(dòng)力電源或機(jī)械故障被迫停轉(zhuǎn)，使冷卻劑流量下降，冷卻劑流量與堆功率失配，導(dǎo)致堆芯燃料包殼溫度迅速上升，這種現(xiàn)象稱(chēng)為失流事故（LOFA）。 分析的中心問(wèn)題 反應(yīng)堆功率下降是否足夠快，使事故瞬變期間流量和功率的失配不致引起冷卻劑溫度過(guò)高。 發(fā)生部位 主泵 后果 冷卻劑流量下降，使其溫度和系統(tǒng)壓力（脈沖）上升，包殼溫度也上升，可能發(fā)生DNB，導(dǎo)致燃料元件破損。,LOFA主要起因, 反應(yīng)堆冷卻劑強(qiáng)迫流量部分喪失（部分失流）； 反應(yīng)堆冷卻劑強(qiáng)迫流量全部喪失（全部失流）； 反應(yīng)堆冷卻劑泵

37、軸卡住（卡泵事故）； 反應(yīng)堆冷卻劑泵軸斷裂（斷軸事故）。,強(qiáng)迫流量部分喪失（部分失流）, 起因 主泵機(jī)械故障； 主泵電氣故障； 主泵母線(xiàn)供給一臺(tái)或二臺(tái)泵的電源故障。 事故描述 如果事故發(fā)生時(shí)反應(yīng)堆正在功率運(yùn)行，則即時(shí)影響是冷卻劑溫度迅速升高；如果反應(yīng)堆沒(méi)有緊急停堆，則溫度升高可能導(dǎo)致DNB，隨之燃料損傷。,強(qiáng)迫流量全部喪失（全部失流）, 起因 所有反應(yīng)堆冷卻劑泵的電源同時(shí)喪失。 事故描述 如果事故發(fā)生時(shí)反應(yīng)堆正在功率運(yùn)行，則其即時(shí)影響是冷卻劑溫度迅速升高。如果反應(yīng)堆沒(méi)有緊急停堆，則溫度升高可能導(dǎo)致DNB，隨之燃料損傷。,分析大亞灣電廠(chǎng)“反應(yīng)堆冷卻劑強(qiáng)迫流量部分喪失和全部喪失”事故假設(shè)

38、中采用的值, 根據(jù)“使DNBR最小”原則選定不確定度的符號(hào)。,反應(yīng)堆冷卻劑泵軸卡?。ū檬鹿剩? 依靠流體慣性和自然循環(huán)流量來(lái)導(dǎo)出堆芯熱量。,反應(yīng)堆冷卻劑泵軸斷裂（斷軸事故）, 主泵軸斷裂 除了失去強(qiáng)迫循環(huán)流量外，還有可能引入反向流量（更危險(xiǎn)）,保護(hù)動(dòng)作響應(yīng), 保護(hù)動(dòng)作響應(yīng) 停堆 停堆信號(hào) 廠(chǎng)用母線(xiàn)低電壓 廠(chǎng)用母線(xiàn)低頻率 反應(yīng)堆冷卻劑泵低轉(zhuǎn)速 反應(yīng)堆冷卻劑泵斷路器跳閘 反應(yīng)堆冷卻劑環(huán)路低流量, 主要影響參數(shù) 核功率 堆芯溫度 保守失效假定 主蒸汽旁排失效 主泵停機(jī)不觸發(fā)停堆,緩解失流事故的關(guān)鍵因素, 主泵惰轉(zhuǎn)特性（增大主泵惰轉(zhuǎn)流量，仍有可能）； 快速停堆功能（改進(jìn)余地已很?。?自然循

39、環(huán)。, 失流事故的演變時(shí)間很短，一般只有幾s到十幾s，操縱員根本無(wú)法干預(yù)，設(shè)計(jì)必須賦予機(jī)組承受失流事故的能力。 驗(yàn)收準(zhǔn)則： （對(duì)強(qiáng)迫流量部分或全部喪失而言）DNBR準(zhǔn)則； （對(duì)屬極限事故的卡泵與斷軸事故而言）類(lèi)似于彈棒事故，主要是限定包殼最高溫度不超過(guò)鋯合金脆化溫度1482C。,流 量 瞬 變, 任何一段流道的流體壓降等于該流道的加速壓降、摩擦壓降和重位壓降之和減去泵所提供的壓頭。,對(duì)于 N 個(gè)環(huán)路的反應(yīng)堆，根據(jù)克?；舴蚨煽梢詫?xiě)為：,（整個(gè)系統(tǒng) (pr: 堆芯與環(huán)路) ）壓降關(guān)系式, 如果已知系統(tǒng)各部分的幾何關(guān)系、阻力系數(shù)、位置標(biāo)高和事故后慣性壓頭，則可以解出失流事故后的堆芯瞬態(tài)

40、流量W(t)。,失流事故的兩個(gè)階段,為使方程易解并且能給出明確物理意義的結(jié)果，將失流事故瞬變分為兩個(gè)階段：, 第一階段：瞬變開(kāi)始時(shí)，水泵的慣性壓頭比重力壓頭的貢獻(xiàn)大得多，（雖后期重力壓頭貢獻(xiàn)增加），仍可忽略后者，得到是一個(gè)保守的瞬態(tài)流量的下限。, 第二階段：在瞬變結(jié)束時(shí)，泵的慣性壓頭已消失，冷卻劑完全靠重力壓頭驅(qū)動(dòng)，即穩(wěn)態(tài)自然循環(huán)。,tp 主泵的半時(shí)間。物理意義：當(dāng) t = tp 時(shí)，主泵的慣性角速度下降到初始角速度的一半； tl 回路的半時(shí)間。物理意義：當(dāng) t = tl 時(shí)，堆芯慣性流量為初始流量的一半。,第一階段：失流事故后堆芯慣性流量的瞬變,1、 假設(shè)水泵無(wú)慣性（卡泵事故）： 停泵

41、后流量下降速率取決于主回路流體的慣性，其下降速率的大小由主回路半時(shí)間 tl 所決定。 主回路半時(shí)間越大，堆芯慣性流量下降越慢； 主回路半時(shí)間越小，流量衰減越快。,2、主泵有很大的惰轉(zhuǎn)慣性（慣性來(lái)自于飛輪） 泵的特性（主泵的半時(shí)間 tp ）決定慣性流速的衰減速率。,3、tl 與 tp 數(shù)量級(jí)相當(dāng) = tl / tp 值相當(dāng)?。?）時(shí)，堆芯慣性流量將很快下降到初始流量的1020%。此時(shí)事故嚴(yán)重性顯然要大得多。,冷卻劑溫度瞬變（極端情況）,1、 假設(shè)事故后反應(yīng)堆保持初始功率不變： 冷卻劑溫度 Tc 將隨時(shí)間線(xiàn)性上升，上升速率與主泵半時(shí)間成反比，冷卻劑溫升將在 tp 時(shí)間內(nèi)提高

42、一倍。 這是異常危險(xiǎn)的，通常不允許發(fā)生。,2、假設(shè)事故后反應(yīng)堆功率立刻降到零，忽略衰變熱： 冷卻劑升溫取決于水泵半時(shí)間和堆芯時(shí)間常數(shù)（堆芯熱慣性）的大小。 從安全的角度看，選擇小的堆芯時(shí)間常數(shù)和大的主泵半時(shí)間相當(dāng)重要。,第二階段：自然循環(huán)冷卻, 中心問(wèn)題：自然循環(huán)是否有足夠流量帶走衰變而避免堆芯過(guò)熱？ 自然循環(huán)：依靠冷熱段流體的密度差形成的浮升力推動(dòng)流體流動(dòng)。 重力壓頭與阻力壓降的平衡：,穩(wěn)態(tài)：,,,,建立自然循環(huán)流動(dòng)必須具備的條件,系統(tǒng)中必須有冷阱和熱源之間的高差，熱阱位于上面，熱源位于下面； 系統(tǒng)冷段和熱段中的流體密度必須存在密度差； 系統(tǒng)必須在重力場(chǎng)內(nèi)。,影響壓水堆

43、核電站自然循環(huán)的因素有哪些？,冷阱與熱源之間的位差，位差越大，W越大，冷卻劑溫升越小，自然循環(huán)能力越強(qiáng)； 流道的流阻，流阻越小，自然循環(huán)能力越強(qiáng)； 冷阱與熱源之間的溫差，溫差越大，自然循環(huán)能力越強(qiáng)； 冷卻劑中的含汽率會(huì)嚴(yán)重影響自然循環(huán)的建立和維持。含汽率的作用有正有負(fù)：堆芯表面局部沸騰有助于自然循環(huán)，但反應(yīng)堆上腔室積汽會(huì)增加流阻不利于自然循環(huán)。,什么原因會(huì)使一回路的自然循環(huán)中斷？,1. 驅(qū)動(dòng)壓頭不足以克服上升段和下降段的壓降； 2. 自然循環(huán)中，蒸汽發(fā)生器二次側(cè)冷卻能力過(guò)強(qiáng)反而會(huì)使一回路自然循環(huán)中斷； 如果二次側(cè)冷卻能力過(guò)強(qiáng)，會(huì)使一次側(cè)的冷卻劑在蒸汽發(fā)生器倒U形管上升段很快降溫，

44、因而在U形管的上升段和下降管中冷卻劑的平均密度差不大，使自然循環(huán)的流速降低，驅(qū)動(dòng)壓頭就降低很多，使自然循環(huán)能力減小，甚至中斷。 3. 連續(xù)流動(dòng)回路被隔斷： 如果堆芯中產(chǎn)生了蒸汽，并積存在壓力容器上腔室，使熱段管口裸露出水面，或者在蒸汽發(fā)生器倒U形管頂部積存了汽體，則自然循環(huán)會(huì)中斷。SG的倒U形管頂部積存了較多的汽體，驅(qū)動(dòng)壓頭又不能使U形管上升段中的水沖走積存的汽體，自然循環(huán)也要終止。,小結(jié)：計(jì)算分析, 燃料元件溫度的計(jì)算一般分成兩步： 第一步：求主泵斷電后冷卻劑流量隨時(shí)間的變化； 第一階段：瞬變開(kāi)始時(shí)，只考慮泵的慣性壓頭 第二階段：瞬變末尾，自然循環(huán) 第二步：根據(jù)所求流量變化規(guī)律來(lái)計(jì)算燃

45、料元件溫度的變化和DNBR（首先需要求解冷卻劑溫度瞬變）。,虛垂線(xiàn)表示有效緊急停堆時(shí)刻,事故發(fā)生前后燃料元件內(nèi)溫度分布的變化 (a) 事故前；(b) 事故后,大亞灣核電站失流事故計(jì)算結(jié)果舉例,卡泵和斷軸的計(jì)算比較, 主泵軸斷裂事故后果不會(huì)比轉(zhuǎn)子卡住事故計(jì)算結(jié)果更壞： 軸斷裂后，葉輪可以反向自由旋轉(zhuǎn)，而不象轉(zhuǎn)子卡住事故分析中假定葉輪固定不動(dòng)。 瞬變開(kāi)始時(shí)，雖然軸斷裂事故可能比轉(zhuǎn)子卡住事故有較大的反向流，但軸斷裂事故的流量降低比轉(zhuǎn)子卡住事故的流量降低來(lái)得慢。 斷軸事故出現(xiàn)反向流比較晚，從而改善了瞬變期間的流量演變。,4.4 熱阱喪失事故,該事故是由于二回路或三回路故障造成一回路冷卻劑堆芯入口溫度過(guò)

46、高引起反應(yīng)堆冷卻能力不足的事故。,熱阱喪失事故,熱阱喪失事故, 起因 部分或全部給水中斷 汽輪機(jī)跳閘同時(shí)旁路閥門(mén)未打開(kāi) 主要分析內(nèi)容 溫度瞬變計(jì)算（冷卻劑） 壓力瞬變計(jì)算（穩(wěn)壓器） 后果 堆芯入口溫度上升 堆芯冷卻能力不足,事故現(xiàn)象,二回路充滿(mǎn)蒸汽,給水減少或中斷,,SG水位下降,,大大降低傳熱系數(shù),,堆芯過(guò)熱,,,,,,,正常給水泵故障 閥門(mén)誤動(dòng)作 失去廠(chǎng)外交流電源,汽輪機(jī)跳閘 + 旁路閥門(mén)未打開(kāi),冷卻劑溫度瞬變, 一回路管道冷卻劑溫度:,, 系統(tǒng)冷卻劑溫度變化取決于： 堆芯內(nèi)冷卻劑溫升（產(chǎn)生熱量） 蒸發(fā)器內(nèi)冷卻劑溫降（排出熱量）,上腔室 環(huán)路熱管段,環(huán)路冷管段 下腔室,系統(tǒng), 主回路時(shí)間常

47、數(shù)：熱量從主回路傳遞到二回路所需時(shí)間的度量。 熱阱喪失事故下，主回路冷卻劑平均溫度的瞬變與堆芯時(shí)間常數(shù)和主回路時(shí)間常數(shù)關(guān)系很大。,,熱阱喪失事故的極限工況, 二次側(cè)流量下降引起蒸汽發(fā)生器二次側(cè)為蒸汽所覆蓋，傳熱系數(shù)大大下降，呈現(xiàn)主回路近似絕熱的狀態(tài)。此時(shí)，h非常小，主回路時(shí)間常數(shù)就會(huì)很大，熱量幾乎不能傳遞出去。,,壓 力 瞬 變, 熱阱喪失 冷卻劑平均溫度升高 體積膨脹 系統(tǒng)壓力升高。 如果系統(tǒng)沒(méi)有補(bǔ)償空間或卸壓安全排放系統(tǒng)，這種壓力升高可能引起主回路邊界超應(yīng)力，甚至最終造成破壞。 在壓力瞬變中必須考慮冷卻劑體積變化，因?yàn)橐后w幾乎是不可壓縮的，必須提供一定的空間補(bǔ)償體積膨脹。 穩(wěn)壓器作為容積

48、補(bǔ)償和保持系統(tǒng)壓力的裝置。主回路冷卻劑溫度的上升使其體積膨脹而進(jìn)入穩(wěn)壓器蒸汽空間。 只要穩(wěn)壓器有較大的容積，在可能達(dá)到的溫升下足以保持一定的蒸汽空間，壓力的瞬時(shí)增高就可因蒸汽凝結(jié)而大大緩解（由于蒸汽空間壓縮，壓力增大，飽和溫度上升，蒸汽凝結(jié)）。,系統(tǒng)的保護(hù)措施,4.5 蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂事故Steam Generator Tube Rupture, SGTR, 定義 蒸汽發(fā)生器中一根或多根傳熱管發(fā)生破裂(也包括導(dǎo)致輕微連續(xù)泄漏的裂紋)導(dǎo)致的事故。 事故類(lèi)型 單根管子完全破裂，稀有事故（工況III）（曾被定義為極限事故） 多根管子完全破裂，極限事故（工況IV）,事故風(fēng)險(xiǎn) SG管子的材料，

49、普遍采用抗氯離子應(yīng)力腐蝕性能較好的因科鎳-690或因科洛依-800，這種材料具有良好的延展性，因此發(fā)生單根管子完全斷裂的假定是偏于保守的。 電廠(chǎng)運(yùn)行時(shí)，由于有核取樣系統(tǒng)對(duì)蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)的連續(xù)監(jiān)測(cè)，測(cè)量從凝汽器中抽出的不凝結(jié)氣體的放射性等措施，發(fā)生多根傳熱管斷裂的可能性極小。,事 故 起 因, 由于機(jī)械加工、焊接、熱處理、脹接加工、組裝不好，使管子承受機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力； 二回路給水水質(zhì)不好，化學(xué)處理方法不當(dāng)或處理規(guī)范不合適，再加上管板處有沉積物，使管板上方的管壁局部變薄及傳熱管發(fā)生裂紋，而凝汽器泄漏是二回路水質(zhì)變壞的重要原因； 一回路水的腐蝕； 凹陷效應(yīng) 腐蝕產(chǎn)物的淤積對(duì)管束的擠壓作用，直

50、接導(dǎo)致支撐板交界處傳熱管發(fā)生塑性變形，引起支撐板變形以至破裂。,由于工作條件苛刻，絕大部分壓水堆都遇到過(guò)蒸汽發(fā)生器方面的麻煩。, SGTR必須引起高度重視，破損的傳熱管必須作堵管操作。為了減少SGTR發(fā)生概率，對(duì)某些已明顯變薄或有缺陷的傳熱管也必須作預(yù)防性堵管操作。 80年代以來(lái)，蒸汽發(fā)生器的年平均堵管率在0.2%左右，蒸汽發(fā)生器傳熱面積有很大設(shè)計(jì)余量，少量堵管并不影響核電廠(chǎng)出力。 若單臺(tái)蒸汽發(fā)生器堵管數(shù)超過(guò)10%，則可能需更換之。 1984年，全世界有7座運(yùn)行歷史在10-14年之間的壓水堆更換了蒸汽發(fā)生器。,事 故 舉 例, 1979年比利時(shí)DOEL核電站 1975-2000年美國(guó)發(fā)生了8起

51、 1982年美國(guó)GINNA核電站 SGTR造成主冷卻劑系統(tǒng)快速減壓和自動(dòng)緊急停堆，冷卻過(guò)程中主系統(tǒng)有汽泡生成，觀察到向環(huán)境放射性釋放的增加。 2000年美國(guó)Indian Point 2 核電站事故，等。, 破裂的部位多發(fā)生在管板上方和U形彎管段區(qū)； 破口的大小和形態(tài)也不一樣，大多破口是軸向破裂，裂紋長(zhǎng)度為32 250 mm，也有裂紋呈360的周向破裂。,30分鐘不干預(yù)原則, 在事故發(fā)生最初30分鐘，操縱員不干預(yù)電廠(chǎng)的運(yùn)行。 這主要是基于設(shè)計(jì)的考慮； 實(shí)際運(yùn)行中，要求操縱員盡早識(shí)別事故起因、類(lèi)型，然后依據(jù)運(yùn)行規(guī)程進(jìn)行操作，保障反應(yīng)堆安全。 美國(guó)先進(jìn)輕水堆（如AP1000）提出可72小時(shí)不干預(yù)。,

52、蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂事故, 在幾乎所有的事故規(guī)程中，唯獨(dú)SGTR的處理特別依賴(lài)于操縱員的處理動(dòng)作，操縱員的反應(yīng)能力直接牽涉到這個(gè)事故的后果。要求運(yùn)行人員必須在30分鐘內(nèi)找到和確認(rèn)事故蒸汽發(fā)生器，并成功將其隔離。 操縱員介入的目的： 保持核設(shè)施安全的情況下，限制放射性向外界的排放，盡可能快地消除泄漏并使反應(yīng)堆過(guò)渡到堆芯余熱排出的啟動(dòng)投入條件。,SGTR是較持殊的失水事故，合并了“SG二次側(cè)水裝量增加”和“有向環(huán)境放射性釋放的小破口失水”，也是DBA中允許和要求操縱員干預(yù)來(lái)緩解后果的事故。,極限情況, 極限情況：即導(dǎo)致最大放射性后果的情況，意味著在瞬變期間從破損蒸汽發(fā)生器向大氣釋放的活度最大。放

53、射性后果取決于從破損蒸汽發(fā)生器向大氣釋放的流體性質(zhì)和流體總量。 給定的時(shí)間內(nèi)排放的水質(zhì)量最大，反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)和蒸汽發(fā)生器殼側(cè)之間的壓差必最大。 液體排放比蒸汽排放攜帶更多的放射性。 導(dǎo)致破損蒸汽發(fā)生器和蒸汽管滿(mǎn)溢排放液體的情況比僅導(dǎo)致蒸汽排放的情況更加惡劣。 下列情況可能使破損蒸汽發(fā)生器滿(mǎn)溢： 二次側(cè)水的初始質(zhì)量最大； 瞬變期間水位增到最高，這可能是由于： 主給水閥處于手動(dòng)控制（初始功率低于18額定功率情況）； 汽動(dòng)和電動(dòng)的輔助給水泵都啟動(dòng)（最大輔助給水流量）。,分析的保守初始條件, 兩種情況 情況A：初始功率等于102%額定功率； 情況B：初始功率等于5%額定功率。 選擇這兩種情況是

54、為了在汽機(jī)跳閘后的階段導(dǎo)致未破損蒸汽發(fā)生器內(nèi)低-低水位，這意味著操縱員干預(yù)前整個(gè)輔助給水系統(tǒng)（電動(dòng)輔助給水泵和汽動(dòng)輔助給水泵）都啟動(dòng)【破損蒸汽發(fā)生器更快注水 保守！】。 為了降低初始蒸汽壓力(二次側(cè))，假定反應(yīng)堆冷卻劑初始平均溫度為初始功率“減去”最大穩(wěn)態(tài)控制范圍和測(cè)量誤差后對(duì)應(yīng)的數(shù)值。 穩(wěn)壓器初始?jí)毫?一次側(cè)) 為初始功率“加上”最大穩(wěn)態(tài)波動(dòng)和測(cè)量誤差后對(duì)應(yīng)的值，并且假定在事故發(fā)生后安注盡快投入。, 假定電動(dòng)輔助給水泵或汽動(dòng)輔助給水泵都在啟動(dòng)信號(hào)（安全注射信號(hào)，或，蒸汽發(fā)生器低-低水位信號(hào) + 正常給水低流量信號(hào)）發(fā)出后，以最短時(shí)間延遲后啟動(dòng)。 蒸汽系統(tǒng) 假定凝汽器不能用。 根據(jù)單一故障準(zhǔn)則

55、，假定1臺(tái)未破損蒸汽發(fā)生器的釋放閥不能用。因此，只有1臺(tái)未破損蒸汽發(fā)生器的卸壓閥用于系統(tǒng)降壓（溫）。,分析的保守初始條件（續(xù)）,,事 故 進(jìn) 程,無(wú)運(yùn)行人員干預(yù)的物理性能（30min內(nèi)）,一回路： 1、泄漏降壓 化容系統(tǒng)上充流量增加，企圖維持穩(wěn)壓器水位； 下泄回路隔離。 2、泄漏和一回路水收縮而降壓 最大上充流量不足以補(bǔ)償泄漏流量，壓力繼續(xù)下降，引起反應(yīng)堆緊急停閉，汽輪機(jī)脫扣； 緊急停堆后導(dǎo)致冷卻劑溫度急劇下降，一回路水收縮，加速一回路壓力下降（泄壓曲線(xiàn)陡） ； 穩(wěn)壓器低-低壓力觸發(fā)安注投入，趨于補(bǔ)償一回路水的流失（泄壓曲線(xiàn)變緩） 。,,3、安注和輔助給水補(bǔ)償，使壓力趨于上升 高壓安注泵的流量

56、一旦大于破口流量時(shí)，一回路壓力回升，并穩(wěn)定在由剩余功率水平以及同時(shí)通過(guò)破口和與二回路間的熱交換導(dǎo)出的能量所決定的一個(gè)值上； 由于有輔助給水的投入，這個(gè)壓力水平緩慢減小，輔助給水以較冷的水充滿(mǎn)蒸汽發(fā)生器，所以增大了二回路的冷卻能力，由此引起泄漏流量稍微下降。 4、壓力穩(wěn)定在高于二回路的值上,無(wú)運(yùn)行人員干預(yù)的物理性能（30min內(nèi)）（續(xù)1）,穩(wěn)壓器水位 對(duì)于穩(wěn)壓器，在第一階段，水位降低，因?yàn)榛菹到y(tǒng)回路僅能部分地補(bǔ)償一回路水的損失； 緊急停堆后，由于一回路水收縮，穩(wěn)壓器迅速地向外排水； 在安注系統(tǒng)投入工作后，一回路中水量趨于穩(wěn)定，穩(wěn)壓器中水位很可能超出測(cè)量范圍。,,,無(wú)運(yùn)行人員干預(yù)的物理性能（30

57、min內(nèi)）（續(xù)2）,二回路： 1、緊急停堆前 如果調(diào)節(jié)系統(tǒng)在工作（主給水流量自動(dòng)控制），3個(gè)SG中的水位將保持恒定，斷裂發(fā)生后，故障的SG的水位瞬時(shí)升高（換熱量+泄漏水量引起膨脹）； 沒(méi)有SG水位調(diào)節(jié)時(shí)（小于18%Pn），由于導(dǎo)出的蒸汽總量（由蒸汽流量調(diào)節(jié)保持恒定）與進(jìn)入的水量（恒定的給水流量斷裂傳熱管破口流量）之間不平衡，故障SG水位連續(xù)增長(zhǎng)；同時(shí)，故障SG產(chǎn)生的蒸汽流量增加；引起從另外兩個(gè)SG導(dǎo)出的蒸汽流量減小，導(dǎo)致給水和蒸汽流量之間的不平衡，使得這兩個(gè)SG的水位稍有增加； 這一階段壓力變化不大。,2、緊急停堆后 蒸汽流量很快降為零引起收縮（汽機(jī)脫扣，瞬時(shí)壓力升高引起汽泡破滅）現(xiàn)象，使所

58、有SG中的水位大幅下降； 通向凝汽器的旁路系統(tǒng)不可用（保守假定停堆后失去廠(chǎng)外電源，至凝汽器的蒸汽排放閥因失電而處于關(guān)閉狀態(tài))，導(dǎo)致蒸汽壓力上升，直到對(duì)空釋放閥開(kāi)啟，二回路壓力維持恒定。 3、輔助給水投入 SG輔助給水系統(tǒng)的兩個(gè)電動(dòng)輔助給水泵由于安注系統(tǒng)投入工作而啟動(dòng)，使得3個(gè)SG的水位回升，故障SG的水位增長(zhǎng)快 （破口輔助給水）有滿(mǎn)溢風(fēng)險(xiǎn)。,無(wú)運(yùn)行人員干預(yù)的物理性能（30min內(nèi)）（續(xù)3）,事故處置要求, 事故處理一般要求在30min內(nèi)處理完畢，可分為下列三個(gè)階段： (1) 停堆到安注系統(tǒng)動(dòng)作，時(shí)間約為5 min； (2) 對(duì)事故的鑒定，時(shí)間約為10 min；

59、 (3) 事故處理直到把破管蒸汽發(fā)生器隔離，時(shí)間約為15min。,SGTR中操縱員的干預(yù),1、識(shí)別事故SG SG排污水放射性的警報(bào) / 主蒸汽管道內(nèi)的放射性水平升高 SG水位演變情況 2、隔離事故SG 手動(dòng)關(guān)閉故障SG的主蒸汽隔離閥 手動(dòng)關(guān)閉輔助給水系統(tǒng)通往事故SG的給水調(diào)節(jié)閥 3、消除泄漏（一回路冷卻降溫、降壓） 一回路降溫 依靠?jī)蓚€(gè)完好SG來(lái)保證（實(shí)際中盡量采用旁排系統(tǒng)通往凝汽器的冷卻方式，如果不可用則采用蒸汽旁路對(duì)大氣排放，按不大于56攝氏度/小時(shí)的速率冷卻）一回路降溫，安全分析中采用對(duì)大氣的排放； 故障SG被隔離，SG二次側(cè)水基本無(wú)流動(dòng)，可能被一回路水

60、冷卻； RCS迅速地冷卻到低于破損SG壓力下的飽和狀態(tài)，保證了RCS在降壓操作過(guò)程中有足夠的過(guò)冷度。,SGTR中操縱員的干預(yù)（續(xù)）, 一回路降壓 穩(wěn)壓器噴淋 主泵運(yùn)轉(zhuǎn)情況下采用 穩(wěn)壓器的卸壓閥開(kāi)啟 主泵停運(yùn)情況下采用（廠(chǎng)外電源喪失或穩(wěn)壓器壓力低于主泵運(yùn)行壓力時(shí)，開(kāi)啟卸壓閥，當(dāng)壓力等于破損SG二次側(cè)壓力時(shí)，停止降壓） 停止安注 一回路降壓的根本在于，滿(mǎn)足安全的條件下，盡快停止安全注入。 操縱員可利用穩(wěn)壓器輔助噴淋維持破損SG一、二次側(cè)壓力平衡，終止破口流量。 4、開(kāi)啟故障SG的排污回路 避免SG滿(mǎn)溢,某電廠(chǎng)SGTR事故分析計(jì)算結(jié)果, 對(duì)于情況A（102%Pn初始功率），該瞬變不會(huì)導(dǎo)致蒸汽發(fā)

61、生器滿(mǎn)溢。 對(duì)于情況B（5%Pn初始功率），與只啟動(dòng)電動(dòng)輔助給水泵的情況相比，啟動(dòng)汽動(dòng)輔助給水泵使輔助給水流量增大一倍。破損蒸汽發(fā)生器和蒸汽管道滿(mǎn)溢，水排放到環(huán)境。用初始功率為3額定功率所做的計(jì)算表明，未破損蒸汽發(fā)生器在安注信號(hào)之前沒(méi)有發(fā)出蒸汽發(fā)生器低-低水位信號(hào)。因此對(duì)于低于3額定功率的情況，不會(huì)使汽動(dòng)輔助給水泵啟動(dòng)。因而可把極限情況定在5 到3額定功率之間。 對(duì)3%額定功率情況（同時(shí)強(qiáng)制啟動(dòng)汽動(dòng)和電動(dòng)輔助給水泵）進(jìn)行的計(jì)算表明，從出現(xiàn)安注信號(hào)到操縱員干預(yù)這段時(shí)間內(nèi)，破損蒸汽發(fā)生器二次側(cè)水質(zhì)量比5%額定功率相應(yīng)情況下多3噸。 為了覆蓋3%到5%功率范圍，消除它們的差別，在設(shè)計(jì)實(shí)踐中，假定向環(huán)

62、境排放的水量增加3噸。,事 故 后 果, 一回路水污染二回路，二回路具有放射性； 凝汽器不可用時(shí)，放射性可能進(jìn)入大氣（如果同時(shí)發(fā)生廠(chǎng)外電源或凝汽器排放系統(tǒng)失效，則蒸汽排放閥自動(dòng)關(guān)閉，以保護(hù)凝汽器）； 使破管蒸汽發(fā)生器和蒸汽管道充滿(mǎn)水的風(fēng)險(xiǎn)；水排放的放射性比蒸汽排放大得多，更危險(xiǎn)； SG的安全閥帶水操作可能造成卡在開(kāi)啟的位置上； 使堆芯冷卻不足的風(fēng)險(xiǎn)； 一回路水被二回路水稀釋?zhuān)斐梢换芈匪饾舛葴p小風(fēng)險(xiǎn)。,保 護(hù) 措 施, SGTR事故一旦發(fā)生，相應(yīng)地第二道屏障失去了完整性，設(shè)計(jì)時(shí)采取預(yù)防措施，以防止事故擴(kuò)大，保護(hù)系統(tǒng)作用是保證另外兩道屏障完整性，或當(dāng)排向大氣的釋放閥開(kāi)啟后，加以恢復(fù)。,4

63、.6 蒸汽管道破裂事故 Main Steam Line Break (MSLB), 定義 主蒸汽管道破裂事故除了指：蒸汽回路的一根管道（主管道或管嘴）出現(xiàn)破裂事故；還包括：蒸汽回路上的一個(gè)閥門(mén)（安全閥、排放閥或旁路閥）意外打開(kāi)所導(dǎo)致的事故。 起因 二回路上的一個(gè)閥門(mén)意外打開(kāi)，可能是出于調(diào)節(jié)系統(tǒng)的誤動(dòng)作、機(jī)械故障或運(yùn)行人員的誤操作所造成的。 對(duì)純粹的蒸汽管道破裂來(lái)說(shuō)，其原因可來(lái)自： 過(guò)大的機(jī)械應(yīng)力或熱應(yīng)力， 制造缺陷， 內(nèi)部飛射物， 地震，等。,蒸汽管道破裂事故, 按照破口大小，蒸汽管道破裂事故可以是第2類(lèi)、第3類(lèi)或第4類(lèi)事故。 第2類(lèi)事故： 破口尺寸相當(dāng)于蒸汽發(fā)生器一個(gè)安全閥打開(kāi)的尺寸

64、，即一個(gè)蒸汽發(fā)生器安全閥意外打開(kāi)并卡死。 第3類(lèi)事故： 破口尺寸大于一個(gè)安全閥打開(kāi)形成的破口，且不能隔離。 第4類(lèi)事故： 安全殼內(nèi)蒸汽管道的完全斷裂（注意：安全分析時(shí)雖是第4類(lèi)DBA，但驗(yàn)收準(zhǔn)則卻按第2類(lèi)工況要求，即限定DNBR！）。,分 類(lèi),對(duì)核電廠(chǎng)安全的影響,MSLB增加了蒸汽發(fā)生器從反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)中取走的熱量，從而引起一回路冷卻劑溫度和壓力下降； 緊急停堆后，由于一回路冷卻劑溫度迅速冷卻，減少了添加到堆內(nèi)的負(fù)反應(yīng)性裕度，若慢化劑的負(fù)反應(yīng)性系數(shù)很大，則堆芯有重返臨界的危險(xiǎn)。 如果管道破口在安全殼內(nèi)，大量蒸汽的排放會(huì)使安全殼升溫超壓； 如果在事故前發(fā)生SGTR，一回路水向二回路

65、泄漏，裂變產(chǎn)物有可能直接釋放到堆外環(huán)境中去。,事故描述（破口直徑大于15cm）, 第一階段：事故發(fā)生之初 蒸汽流量突增，二回路系統(tǒng)導(dǎo)出熱量超過(guò)反應(yīng)堆的發(fā)熱量，導(dǎo)致堆芯入口溫度下降 反應(yīng)堆功率自動(dòng)上升維持一、二回路之間的熱量平衡； 一回路冷卻劑平均溫度降低，穩(wěn)壓器內(nèi)壓力和水位也相應(yīng)下降，當(dāng)系統(tǒng)參數(shù)達(dá)到保護(hù)整定值時(shí)，實(shí)現(xiàn)緊急停堆，汽輪機(jī)停機(jī)。 第二階段：緊急停堆、停機(jī)后，蒸汽管道隔離之前 蒸汽繼續(xù)流失，蒸汽管道出現(xiàn)低壓，一回路冷卻劑平均溫度不斷下降 正的反應(yīng)性不斷引入 可能導(dǎo)致停堆深度不斷減小，反應(yīng)堆有可能重返臨界。,無(wú)人為干預(yù)情況下的物理變化過(guò)程（二回路）,二回路側(cè)（假設(shè)事故發(fā)生之前全部蒸汽管道

66、都沒(méi)有隔離，那么，蒸汽將按下列途徑從破口流出）： 事故初始階段，破口的蒸汽溢出由三臺(tái)蒸汽發(fā)生器對(duì)稱(chēng)供給(受影響的蒸汽發(fā)生器蒸汽直接從破口溢出，另外兩臺(tái)不相關(guān)的蒸汽發(fā)生器的蒸汽反向流出破口)。 根據(jù)破口的所處位置及是否能隔離，破口蒸汽的供給或被阻止；或僅由一臺(tái)相關(guān)的蒸汽發(fā)生器供給。后者使三臺(tái)蒸汽發(fā)生器變成物理不對(duì)稱(chēng)。 蒸汽管道隔離后，不相關(guān)蒸汽發(fā)生器的水位將趨于穩(wěn)定。,一回路側(cè)： 蒸汽管道破裂導(dǎo)致對(duì)一回路功率需求的急劇上升，使一回路溫度和壓力相應(yīng)下降，由于慢化劑的負(fù)溫度效應(yīng)，向堆芯引入正的反應(yīng)性。 應(yīng)該注意到，如果全部控制棒束都插入堆芯，蒸汽管道破裂事故不會(huì)造成任何使堆芯臨界狀態(tài)的危險(xiǎn)。 如果假設(shè)負(fù)反應(yīng)性最高的個(gè)棒組卡在最高位置。這一情況將導(dǎo)致：后備負(fù)反應(yīng)性貯備減少，因而堆芯有回歸臨界狀態(tài)的危險(xiǎn)；卡棒部位周?chē)闹凶油糠植汲霈F(xiàn)嚴(yán)重畸變(DNB的危險(xiǎn))。,無(wú)人為干預(yù)情況下的物理變化過(guò)程（一回路）,運(yùn)行人員的干預(yù), 識(shí)別事故，并鑒別與事故相關(guān)的SG； 如果破口很小，運(yùn)行人員應(yīng)隔離破口，并按正常操作將反應(yīng)堆停堆； 如果破口很大，事故將導(dǎo)致安注系統(tǒng)投入，運(yùn)行人員應(yīng)采取的主要操作如下： 如果