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核电站非能动余热排出方案仿真研究

核电站非能动余热排出方案仿真研究

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作者：师二兵中国舰船研究院

学位级别：硕士

非能动安全的设计简化了系统,降低了投资,具有更高的安全性。非能动余热排出系统是核电站非能动安全设计的重要组成部分,其主要功能是当反应堆的正常排热系统失效时导出堆芯衰变热。非能动余热排出系统对于核电站的安全运行具有重大意义... 详细信息

非能动安全的设计简化了系统,降低了投资,具有更高的安全性。非能动余热排出系统是核电站非能动安全设计的重要组成部分,其主要功能是当反应堆的正常排热系统失效时导出堆芯衰变热。非能动余热排出系统对于核电站的安全运行具有重大意义,是目前的研究重点和热点。本文的主要内容是基于RELAP5系统分析程序的蒸汽发生器二次侧非能动余热排出方案仿真研究。以第三代先进压水堆核电站AP1000为研究对象。借助REALP5完成了非能动余热排出热交换器的参数设计;在全厂断电事故和单侧主给水管道断裂事故工况下,计算分析二次侧余热排出系统的运行特性,验证其事故工况下排出停堆余热,保证反应堆安全的能力;对二次侧非能动余热排出系统设计负荷及其启动特性进行对比分析;本文同时介绍了一种改进的二次侧非能动余热排出方案,进行事故工况下的仿真计算,对其缓解事故的能力进行验证。仿真计算结果表明:(1)以满功率3.6%作为二次侧非能动余热排出系统的设计负荷时,在全厂断电事故和单侧主给水管道断裂事故工况下,非能动余热排出系统的投入确保了堆芯剩余释热的有效导出,保证了反应堆的安全。(2)以满功率2.4%、3%、3.6%、4%、4.6%的5种不同设计负荷作事故工况下的对比分析时,在全厂断电事故下,工况1-5的非能动余热排出系统均可保证反应堆安全,但只有工况1冷却剂平均温度下降速率符合标准要求;在发生单侧主给水管道断裂事故下,工况2-5的非能动余热排出系统均可保证反应堆安全,工况1无法导出堆芯释热,主冷却剂出现汽化。(3)在启动瞬间,非能动余热排出系统蒸汽侧采用瞬开阀门会引起系统压力和流量的剧烈震荡,会对热交换器和管路造成冲击;降低蒸汽侧阀门的开启速度和在回水侧增设氮气稳压箱的方法均可达到降低压力震荡幅度的目的。(4)对传统二次侧非能动余热排出方案作出改进,改进后的非能动余热排出方案为非能动辅助给水系统+设计负荷为2%满功率的非能动余热排出系统。在全厂断电事故和单侧主给水管道断裂事故工况下,改进后的方案可以有效导出堆芯剩余释热,保证反应堆的安全,且全厂断电事故工况下的冷却剂平均温度下降速率符合标准要求。

关键词：二次侧非能动余热排出方案 RELAP5 仿真研究

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