核反應(yīng)堆安全分析復(fù)習(xí)提要

1、核反應(yīng)堆安全分析復(fù)習(xí)提要 1、核反應(yīng)堆安全性特征 （即安全考慮的出發(fā)點(diǎn)） 強(qiáng)放射性 衰變熱 功率可能暴走 放射性廢物的貯存與處置 高溫高壓水 2、核安全總目標(biāo)、輻射防護(hù)目標(biāo)和 技術(shù)安全目標(biāo) 核安全的總目標(biāo)：在核電廠里建立并維持一套有 效的防護(hù)措施，以確保工作人員、公眾及環(huán)境免 遭過(guò)量的放射性危害。 輻射防護(hù)目標(biāo)：確保在正常運(yùn)行時(shí)核電廠釋放出 的放射性物質(zhì)引起的輻射照射保持在合理可行盡 量低的水平，并且低于規(guī)定的限值，還確保事故 時(shí)引起的輻射照射程度得到緩解。 技術(shù)安全目標(biāo)：有很大把握預(yù)防核電廠事故的發(fā) 生；對(duì)核電廠設(shè)計(jì)中考慮的所有事故，甚至對(duì)于 那些發(fā)生概率極小的事故都要確保其放射性后果 是小

2、的；確保那些會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重放射性后果的嚴(yán)重 事故發(fā)生的概率非常低。 3、核反應(yīng)堆安全基本設(shè)計(jì)思想和主 要設(shè)計(jì)原則 基本設(shè)計(jì)思想：縱深設(shè)防，多層屏障 縱深設(shè)防一般包括下列五個(gè)層次： 高質(zhì)量的設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行 采用工程實(shí)踐確認(rèn)的和保守的設(shè)計(jì)；選用實(shí)踐和試驗(yàn)驗(yàn)證過(guò)的材料和設(shè)備； 在設(shè)計(jì)、選材、制造、運(yùn)輸、建設(shè)、安裝、調(diào)試、運(yùn)行和維修等各個(gè)環(huán)節(jié)， 采取嚴(yán)格的質(zhì)量管理和監(jiān)督；加強(qiáng)運(yùn)行人員的安全素養(yǎng)和培訓(xùn)，保證核電廠 具有極高的運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性，從而降低偏離正常運(yùn)行狀態(tài)的出現(xiàn)概率。 停堆保護(hù)及余熱排出系統(tǒng) 停堆保護(hù)及余熱排出系統(tǒng)能限制反應(yīng)堆的功率、溫度、壓力、水位和流量等 參數(shù)的變化，使反應(yīng)堆運(yùn)行在安全限度

3、所允許的范圍內(nèi)。一旦出現(xiàn)有損于反 應(yīng)堆安全的異常工況，這些系統(tǒng)能完成停堆保護(hù)動(dòng)作，保證余熱導(dǎo)出，將反 應(yīng)堆導(dǎo)至并保持在安全停堆狀態(tài)，從而防止運(yùn)行中出現(xiàn)的偏差發(fā)展成為事故。 專(zhuān)設(shè)安全設(shè)施 壓水堆的專(zhuān)設(shè)安全設(shè)施包括：應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)、輔助給水系統(tǒng)、安全殼噴 淋系統(tǒng)、應(yīng)急電源和消氫系統(tǒng)等。反應(yīng)堆一旦發(fā)生事故，這些系統(tǒng)能用來(lái)限 制事故的后果，把事故后果降低到可以接受的水平。從而防止萬(wàn)一出現(xiàn)的事 故發(fā)展成為堆芯熔化的嚴(yán)重事故。 事故處置及特殊設(shè)施 在事故的嚴(yán)重程度已超越設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范的情況下，采用特 定的運(yùn)行對(duì)策和特殊設(shè)施進(jìn)行事故處置。以常規(guī)或非常規(guī) 的方式最佳利用各種設(shè)備來(lái)恢復(fù)對(duì)電廠的控制，保證堆芯 的

4、持續(xù)冷卻，包容放射性物質(zhì)，保護(hù)包容功能，防止放射 性非控釋放到環(huán)境。 廠外應(yīng)急計(jì)劃和措施 在人們盡了最大努力提供的保護(hù)被突破后，可用廠外應(yīng)急 對(duì)策作補(bǔ)救。此時(shí)，采取一些保護(hù)行動(dòng)來(lái)緩解周?chē)用窦?環(huán)境的影響，這些保護(hù)行動(dòng)包括居民的掩蔽、撤離和治療、 食品控制等，盡力限制放射性物質(zhì)對(duì)人體和環(huán)境的危害。 多層屏障多層屏障： 為防止放射性物質(zhì)的釋放，壓水堆核電廠普遍采用了多層 實(shí)體屏障。這些屏障主要包括燃料元件包殼、反應(yīng)堆冷卻 劑系統(tǒng)承壓邊界和安全殼。另外，燃料芯塊、反應(yīng)堆冷卻 劑、安全殼內(nèi)空間及廠外防護(hù)距離也都可視為緩解放射性 危害的屏障。 主要設(shè)計(jì)原則 單一故障原則 冗余度和多樣性原則 獨(dú)立性原則

5、 故障安全原則 固有安全原則 4、冗余度和多樣性設(shè)計(jì)原則及其出 發(fā)點(diǎn) 冗余度：采用多個(gè)類(lèi)似的系統(tǒng)并聯(lián)起來(lái)， 以使某個(gè)系統(tǒng)失效時(shí)不影響電廠的運(yùn)行。 其出發(fā)點(diǎn)是：滿足高可靠性和單一故障準(zhǔn) 則的要求。 多樣性：采用多個(gè)獨(dú)立的和不同的方法實(shí) 現(xiàn)同一目的。其出發(fā)點(diǎn)是：對(duì)付共模失效 5、核反應(yīng)堆基本安全功能和主要安 全系統(tǒng) 核反應(yīng)堆的基本安全功能：反應(yīng)性控制、 堆芯冷卻、放射性包容。 與安全有關(guān)的系統(tǒng)和設(shè)施主要包括：反應(yīng) 堆保護(hù)系統(tǒng)、停堆冷卻系統(tǒng)和專(zhuān)設(shè)安全設(shè) 施。 壓水堆核電廠的主要專(zhuān)設(shè)安全設(shè)施有：1） 應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)；2）安全殼；3）安全 殼噴淋系統(tǒng)；4）輔助給水系統(tǒng)；5）安全 殼消氫和凈化系統(tǒng)等。

6、6、核反應(yīng)堆瞬變分析理論基礎(chǔ) 總體上 點(diǎn)堆動(dòng)力學(xué)方程 質(zhì)量、動(dòng)量和能量守恒方程 具體事故 反應(yīng)性事故瞬態(tài)特性 失流事故流量衰減規(guī)律 熱阱喪失事故升溫升壓規(guī)律 破口類(lèi)事故的系統(tǒng)降壓特性 7、核反應(yīng)堆運(yùn)行工況分類(lèi)的原則和 具體分類(lèi) 分類(lèi)的原則：發(fā)生頻率高的工況要求其后果輕微，而后果嚴(yán)重的工況 要求其發(fā)生頻率極低。 按照該原則，美國(guó)核學(xué)會(huì)把設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事件范圍內(nèi)的核電廠運(yùn)行及事故 工況分為四類(lèi)，它們是： 工況I：正常運(yùn)行和運(yùn)行瞬態(tài)，包括： （1）核電廠反應(yīng)堆的正常啟動(dòng)、停堆和穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。包括核電廠的正常啟 動(dòng)、停堆、正常穩(wěn)態(tài)功率運(yùn)行、熱停堆、冷停堆、正常換料等工況。 這些工況構(gòu)成了核電廠的運(yùn)行模式。 （2

7、）帶有允許偏差的運(yùn)行，如發(fā)生少量燃料元件包殼泄漏，一回路冷卻 劑放射性水平略有偏高、蒸汽發(fā)生器傳熱管微小泄漏等，但未超過(guò)技 術(shù)規(guī)格書(shū)所規(guī)定的最大允許值。 （3）運(yùn)行瞬態(tài)，如核電廠的升溫升壓或冷卻卸壓，以及在允許范圍內(nèi)的 負(fù)荷變化等。 工況II：中等頻率事故 也稱(chēng)預(yù)計(jì)運(yùn)行瞬態(tài)。指在核電廠運(yùn)行壽期內(nèi)預(yù)計(jì)會(huì)出現(xiàn)一 次或數(shù)次偏離正常運(yùn)行的運(yùn)行過(guò)程，其發(fā)生頻率大于10- 2/堆年。 工況III：稀有事故 對(duì)單個(gè)核電廠來(lái)說(shuō)，不大可能發(fā)生，但從整體核電廠運(yùn)行 經(jīng)驗(yàn)積累來(lái)說(shuō)，則有可能出現(xiàn)的事故。這類(lèi)事故的發(fā)生頻 率約在10-4/堆年到10-2/堆年之間。 工況IV：極限事故 預(yù)計(jì)不會(huì)發(fā)生，因而也稱(chēng)為假想事故。

8、然而這類(lèi)事故一旦 發(fā)生，則可能釋放大量放射性物質(zhì)，后果非常嚴(yán)重，因而 在核電廠設(shè)計(jì)中也必須加以考慮。這類(lèi)事故的發(fā)生頻率小 于10-4/堆年。 8、壓水堆核電廠設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故的物 理分類(lèi) 從物理現(xiàn)象上來(lái)看，壓水堆核電廠設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故又可分為8組，具體是： （1）二回路系統(tǒng)排熱增加，包括： 給水系統(tǒng)故障導(dǎo)致給水溫度降低 給水系統(tǒng)故障導(dǎo)致給水流量增加 蒸汽壓力調(diào)節(jié)器故障或損壞導(dǎo)致蒸汽流量增加 誤打開(kāi)蒸汽發(fā)生器泄壓閥或安全閥 安全殼內(nèi)、外各種蒸汽管道破裂 （）二回路系統(tǒng)排熱減少，包括： 蒸汽壓力調(diào)節(jié)器故障或損壞導(dǎo)致蒸汽流量減少 失去外部電負(fù)荷 汽輪機(jī)跳閘（截止關(guān)閉） 誤關(guān)主蒸汽管線隔離閥 冷凝器真空破壞

9、同時(shí)失去廠內(nèi)及廠外交流電源 失去正常給水流量 給水管破裂 （）反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)流量減少，包括： 一個(gè)或多個(gè)反應(yīng)堆主泵停止運(yùn)行 反應(yīng)堆主泵泵軸卡死 反應(yīng)堆主泵泵軸斷裂 （）反應(yīng)性和功率分布異常，包括； 次臨界或低功率啟動(dòng)時(shí)，控制棒組件失控抽出，包括換料時(shí)誤 提出控制棒或暫時(shí)取出控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 功率運(yùn)行時(shí)，控制棒組件失控抽出 由于系統(tǒng)故障或操縱員誤操作所致的控制棒誤操作，包括部分 長(zhǎng)度控制棒誤操作 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?啟動(dòng)一條再循環(huán)環(huán)路 化學(xué)與容積控制系統(tǒng)故障導(dǎo)致冷卻劑硼濃度降低 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 （）反應(yīng)堆冷卻劑裝量增加

10、，包括： 功率運(yùn)行時(shí)誤操作應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng) 化學(xué)容積控制系統(tǒng)故障（或運(yùn)行人員誤操作）導(dǎo)致反應(yīng)堆冷卻 劑裝量增加 （）反應(yīng)堆冷卻劑裝量減少，包括： 穩(wěn)壓器安全閥或釋放閥意外開(kāi)啟 一回路壓力邊界安全殼儀表或其他系統(tǒng)管線破裂 蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂 反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界內(nèi)假想的各種管道破裂所導(dǎo)致的失水事故 （）系統(tǒng)或設(shè)備的放射性釋放，包括： 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 假想的液體貯箱破損而產(chǎn)生的放射性釋放 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)燃料操作事故 廢燃料貯罐掉落事故 （）未能緊急停堆的預(yù)期瞬態(tài)，包括： 誤提出控制棒未能停堆 失去給水未能停堆 失去交流電源未能停堆 失去電負(fù)荷未能停堆 冷凝器

11、真空破壞未能停堆 汽輪機(jī)跳閘未能停堆 主蒸汽管道隔離閥關(guān)閉未能停堆 9、單一故障準(zhǔn)則及其使用方法 單一故障準(zhǔn)則： 完成某一安全功能的系統(tǒng)或設(shè)備，若執(zhí)行 其預(yù)定的安全功能，需要N個(gè)子系統(tǒng)或部件， 設(shè)計(jì)時(shí)至少要設(shè)計(jì)N+1個(gè)子系統(tǒng)或部件，以 允許系統(tǒng)或設(shè)備具有承受發(fā)生一個(gè)隨機(jī)故 障而不喪失其安全功能的能力。 使用方法： 1）單一事件引發(fā)的多重故障仍歸為單一故障； 2）整個(gè)核電廠系統(tǒng)只考慮一個(gè)故障； 3）整個(gè)事故期間只考慮一個(gè)故障，短期階段只考慮能動(dòng)故障，長(zhǎng)期 階段可考慮能動(dòng)故障，也可考慮非能動(dòng)故障； 4）單一故障準(zhǔn)則是針對(duì)安全級(jí)設(shè)備而言的，對(duì)非安全級(jí)設(shè)備不考慮 其緩解效果，只考慮其不利影響； 5）只

12、有在設(shè)備調(diào)用時(shí)才考慮失效問(wèn)題； 6）在技術(shù)規(guī)格書(shū)中明確的定期維護(hù)、檢修和實(shí)驗(yàn)的設(shè)備，不認(rèn)為其 是不可用的； 7）全部設(shè)備正常工作時(shí)造成最嚴(yán)重的后果，單一故障準(zhǔn)則可以考慮 是無(wú)故障； 8）必須把事故與故障區(qū)分開(kāi)來(lái)，事故分析中只考慮初因事件加單一 故障，而不考慮事故的迭加； 9）失去廠外電和最大價(jià)值的一組控制棒卡在堆外是事故分析的附加 條件，不能作為單一故障準(zhǔn)則考慮； 10）某一故障的繼發(fā)故障仍作為單一故障； 11）對(duì)不同的驗(yàn)收準(zhǔn)則要求，可以假設(shè)不同的單一故障； 12）事故分析時(shí)必須要找出最保守的單一故障，即極限單一故障。 10、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故的通類(lèi)驗(yàn)收準(zhǔn)則 工況I 定性：不應(yīng)觸發(fā)反應(yīng)堆保護(hù)停堆。

13、定量：各種參數(shù)變化不超過(guò)停堆保護(hù)限值。 工況II 定性：保護(hù)系統(tǒng)能夠停堆；必要的校正動(dòng)作后可 重新投入運(yùn)行；不引發(fā)更嚴(yán)重的工況；確保燃料 包殼完整性；不超過(guò)一二回路壓力限值；放射性 后果不超過(guò)正常限值。 定量：燃料元件不燒毀，即MDNBR限值；一回 路壓力110設(shè)計(jì)壓力；放射性后果10 10CFR100限值。 工況III 定性：燃料元件受損不大于某一小份額；不影響堆芯幾何 及可冷卻性；不引發(fā)更嚴(yán)重的工況；不進(jìn)一步損壞壓力邊 界；不進(jìn)一步損壞安全殼屏障；不影響公眾使用廠外區(qū)域； 放射性后果不超過(guò)劑量限制。 定量：包殼峰值溫度1204（持續(xù)高溫，堆芯裸露）、 1482（瞬時(shí)高溫，堆芯不裸露）；一回

14、路壓力120 設(shè)計(jì)壓力；放射性后果25 10CFR100限值。 工況IV 定性：燃料元件受損不大于某一份額；不影響堆芯幾何及 可冷卻性；不引發(fā)更嚴(yán)重的工況；不進(jìn)一步損壞壓力邊界； 不導(dǎo)致緩解設(shè)施喪失功能；不進(jìn)一步損壞安全殼屏障；放 射性后果不超過(guò)劑量限制。 定量：包殼峰值溫度1204（持續(xù)高溫，堆芯裸露）、 1482（瞬時(shí)高溫，堆芯不裸露）；一回路壓力120 設(shè)計(jì)壓力；放射性后果100 10CFR100限值。 11、失控提棒事故的自動(dòng)保護(hù)設(shè)置， 快速提棒和慢速提棒的主要差異 反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)的自動(dòng)保護(hù)設(shè)置 源量程高核通量反應(yīng)堆停堆 當(dāng)二個(gè)獨(dú)立的源量程通道中的任一個(gè)通道指示出其核通量水平超過(guò)預(yù) 定

15、的整定值時(shí)，觸發(fā)停堆信號(hào)。只有當(dāng)任一中間量程核通量通道指出 其通量水平超過(guò)某一規(guī)定值時(shí)，才可以手動(dòng)閉鎖源量程高核通量停堆 信號(hào)。當(dāng)二個(gè)中間量程通道指示的中子通量水平低于該規(guī)定值時(shí)，停 堆功能自動(dòng)恢復(fù)。 中間量程高核通量停堆 當(dāng)二個(gè)獨(dú)立的中間量程通道指示出中子通量水平高于預(yù)定的整定值時(shí)， 觸發(fā)停堆信號(hào)，當(dāng)四個(gè)功率量程的通道中有二個(gè)通道指示出中子通量 水平在額定功率的10以上時(shí)，中間量程高核通量停堆才可手動(dòng)閉鎖； 而當(dāng)四個(gè)通道中的三個(gè)通道的中子通量水平的讀數(shù)在10以下時(shí)，該 停堆功能就自動(dòng)恢復(fù)。 功率量程高核通量停堆（低定值） 當(dāng)四個(gè)功率量程通道中的任意二個(gè)通道指示出功率水平高于25額 定功率時(shí)，

16、就發(fā)生停堆動(dòng)作。只有當(dāng)四個(gè)通道中任二個(gè)通道指示出 功率水平在額定的功率水平的10以上時(shí)，才可以手動(dòng)閉鎖；而當(dāng) 四個(gè)通道中任意三個(gè)通道的功率水平在10以下時(shí)，停堆功能就自 動(dòng)恢復(fù)。 功率量程高中子通量停堆（高定值） 當(dāng)四個(gè)功率量程通道中的任意二個(gè)通道指示的功率水平在某一停堆 定值以上時(shí)就發(fā)生停堆動(dòng)作，這一停堆功能不能閉鎖。 高中子通量正變化速率停堆 當(dāng)四個(gè)功率量程通道中任二個(gè)通道的中子通量的正變化速率超過(guò)某 一停堆定值時(shí)就發(fā)生停堆動(dòng)作。該停堆功能不能閉鎖。 超溫T和超功率T 穩(wěn)壓器高壓、高水位 主要差異 快速提棒：瞬態(tài)過(guò)程十分迅速，堆功率增 長(zhǎng)很快，堆冷卻劑平均溫度和壓力變化相 對(duì)較小，通常觸發(fā)

17、高功率保護(hù)停堆； 慢速提棒：瞬態(tài)過(guò)程較為緩慢，堆功率增 加相對(duì)緩慢，而冷卻劑平均溫度和壓力有 較大變化，通常觸發(fā)超溫T停堆。 12、彈棒事故的起因、過(guò)程特征及 其危害性 起因：控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)密封殼套發(fā)生破裂，巨大的壓差將 控制棒彈出堆芯（0.05秒）。 特征：1）快速的階躍反應(yīng)性引入，堆功率急劇上升；2） 形成堆芯功率分布不均勻，而且因子比較大，形成局部高 功率；3）小破口事故，但從失水角度來(lái)看不嚴(yán)重，從反 應(yīng)性的角度來(lái)看，有一定有利影響；4）總體上形成功率、 溫度快速短暫的增長(zhǎng)。 危害：1）局部過(guò)熱可能造成芯塊熔化；2）過(guò)熱芯塊與冷 卻劑直接接觸，熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能形成沖擊波，損害堆芯 結(jié)構(gòu)和

18、可冷卻性；3）包殼過(guò)熱脆化而破裂；4）冷卻劑升 溫升壓，進(jìn)一步損壞一回路完整性。 13、失流事故的過(guò)程特點(diǎn)及其對(duì)核 電廠設(shè)計(jì)的要求 過(guò)程特點(diǎn)：冷卻劑流量降低，堆芯傳熱能 力下降，事故高潮期很短，過(guò)程很快。 要求：1）功率水平和分布因子合理；2） 停堆保護(hù)及時(shí)；3）控制棒下落速度要快； 4）主泵飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量足夠；5）蒸汽發(fā)生 器與堆芯高度差足夠。 14、汽輪機(jī)跳閘事故的起因及其包 絡(luò)性 起因：1）發(fā)電機(jī)停機(jī)（甩負(fù)荷）；2）真 空冷凝器失效；3）喪失潤(rùn)滑油；4）汽輪 機(jī)推力軸承故障；5）汽輪機(jī)超速；6）誤 操作。 包絡(luò)性：汽輪機(jī)跳閘事故的分析結(jié)果可以 包絡(luò)：蒸汽流量減小、外負(fù)荷喪失、主蒸蒸汽流量減

19、小、外負(fù)荷喪失、主蒸 汽隔離閥關(guān)閉和冷凝器真空喪失汽隔離閥關(guān)閉和冷凝器真空喪失四種事故 的結(jié)果。 15、主蒸汽管道破裂事故的物理過(guò) 程，有、無(wú)濃硼注入的主要差異 物理過(guò)程：主蒸汽管道破裂后，大量蒸汽從破口噴出，蒸 汽發(fā)生器二次側(cè)降壓，一回路到二回路傳熱增加，冷卻劑 溫度下降，負(fù)反應(yīng)性反饋導(dǎo)致堆芯引入正反應(yīng)性。若反應(yīng) 堆處于停堆工況下，堆芯停堆裕度降低，甚至可能重返臨 界；若反應(yīng)堆處于功率運(yùn)行狀態(tài)，堆功率增加，進(jìn)而導(dǎo)致 功率保護(hù)停堆，停堆后的過(guò)程與初始處于停堆工況過(guò)程相 似。 有無(wú)濃硼注入的主要差異： 有濃硼注入時(shí)，濃硼的注入主宰反應(yīng)性的變化，堆功率在 達(dá)到峰值后下降，反應(yīng)堆趨于熱態(tài)零功率工況；

20、 無(wú)濃硼注入時(shí)，慢化劑降溫引起的反應(yīng)性變化主要靠燃料 多普勒反應(yīng)性來(lái)補(bǔ)償，反應(yīng)性在峰值后趨于零，堆功率趨 于一個(gè)穩(wěn)定值。反應(yīng)堆趨于某一穩(wěn)定功率狀態(tài)。 16、大破口失水事故分析的主要假設(shè)及 ECCS驗(yàn)收準(zhǔn)則 主要假設(shè) 1）102額定功率； 2）最大功率不均勻因子； 3）軸向功率取壽期中最危險(xiǎn)的截?cái)嘤嘞曳植迹?4）燃耗選取以使得燃料元件氣隙最大，儲(chǔ)熱最大； 5）由溫度及空泡負(fù)反應(yīng)性停堆； 6）衰變熱選取； 7）鋯水反應(yīng)取BAKER-JUST關(guān)系式； 8）金屬構(gòu)建儲(chǔ)熱； 9）破口臨界噴放取Moody噴放關(guān)系式，噴放系數(shù)0.61.0； 10）ECCS流量在噴放階段全部流失，注入破損環(huán)路的ECC水全部流

21、失； 11）CHF后果采用膜態(tài)沸騰公式； 12）極限的單一故障； 13）安全殼壓力偏低選?。?14）再淹沒(méi)階段主泵卡軸； 15）上封頭溫度保守假設(shè)； 16）燃料腫脹引起的流量阻塞效應(yīng)。 ECCS驗(yàn)收準(zhǔn)則 燃料元件包殼峰值溫度不超過(guò)1204； 包殼與水蒸汽作用所氧化的最大包殼壁厚 不超過(guò)原壁厚的17； 與水或水蒸汽發(fā)生反應(yīng)的燃料元件包殼重 量不超過(guò)堆內(nèi)包殼材料總重量的1； 堆芯幾何形狀的變化應(yīng)限制在堆可冷卻的 限度之內(nèi)； 能實(shí)施長(zhǎng)期堆芯冷卻，以去除衰變熱。 17、大破口失水事故的物理過(guò)程及 其主要參數(shù)變化規(guī)律 物理過(guò)程 1）噴放階段：破口出現(xiàn)后，冷卻劑從破口噴出，首先是很短暫的欠熱臨界噴 放，然

22、后很快進(jìn)入飽和臨界噴放，冷卻劑壓力快速下降；堆芯流量在早期會(huì) 出現(xiàn)短暫的流動(dòng)逆轉(zhuǎn)過(guò)程，出現(xiàn)流動(dòng)滯止現(xiàn)象，導(dǎo)致包殼出現(xiàn)第一個(gè)溫升峰； ECCS水旁路堆芯，直接從破口損失，堆芯傳熱條件惡化；噴放后期包殼溫 度開(kāi)始快速上升；冷卻劑幾乎喪失完后，噴放結(jié)束。 2）再充水階段：在噴放結(jié)束后，ECCS水逐漸進(jìn)入壓力殼的下腔室，壓力殼 水位開(kāi)始回升；但堆芯處于裸露狀態(tài)，燃料包殼溫度快速上升（幾乎是絕熱 升溫），并可能有少量的鋯水反應(yīng)；當(dāng)壓力殼水位到達(dá)堆芯底部后，再充水 階段結(jié)束。 3）再淹沒(méi)階段：ECCS冷卻劑開(kāi)始與熾熱的燃料包殼接觸，開(kāi)始對(duì)底部包殼 起冷卻作用，但很快被汽化，包殼溫度上升速度逐漸變慢，堆芯水

23、位上升緩 慢，鋯水反應(yīng)逐漸顯著；隨著水位的上升，再淹沒(méi)前沿的傳熱工況有一個(gè)轉(zhuǎn) 變過(guò)程（蒸汽冷卻膜態(tài)傳熱泡核沸騰單相液冷卻）；包殼溫度開(kāi)始轉(zhuǎn) 為下降，堆芯逐漸淹沒(méi)，淹沒(méi)后的包殼溫度快速下降；當(dāng)堆芯被完全淹沒(méi)后， 再淹沒(méi)階段結(jié)束。 4）長(zhǎng)期冷卻階段：ECCS水冷卻堆芯后，從破口流入安全殼地坑，通過(guò)安注 再循環(huán)模式實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期冷卻。 主要參數(shù)變化規(guī)律 1）堆功率：由于大破口失水事故系統(tǒng)降壓極快，0.1秒內(nèi)， 可降到冷卻劑的飽和壓力，從而生成大量蒸汽，堆內(nèi)空泡 效應(yīng)引入的負(fù)反應(yīng)性使反應(yīng)堆自行停閉；停堆后剩余中子 功率迅速減小，此后主要釋放衰變熱。 2）RCS壓力變化：在最初極短的一段時(shí)間內(nèi)為欠熱噴放， 壓

24、力迅速下降，進(jìn)入飽和噴放后，壓力下降略有減緩；在 再充水，再淹沒(méi)階段，注入的低溫安注水使堆芯蒸汽凝結(jié)， 此后雖水位在上升，但系統(tǒng)壓力仍然緩慢下降。 3）熱點(diǎn)包殼溫度：在噴放階段，由于流動(dòng)逆轉(zhuǎn)形成一個(gè) 包殼升溫峰；在再充水階段，堆芯內(nèi)既無(wú)液體冷卻劑，又 無(wú)顯著蒸汽流動(dòng)，元件處于裸露狀態(tài)，包殼幾乎處于絕熱 升溫狀態(tài)，包殼溫度上升很快，是包殼的主要升溫階段； 進(jìn)入再淹沒(méi)階段后，隨著蒸汽產(chǎn)生量的增加，包殼升溫越 來(lái)越緩慢，繼而開(kāi)始轉(zhuǎn)為下降；當(dāng)熱點(diǎn)被淹沒(méi)后，熱點(diǎn)包 殼溫度快速下降；堆芯淹沒(méi)后，包殼溫度逐漸下降。 4）堆芯水位：噴放階段，堆芯水位迅速下降。安注箱水 及低壓安注泵注水流入下腔室后，壓力容器水

25、位開(kāi)始逐漸 上升；在水位上升至堆芯底部之后，開(kāi)始再淹沒(méi)階段，由 于部分水量因冷卻堆芯而汽化，因此再淹沒(méi)階段堆芯水位 上升緩慢。堆芯淹沒(méi)后，水位逐漸提高。 18、破口位置對(duì)大破口失水事故物 理過(guò)程和后果的影響 通常冷管段破口會(huì)造成更高的包殼峰值溫度，比 熱段破口危險(xiǎn)，因?yàn)椋?1）破口流量與原堆芯流量方向相反，引起噴放早 期冷卻惡化； 2）上腔室壓力高，使堆芯水位降低； 3）破口流出的是低焓冷卻劑，流量大而帶出的熱 量少； 4）ECC水流失比例高。 而對(duì)安全殼超壓來(lái)說(shuō)，熱段破口可能更危險(xiǎn)。 19、小破口失水事故的物理過(guò)程及 其主要參數(shù)變化規(guī)律 物理過(guò)程 1）環(huán)路流量維持階段：破口冷卻劑喪失，壓力殼

26、水位下降，一回路 系統(tǒng)降壓，堆芯熱量通過(guò)環(huán)路循環(huán)從蒸汽發(fā)生器熱阱排出；ECCS注 水流量較小。 2）環(huán)路流量中止階段（環(huán)路水封存在階段）：當(dāng)壓力殼水位低于主 管道所在平面后，環(huán)路流量中止；堆芯開(kāi)始產(chǎn)生大量蒸汽，并在上腔 室積累；上腔室壓力相對(duì)偏高，迫使堆芯水位不斷降低，導(dǎo)致堆芯裸 露升溫；堆芯熱量主要靠回流冷凝方式從蒸汽發(fā)生器二次熱阱帶出； 安注流量很難進(jìn)入堆芯，大部分從破口流失；當(dāng)蒸汽積累導(dǎo)致上封頭 壓力足以克服殘留在U形管彎曲段中的水封壓頭時(shí)，環(huán)路水封清除。 3）環(huán)路水封清除階段：環(huán)路水封清除后，壓力再平衡使得下行段中 的冷卻水流回堆芯，堆芯被快速淹沒(méi)，系統(tǒng)壓力快速下降。 4）長(zhǎng)期冷卻階段

27、：ECC水冷卻堆芯后，從破口流入安全殼地坑，通 過(guò)安注再循環(huán)模式實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期冷卻。 主要參數(shù)變化規(guī)律 1）堆功率：事故開(kāi)始，破口冷卻劑喪失使得RCS快速降壓，引起慢 化劑密度下降，導(dǎo)致堆功率單調(diào)下降；當(dāng)穩(wěn)壓器壓力降到低壓停堆整 定值時(shí)，反應(yīng)堆保護(hù)系統(tǒng)開(kāi)始緊急停堆；隨著控制棒的插入，堆功率 劇減，快速降到衰變熱水平。 2）系統(tǒng)壓力：事故開(kāi)始，RCS因破口冷卻劑過(guò)冷臨界噴放而快速降 壓。當(dāng)降至上腔室及熱段冷卻劑飽和壓力時(shí)，因上腔室及熱段冷卻劑 閃蒸，RCS出現(xiàn)短暫的再升壓階段；此后由于堆功率下降，RCS降壓 恢復(fù)；停堆后功率劇減，上腔室及熱段冷卻劑溫度也隨之減?。挥捎?環(huán)路自然循環(huán)停止，主泵入口前的U

28、形段出現(xiàn)水封，水封的出現(xiàn)使得 破口排熱受阻，RCS降壓變緩。 3）壓力容器（堆芯）水位：一開(kāi)始，由于位置較高的穩(wěn)壓器尚未排 空，壓力容器水位維持不變；當(dāng)壓力降到上腔室冷卻劑溫度所對(duì)應(yīng)的 飽和壓力，引起上腔室冷卻劑閃蒸后，壓力容器水位開(kāi)始下降；當(dāng)穩(wěn) 壓器排空后，壓力容器水位開(kāi)始快速下降；當(dāng)壓力平衡使堆下行段內(nèi) 的冷卻劑及ECC水流入堆芯后，堆芯水位開(kāi)始快速回升，重新淹沒(méi)堆 芯；到安注箱注入后，堆內(nèi)水位開(kāi)始整體回升。 4）包殼溫度：事故開(kāi)始，由于事先停泵及芯塊儲(chǔ)存熱釋放，包殼出 現(xiàn)短期升溫。接著由于堆功率下降，包殼溫度開(kāi)始下降；堆芯裸露后， 包殼開(kāi)始升溫，直到環(huán)路部分水封臨時(shí)消除，使得部分液相冷卻

29、劑涌 入堆芯，燃料包殼溫度大幅下降；環(huán)路水封消除后，隨著堆芯迅速淹 沒(méi)，包殼升溫結(jié)束。 20、如何區(qū)分蒸汽發(fā)生器傳熱管破 裂事故和小破口失水事故 蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂是失水事故的一種特殊情況，從一 回路裝量減少的立場(chǎng)來(lái)看，其嚴(yán)重性可以用小破口事故來(lái) 包絡(luò)。與小破口失水事故相比，蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂有 如下幾個(gè)特征現(xiàn)象：（1）事故前后安全殼儀表指示沒(méi)有 變化；（2）破損蒸汽發(fā)生器水位，給水流量異常；（3） 冷凝器排氣和蒸汽發(fā)生器排污取樣系統(tǒng)輻射水平異常。 此外：（1）小破口失水事故僅失去一回路壓力邊界的完 整性和安全殼的完整性，放射性物質(zhì)旁通安全殼而直接釋 放到環(huán)境；（2）小破口失水事故在30m

30、in內(nèi)不要求操縱 員干預(yù)，而SGTR事故則要求操縱員必須盡快干預(yù)。 21、操縱員不干預(yù)時(shí)蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂事故的趨向工況 及其危害性，操縱員干預(yù)時(shí)的主要干預(yù)內(nèi)容及其出發(fā)點(diǎn) 趨向工況：一回路冷卻劑進(jìn)入破損蒸汽發(fā)生器的流量=破 損蒸汽發(fā)生器向環(huán)境的釋放流量=安注系統(tǒng)的注入流量 危害性：1）放射性直接排放到環(huán)境；2）蒸汽發(fā)生器滿溢 可能導(dǎo)致安全閥卡開(kāi)或二回路完整性喪失，進(jìn)而導(dǎo)致放射 性釋放大大增加；3）RWST水量耗盡后可能導(dǎo)致嚴(yán)重事 故。 干預(yù)內(nèi)容及出發(fā)點(diǎn)：1）鑒別事故及破損蒸汽發(fā)生器，以 利后續(xù)操作；2）隔離破損蒸汽發(fā)生器，減少放射性釋放； 3）實(shí)施RCS冷卻，使其溫度低于破損蒸汽發(fā)生器壓力對(duì)

31、 應(yīng)的飽和溫度約25，為降壓作準(zhǔn)備；4）實(shí)施一回路降 壓，以中止破口流量；5）停堆安注，最終終止破口流量； 6）后期冷卻，將反應(yīng)堆導(dǎo)向安全停堆工況。 22、給水喪失ATWS的物理過(guò)程 （1）給水喪失階段：給水喪失，二回路傳熱能力降低； 二回路系統(tǒng)升溫升壓，SG水位下降；一回路系統(tǒng)升溫升 壓，水位上升；堆功率因負(fù)反應(yīng)性反饋稍微降低。 （2）停堆失效階段：汽輪機(jī)停車(chē)，SG釋放閥/安全閥開(kāi) 啟；穩(wěn)壓器釋放閥；AFW 投入但不足以排熱，SG水位仍 然降低；RCS出現(xiàn)較嚴(yán)重的升溫升壓；堆功率進(jìn)一步降低。 （3）SG蒸干階段（高潮階段）：SG水位很低，熱阱幾 乎喪失；RCS急劇升溫升壓，安全閥開(kāi)啟，穩(wěn)壓器可能滿 水；堆功率大幅降低；穩(wěn)壓器閥門(mén)起重要排熱作用。