主給水隔離方式對主蒸汽管道破裂事故質(zhì)能釋放與安全殼行為的影響分析
發(fā)布時間：2021-04-03 03:52
以秦山第二核電廠3、4號機組為對象,采用THEMIS程序分析了隔離給水管線上閥門和停運主給水泵2種給水隔離方式對主蒸汽管道破裂（MSLB）事故質(zhì)能釋放的影響,并采用PAREO9程序模擬了安全殼熱工水力現(xiàn)象。結(jié)果表明,采用隔離閥門的方式能夠更加有效地緩解MSLB的質(zhì)能釋放,采用停運主給水泵方式時提高濃硼箱中的硼濃度可以在一定程度上緩解MSLB的質(zhì)能釋放,避免安全殼超壓。
【文章來源】：核動力工程. 2020,41(02)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：5 頁
【部分圖文】：
不同硼濃度下的安全殼壓力對比（算例B-2）
194核動力工程Vol.41.No.2.2020本文以秦山第二核電廠3、4號機組為對象，探討不同主給水隔離方式（隔離給水管線上的閥門、停運主給水泵）對主蒸汽管道雙端剪切斷裂事故下質(zhì)能釋放與安全殼行為的影響，并研究多種影響MSLB的因素以及緩解質(zhì)能釋放的方法。1分析模型反應(yīng)堆二回路系統(tǒng)如圖1所示，由主給水泵提供給水至蒸汽發(fā)生器（SG），SG產(chǎn)生蒸汽送至汽輪機，做功降溫后的水蒸氣經(jīng)過除氧器水箱與給水加熱器后，循環(huán)回至主給水泵再次送至SG。在蒸汽管道和給水管道上都設(shè)置有保護隔離閥，SG之間的蒸汽管道采用蒸汽聯(lián)箱連通。圖1反應(yīng)堆二回路系統(tǒng)簡圖Fig.1SchematicDiagramofSecondaryLoopofReactor本研究涉及的MSLB事故主要分析蒸汽系統(tǒng)管道雙端剪切破裂的情況。假設(shè)破口位置在隔離閥的上游，破損環(huán)路蒸汽管道不能隔離，此事故將導(dǎo)致蒸汽向安全殼內(nèi)噴放，情況最惡劣。SG裝有喉部總面積為0.13m2的限流器，因此SG側(cè)任何破口面積大于0.13m2的管道破裂對蒸汽管道的影響都與限流器面積的工況相同。對蒸汽聯(lián)箱側(cè)，破口面積為主蒸汽隔離閥橫截面積。本文采用THEMIS程序計算該事故情況下的質(zhì)能釋放量。THEMIS程序提供了多種臨界流計算模型，包括經(jīng)典的均相平衡模型、Moody模型、Henry-Fauske模型等。本文分析的流體主要是飽和蒸汽，故采用適用于飽和及過熱蒸汽臨界流計算的Moody模型。在事故發(fā)生后最初幾秒內(nèi)（蒸汽系統(tǒng)管道隔離之前），2臺SG內(nèi)的流體通過流量限制器以音速向外噴放[1]。噴放到安全殼內(nèi)大氣空間的蒸汽與空氣組成理想混合氣體，安全殼內(nèi)大氣的運動形成湍流自然對流傳熱的條件。本文采用PAREO9程序模擬安全殼內(nèi)大氣的流動與傳熱現(xiàn)象。在這些傳熱過程中，空氣-水蒸氣混合物和壁面的傳熱系數(shù)對安
關(guān)仲華等：主給水隔離方式對主蒸汽管道破裂事故質(zhì)能釋放與安全殼行為的影響分析195完整性，此事故的驗收準則為：安全殼峰值壓力小于安全殼的設(shè)計壓力0.45MPa。3結(jié)果和討論3.1隔離閥門對MSLB質(zhì)能釋放的影響采用隔離給水管線上閥門的方式實現(xiàn)主給水隔離，閥門的隔離時間特別重要，直接影響MSLB事故下的質(zhì)能釋放的噴放量，因此針對不同功率水平（102%FP、75%FP、50%FP、25%FP、熱停堆）、不同隔離時間（5、10、20s）進行分析研究。圖2給出了不同功率水平發(fā)生MSLB事故、給水管線上的閥門隔離需要5s完成給水隔離工況的安全殼壓力隨時間的變化曲線（算例A-1）。由圖2可見，MSLB后質(zhì)能釋放導(dǎo)致的安全殼壓力迅速上升，隨著SG內(nèi)高溫水和蒸汽釋放完且啟動安全殼噴淋，安全殼內(nèi)的壓力將逐漸下降；由圖2還可見75%FP工況是最惡劣的工況，但安全殼壓力未超過驗收準則。圖3給出了不同功率水平發(fā)生MSLB事故、圖2安全殼壓力隨時間變化（算例A-1）Fig.2PressureofContainmentvs.Time(CaseA-1)圖3安全殼壓力隨時間變化（算例A-2）Fig.3PressureofContainmentvs.Time(CaseA-2)給水管線上的閥門隔離需要10s完成給水隔離工況的安全殼壓力隨時間的變化曲線（算例A-2）。從圖3可以發(fā)現(xiàn)安全殼內(nèi)壓力在MSLB后迅速上升，102%FP工況導(dǎo)致的壓力峰值最高且超過限制準則。圖4給出了不同功率水平發(fā)生MSLB事故、給水管線上的閥門隔離需要20s完成給水隔離工況的安全殼壓力隨時間的變化曲線（算例A-3）。從圖4中可以發(fā)現(xiàn)安全殼內(nèi)壓力在MSLB后迅速圖4安全殼壓力隨時間變化（算例A-3）Fig.4PressureofContainmentvs.Time(CaseA-3)表1系統(tǒng)參數(shù)Table1SystemParameter
【參考文獻】：
期刊論文
[1]CPR1000堆型主給水隔離措施改進分析[J]. 劉崇義,袁曉燕,鄭輝,李振光. 核科學(xué)與工程. 2010(S1)
[2]秦山核電二期工程長期質(zhì)能釋放計算[J]. 冷貴君,張渝. 核動力工程. 2003(S1)
[3]安全殼內(nèi)MSLB事故下的質(zhì)能釋放與安全殼行為分析[J]. 張渝,余紅星. 核動力工程. 2002(05)
本文編號：3116564
【文章來源】：核動力工程. 2020,41(02)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：5 頁
【部分圖文】：
不同硼濃度下的安全殼壓力對比（算例B-2）
194核動力工程Vol.41.No.2.2020本文以秦山第二核電廠3、4號機組為對象，探討不同主給水隔離方式（隔離給水管線上的閥門、停運主給水泵）對主蒸汽管道雙端剪切斷裂事故下質(zhì)能釋放與安全殼行為的影響，并研究多種影響MSLB的因素以及緩解質(zhì)能釋放的方法。1分析模型反應(yīng)堆二回路系統(tǒng)如圖1所示，由主給水泵提供給水至蒸汽發(fā)生器（SG），SG產(chǎn)生蒸汽送至汽輪機，做功降溫后的水蒸氣經(jīng)過除氧器水箱與給水加熱器后，循環(huán)回至主給水泵再次送至SG。在蒸汽管道和給水管道上都設(shè)置有保護隔離閥，SG之間的蒸汽管道采用蒸汽聯(lián)箱連通。圖1反應(yīng)堆二回路系統(tǒng)簡圖Fig.1SchematicDiagramofSecondaryLoopofReactor本研究涉及的MSLB事故主要分析蒸汽系統(tǒng)管道雙端剪切破裂的情況。假設(shè)破口位置在隔離閥的上游，破損環(huán)路蒸汽管道不能隔離，此事故將導(dǎo)致蒸汽向安全殼內(nèi)噴放，情況最惡劣。SG裝有喉部總面積為0.13m2的限流器，因此SG側(cè)任何破口面積大于0.13m2的管道破裂對蒸汽管道的影響都與限流器面積的工況相同。對蒸汽聯(lián)箱側(cè)，破口面積為主蒸汽隔離閥橫截面積。本文采用THEMIS程序計算該事故情況下的質(zhì)能釋放量。THEMIS程序提供了多種臨界流計算模型，包括經(jīng)典的均相平衡模型、Moody模型、Henry-Fauske模型等。本文分析的流體主要是飽和蒸汽，故采用適用于飽和及過熱蒸汽臨界流計算的Moody模型。在事故發(fā)生后最初幾秒內(nèi)（蒸汽系統(tǒng)管道隔離之前），2臺SG內(nèi)的流體通過流量限制器以音速向外噴放[1]。噴放到安全殼內(nèi)大氣空間的蒸汽與空氣組成理想混合氣體，安全殼內(nèi)大氣的運動形成湍流自然對流傳熱的條件。本文采用PAREO9程序模擬安全殼內(nèi)大氣的流動與傳熱現(xiàn)象。在這些傳熱過程中，空氣-水蒸氣混合物和壁面的傳熱系數(shù)對安
關(guān)仲華等：主給水隔離方式對主蒸汽管道破裂事故質(zhì)能釋放與安全殼行為的影響分析195完整性，此事故的驗收準則為：安全殼峰值壓力小于安全殼的設(shè)計壓力0.45MPa。3結(jié)果和討論3.1隔離閥門對MSLB質(zhì)能釋放的影響采用隔離給水管線上閥門的方式實現(xiàn)主給水隔離，閥門的隔離時間特別重要，直接影響MSLB事故下的質(zhì)能釋放的噴放量，因此針對不同功率水平（102%FP、75%FP、50%FP、25%FP、熱停堆）、不同隔離時間（5、10、20s）進行分析研究。圖2給出了不同功率水平發(fā)生MSLB事故、給水管線上的閥門隔離需要5s完成給水隔離工況的安全殼壓力隨時間的變化曲線（算例A-1）。由圖2可見，MSLB后質(zhì)能釋放導(dǎo)致的安全殼壓力迅速上升，隨著SG內(nèi)高溫水和蒸汽釋放完且啟動安全殼噴淋，安全殼內(nèi)的壓力將逐漸下降；由圖2還可見75%FP工況是最惡劣的工況，但安全殼壓力未超過驗收準則。圖3給出了不同功率水平發(fā)生MSLB事故、圖2安全殼壓力隨時間變化（算例A-1）Fig.2PressureofContainmentvs.Time(CaseA-1)圖3安全殼壓力隨時間變化（算例A-2）Fig.3PressureofContainmentvs.Time(CaseA-2)給水管線上的閥門隔離需要10s完成給水隔離工況的安全殼壓力隨時間的變化曲線（算例A-2）。從圖3可以發(fā)現(xiàn)安全殼內(nèi)壓力在MSLB后迅速上升，102%FP工況導(dǎo)致的壓力峰值最高且超過限制準則。圖4給出了不同功率水平發(fā)生MSLB事故、給水管線上的閥門隔離需要20s完成給水隔離工況的安全殼壓力隨時間的變化曲線（算例A-3）。從圖4中可以發(fā)現(xiàn)安全殼內(nèi)壓力在MSLB后迅速圖4安全殼壓力隨時間變化（算例A-3）Fig.4PressureofContainmentvs.Time(CaseA-3)表1系統(tǒng)參數(shù)Table1SystemParameter
【參考文獻】：
期刊論文
[1]CPR1000堆型主給水隔離措施改進分析[J]. 劉崇義,袁曉燕,鄭輝,李振光. 核科學(xué)與工程. 2010(S1)
[2]秦山核電二期工程長期質(zhì)能釋放計算[J]. 冷貴君,張渝. 核動力工程. 2003(S1)
[3]安全殼內(nèi)MSLB事故下的質(zhì)能釋放與安全殼行為分析[J]. 張渝,余紅星. 核動力工程. 2002(05)
本文編號：3116564
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