堆内材料特性对典型严重事故进程的影响

发布时间：2020-04-22 00:33

【摘要】：核电厂发生严重事故时,在同样的事故条件下,不同的材料由于其某些物理和化学性质的差异,会表现出不同的行为,从而给严重事故的进程造成不同的影响。因此,在核电厂安全分析中,除考虑事故条件外,还应考虑堆内材料特性这一因素。本文利用一体化安全分析程序MELCOR1.8.5,以二代堆的大破口事故引发的严重事故为切入点,研究了堆内材料特性对典型严重事故进程的影响。首先,本文在假设除安注箱外所有专设安全设施失效的情况下,计算了大破口引发的严重事故进程;然后,以此为参照,选取了控制棒导向管、控制棒吸收体材料以及共晶模型,计算了选取不同材料或相关模型处于不同状态时的严重事故进程,分析了文中得出的计算结果,并通过对比材料或模型状态不同时的严重事故进程,确定了材料特性对典型严重事故进程的影响;最后,本文对MELCOR1.8.5中若干与材料特性相关的参数进行了敏感性分析,这些参数包括气隙释放温度、再凝固传热系数和熔融物到下封头传热系数。通过研究,本文得出如下结论:1、氧化特性、共晶效应等堆内材料特性对典型严重事故进程有明显的影响。相较于不锈钢而言,锆合金作为导向管材料时,严重事故进程会加快,堆内会产生更多的氧化热;相较于银铟镉,碳化硼作为控制棒吸收体材料时,堆内的氧化热更高,且由于碳化硼与蒸汽的氧化反应会产生一系列不凝性气体,安全壳的大气成分与银铟镉作为控制棒吸收体时的有所不同;开启共晶模型时,MELCOR1.8.5计算得到的严重事故进程会明显加快;2、严重事故进程的计算结果对气隙释放温度(包壳失效温度)、再凝固传热系数、熔融物到下封头传热系数等参量较为敏感。包壳失效温度提高时,计算得到的事故进程会延缓;再凝固传热系数对事故进程计算结果的影响不具有单调性,这与MELCOR1.8.5中关于堆芯熔毁的一系列子模型相互影响有关;熔融物到下封头传热系数除了影响下封头失效时刻外,还会影响安全壳失效时刻。
【图文】：

安全壳,热工参数,穹顶

哈尔滨工程大学硕士学位论文的大气压力和温度在短时间内上升，导致了 125 s 时的峰值；(2)从 844 s 起，支撑构件开始失效，这意味着压力容器内释放阶段的开始。在这一过程中，金属-水反应产生了大量的氢气以及热量，这部分不凝性气体和热量输运到安全壳空间内，提高了安全壳内大气压力和温度；同时，从 1,423 s 起，安全壳内开始出现爆燃，这进一步恶化了安全壳大气的热工参数，使安全壳承担了更大的应力和热负荷。这些因素共同导致了 4,310 s 时的峰值；

质量图,安全壳,不凝性气体,穹顶

第 2 章系统建模及参考进程的计算和分析内氢气复合器失效。除金属-水反应产生的氢气外，一氧化碳也是重要的不凝性气体。当下封头失效后，熔融物落入堆坑内时，堆芯熔融物会与堆坑内的混泥土发生 MCCI[22]，产生大量的水和二氧化碳；这些水和二氧化碳会穿过熔融物形成的碎片床(debris bed)；一般而言，，碎片床会分为金属层和氧化物层，水和二氧化碳穿过金属层时，会与金属发生氧化-还原反应，生成氢气和一氧化碳，随后，这些气体进入到安全壳空间内。因此，本文也关注了安全壳穹顶内一氧化碳的量。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TL364.4;TM623

【参考文献】