压水堆安全性分析

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(2) 采取措施确保反应堆安全壳的完整性。例如:堆 芯熔化物在安全壳内部的滞留、稳定和冷却;适当 的安全壳冷却。
1.从实质上根除了可能导致早期大规模 释放的情况
➢高压熔堆的预防 ➢高能堆芯熔融物与水相互作用的预防 ➢ 反应堆安全壳内氢爆轰的预防
高压熔堆的预防:
除了通常的反应堆冷却剂系统的卸压系统,EPR 装有专门用于在偶发严重事故中防止高压熔堆的 阀门。这些阀门保证在即使发生稳压器卸压管线 故障的情况下,也能快速卸压。它们的卸压能力 保证一次侧快速减压至几百千帕,在压力容器熔 穿事件中通过堆芯熔融物的分散来排除任何反应 堆安全壳增压的风险。
1.从设计阶段就开始考虑扩展运行条件的范围
根据概率安全评估,强调应重视停堆状态。EPR首次 在确定反应堆防护与保护系统的规模时对这些特殊 状态做了系统考虑。 尽管EPR安全分析法主要是以纵深防御概念(确定论 方法的一部分)为基础,但它还采用了概率分析方法 作为补充。这使得人们能够确定可能产生堆芯熔化 或大规模早期释放的事故的序列。 最后,安全系统和土建的设计也充分考虑最大程度 降低外部灾害的风险,例如地震、水灾、火灾、甚 至飞机撞击。为此,安全系统的机械和电气设备在 设计中采用四重冗余并进行实体隔离。由于一系列 关键厂房采用2×1.30m厚的双层混凝土壳的保护, 因而确保其免受飞机撞击的破坏
从首批全计算机化主控室的N4电站所获得的反馈经 验分析,在数字仪控领域所取得的进步,使EPR在人 机接口方面具有高性能、高可靠性和最优化设计的 特点。反应堆的质量及有关电厂状态数据的采集, 使得操纵员能够实时提高行动的可靠性。
二、 限制严重事故后果的设计选项
EPR减轻严重事故后果的策略包括: (1) 从实际上消除可能导致早期大规模释放的情况。 例如:高压堆芯熔化,高能堆芯熔融物和水的相互 作用,反应堆安全壳内氢爆轰;
2.针对有关设备和系统采取的设计选项
反应堆冷却剂系统的设计,采用锻造管道及部件, 使用高性能材料,结合采取早期泄漏检测,并加强 在役检查,实质性地根除了任何大破口事故的风险。
同上几代反应堆相比,EPR的安全系统采用实体隔离, 使安全系统得到简化,冗余和多样性得到优化。实 际上这些系统的结构简单,依据反应堆是带功率运 行还是处于停堆状态,把所需进行的配置上的变化 降至最小。
EPR为提高安全水平不断进行了多种设 计选择,并为此采用了双重措施:
(1)采取改进措施,旨在进一步降低已经很低 的堆芯熔化概率; (2)在已知严重事故概率已大幅降低的情况下, 采取措施进一步限制严重事故的后果。
一、降低堆芯熔化概率的设计选择
(1) 从设计阶段就开始考虑扩展运行条件的 范围 (2) 针对有关设备和系统采取的设计选项 ( 3)从设计上进一步提高操纵员操作的可靠 性
反应堆安全壳内氢爆轰的预防:
安全壳预应力混凝土内壳的设计要能够抵挡 由于氢气燃烧所产生的压力,另外在安全壳 内装有氢气复合器以便任何时候氢的平均浓 度保持在10%以下。
2.保持安全壳的完整性
➢堆芯熔化物在安全壳内部的贮留、稳定和 冷却
➢安全壳排热系统和长期余热排出装置
堆芯熔化物在安全壳内部的贮留、稳定和冷却: EPR堆坑设计,考虑堆芯熔融物在压力容器外扩 张的情况下,收集堆芯熔融物,然后把它转运至 堆芯熔融物展开、冷却区。专门的堆芯扩散冷却 区是一个堆芯捕集器,它装备有固体金属结构并 且表面覆盖有“可牺牲性”的混凝土作保护层。 其目的是保护基础底板不受任何损害,并且冷却 堆芯熔融物。 堆芯熔融物从堆坑到展开区的转运要通过一个非 能动装置,钢“塞”在堆芯熔融物的热效应下熔 化。 展开之后,堆芯熔融物的淹没也是通过非能动的 可熔的塞体装置来完成的。安全壳内换料水箱中 的水在最初临界阶段靠重力非能动地注入熔融物, 之后蒸发,使熔融物得到冷却。几小时以后冷却 效应使堆芯熔融物固定并在几天后完成固化。
新机组采用的先进反应堆技术:
➢ EPR
➢ AP1000
EPR
(欧洲压水堆)
EPR是20世纪90年代初由法马通公司和西门子
公司成立的合资企业开发的。在开发过程中,
所追求的目标不仅要考虑各种技术解决方法 的协调一致,还要考虑充分吸取2家供应商先
前建造的核电厂的所有经验反馈。就安全性 而言,EPR根据法马通和西门子当时已经建造 的96座反应堆的经验反馈,采取改进的方法。 这种设计原则,使AREVA(阿海珐)的EPR成为 继现役最先进的法国N4和德国Konvoi反应堆 之后的最新一代反应堆。
高能堆芯熔融物与水相互作用的预防:
反应堆压力容器的高机械强度足以排除任何反应所造 成的损害,即使是压力容器内部高能的堆芯熔融物和 冷却剂之间的相互作用。
偶发的堆芯熔化事件,情况会随着堆芯熔融物在压力 容器外扩展而加重,堆芯熔融物可能与部分安全壳相 接触,也就是说反应堆堆坑和堆芯熔融物展开区在正 常运行中要保持干燥(无水)。堆芯熔融物在安全壳内 部专门区域内展开时,只有当它已经出现部分冷却、 表面固化、放射性减少的时候,才可使之与有限的水 接触以使其进一步降温。
压水堆安全性分析
压水反应堆(Pressurized Wawk.baidu.comer Reactor,缩写 为PWR)是美国贝蒂斯原子能实验室(Bettis Atomic Power Laboratory)开发成功的一种轻 水核反应堆
世界上多数核电厂采用压水堆,是由于: 1.压水堆以轻水作慢化剂及冷却剂,反应堆体积小, 技术十分成熟。 2.压水堆采用低富集度铀作燃料,铀的浓缩技术已 经过关。 3.压水堆核电厂有放射性的一回路系统与二回路系 统分开,放射性冷却剂不会进入二回路而污染汽轮 机,运行、维护方便,需要处理的放射性废气、废 水、废物量较少。
由于安注压力低于二次侧安全阀的整定压力,因此 对蒸汽发生器传热管破裂的事故管理得到改进。这 样带来了双重好处,可以避免发生液体释放并大大 降低二次侧安全阀卡在“开”位上的危险。
3.从设计上进一步提高操纵员操作的可靠性
在短期的偶发事件和事故中,所需的保护和安全防 护动作是自动的。主设备容量增加(反应堆压力容器、 蒸汽发生器、稳压器),也增大了反应堆的惯性,在 30 min以内不需主控室操纵员采取行动,在1h以内 不需采取就地操作行动。
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