【摘要】：熱氣導(dǎo)管雙端斷裂(DEGB)事故因其可能造成的嚴(yán)重后果逐漸引起研究者的大量關(guān)注。對(duì)于200 MWe球床模塊式高溫氣冷堆(HTR-PM),DEGB進(jìn)氣事故是其事故安全分析中重點(diǎn)關(guān)注的事故類(lèi)型。針對(duì)HTR-PM DEGB進(jìn)氣事故,提出了從裝料管注入一定流量的氮?dú)饣蚝庖跃徑馐鹿屎蠊姆桨?并利用系統(tǒng)分析程序TINTE-TIIXUW,計(jì)算分析了注入不同流量氮?dú)夂秃鈱?duì)進(jìn)氣事故的緩解效果。分析結(jié)果表明,注入氮?dú)鈺r(shí),注氣流量需達(dá)到一定值才能起到緩解效果,而注入氦氣時(shí),注氣流量小或大均能有效緩解事故后果,這為后續(xù)的實(shí)際工程應(yīng)用提供了很好的參考和幫助。
【圖文】：

ＴＲ－ＰＭＤＥＧＢ進(jìn)氣事故，本文以Ｎ２和Ｈｅ為候選氣體，利用ＴＩＮＴＥ－ＴＩＩＸＵＷ程序［１０］分別分析從裝料管注入不同流量的Ｎ２和Ｈｅ對(duì)ＤＥＧＢ進(jìn)氣事故的緩解效果。１理論分析對(duì)于ＨＴＲ－ＰＭ，進(jìn)氣事故的主要危害在于自然循環(huán)建立后，堆芯及反射層等石墨材料會(huì)被氧化性氣體腐蝕，進(jìn)而造成放射性釋放增加或堆內(nèi)結(jié)構(gòu)材料機(jī)械性能降低。因此在采取從裝料管注氣等緩解措施時(shí)，主要從阻止或延緩自然循環(huán)的建立來(lái)考慮。從裝料管注氣的氣體流向示意圖示于圖１。圖１從裝料管注氣時(shí)氣體流向示意圖Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｆｌｏｗｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｉｎｊｅｃｔｅｄｇａｓｆｒｏｍｆｕｅｌｃｈａｒｇｉｎｇｔｕｂｅ圖１中，虛線(xiàn)為發(fā)生ＤＥＧＢ事故后建立穩(wěn)定自然循環(huán)時(shí)混合氣體的流向，實(shí)線(xiàn)為從裝料管注入Ｈｅ或Ｎ２時(shí)的氣體流向。從裝料管注入的氣體一部分流向堆芯，一部分經(jīng)冷氦聯(lián)箱流向側(cè)反射層冷卻劑通道。若流經(jīng)堆芯的氣體可到達(dá)堆芯底部甚至從熱氣導(dǎo)管內(nèi)管流出，則可有效阻止自然循環(huán)的建立。從裝料管注入一定流量的氣體，忽略氣體在裝料管的重位壓降和摩擦壓降，若從裝料管注入的氣體可到達(dá)堆芯底部，，由能量守恒得到：Ｇ２ｉｎ２ρｉｎＡ２ｉｎ＋ρｉｎｇＨｃｏｒｅ≥Ｗｃｏｒｅ＋Ｗｊ＋Ｗｒｅｆ（１）２１６６原子能科學(xué)技術(shù)第５１卷

圖２不同Ｎ２注氣流量時(shí)堆芯流場(chǎng)分布Ｆｉｇ．２ＦｌｏｗｆｉｅｌｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｒｅａｃｔｏｒｃｏｒｅｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔＮ２ｍａｓｓｆｌｏｗｓ力，一旦注氣立即形成自然循環(huán)，反而加速了自然循環(huán)的建立。因此由圖２可知，在５１ｈ注入１．０ｋｇ／ｓＮ２時(shí)，注氣后立即形成了自然循環(huán)。在５１ｈ注入１．５ｋｇ／ｓＮ２時(shí)，克服了堆芯球床的阻力，混合氣體在堆芯球床區(qū)域向下流動(dòng)。但隨著側(cè)反射層冷卻劑通道溫度的降低，在某一時(shí)間后，側(cè)反射層冷卻劑通道內(nèi)混合氣體和堆芯內(nèi)混合氣體的密度差足以克服沿程阻力時(shí)，又重新建立了自然循環(huán)，即１４４ｈ時(shí)１．５ｋｇ／ｓ的堆芯流常注入２．０ｋｇ／ｓＮ２時(shí)的情況與注入１．５ｋｇ／ｓ時(shí)的情況類(lèi)似。圖３為注入不同流量Ｎ２時(shí)，反應(yīng)堆內(nèi)石墨總氧化量隨時(shí)間的變化。圖３不同Ｎ２流量時(shí)反應(yīng)堆內(nèi)總氧化量隨時(shí)間的變化Ｆｉｇ．３ＴｏｔａｌｇｒａｐｈｉｔｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｏｆｒｅａｃｔｏｒｖｅｒｓｕｓｔｉｍｅｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔＮ２ｍａｓｓｆｌｏｗｓ如圖３所示，相比未注入Ｎ２時(shí)的情況，在５１ｈ以１．０ｋｇ／ｓ注入Ｎ２時(shí)，反應(yīng)堆內(nèi)的總氧化量反而增加，而以１．５ｋｇ／ｓ或２．０ｋｇ／ｓ注入Ｎ２時(shí)，反應(yīng)堆內(nèi)的總氧化量減校這是由于在５１ｈ注入１．０ｋｇ／ｓＮ２時(shí)，立即形成自然循環(huán)，相比未注氣時(shí)，提前進(jìn)入了長(zhǎng)期氧化階段，因此反應(yīng)堆內(nèi)的總氧化量增加。在５１ｈ以１．５ｋｇ／ｓ注入Ｎ２時(shí)，流過(guò)堆芯的氣體可到達(dá)堆芯底部，抑制了自然循環(huán)的形成，相當(dāng)于延緩了進(jìn)入長(zhǎng)

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