应急运行的小破口失水事故过冷度限值分析
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数急 剧地 大 幅度 下 降 ， 有可 能 导致包 壳 烧毁 ， 燃料 元 件 损坏 ； 当汽化 发 展 到一 定 程 度 时 汽 泡 大量 产
生， 同时也 会导 致泵 汽蚀 发 展 ， 响 到泵 的外 部特 影
收 稿 日期 ：０ ０ ０ — ３ ２ １ — ３０ 修 回 日期 ：０ ０ ０ — ７ ２ １ — ３１
隔 离 的 小 破 口失 水 事 故 进 行 分 析 计 算 ， 为 过 冷 度 限值 应 该 为 １ 认 Ｏ℃ 。 关 键 词 ： 动 力 装 置 ； 冷 度 ； 急 运 行 安 全 核 过 应
中图 分 类 号 ： ７ ． ； ３ ４ ． Ｕ６ ７ ３ ＴＬ ６ ＋ ４ 文献标 志码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ６ １７ ５ （ ０ Ｉ ０ — １ ９０ １ ７ — ９ ３ ２ １ ） ２０ ４ —４
临界 热 流密度 与 实 际 热 流 密度 的 比值 ， 即最 小 烧 毁 比 ＤＮＢ 来 作 为 包 壳 热 工 限制 。 由于 临界 Ｒ 热流 密度 计算 根 据 经验 公 式 计算 ， 以 ＤＮＢ 所 Ｒｍ ｉ
的取值 随所选 用 的公 式 而 不 同 ， 目前 在 压水 反 应
故 进行 研究 ， 确定 船 用 核 动 力 装 置 在 应 急 工 况 运 行 时 反应堆 所 允许 的 过冷度 限值 。
对 于特定 的核 动 力装 置 反 应 堆 ， 采 用 与该 需 反应 堆设 计相 关 的 临界热 流密 度经 验关 系式 进行 计算 。
Leabharlann Baidu
１ 热 工 设 计 准 则
（． 军 工 程 大 学 ， 汉 ４ ０ ３ ；． 军 核 安 全 部 ， 京 １ ０ ４ ） Ｉ海 武 ３０ ３ ２ 海 北 ０ ８ １
摘
要 ： 用 仿 真 分 析 软 件 对 应 急 工 况 运 行 时 的 船用 核 反 应 堆 所 允 许 的过 冷 度 限值 进 行 分 析 ， 择 不 可 利 选
第 ４ Ｏ卷 第 ２ 期 ２ １ 年 Ｏ 月 ０１ ４
船 海 工 程
ＳＨＩ ＆ ＯＣＥＡＮ Ｐ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ｖｏ１ ０ Ｎ ｏ ２ ．４ ．
Ａｐｒ ２ ． ０１１
应 急 运 行 的小 破 口失 水 事 故 过 冷 度 限 值 分 析
秦 田夫 项新 民。 王 少 明 张龙 飞 ， ， ，
性 ， 以维 持 运行 ｌ 。为 保 证 反 应 堆 和 主 冷 却 剂 难 ＿ ２ ］
作 者 简 介 ： 田夫 （９ ６） 男 ， 士 生 。 秦 １ ８一 ， 硕
系 统 的安全 ， 须 防止 冷 却 剂 汽 化 。对 于 失 水 事 必 故， 反应 堆 出 口过冷 度是 主要 的约束 条件 ， 这是 因
应堆 所用 陶瓷燃 料 的熔点 是很 高 的 。燃 料芯 块温 度在 正 常运行 工 况 下 远 低 于其 熔 点 ， 有在 堆 芯 只 裸露 的情 况下 才 可 能 超 过 其熔 点 ， 使 堆 芯传 热 致
恶化 ， 坏反 应堆 。 损
２ ）包壳 热 流 密度 限 制 。常 用 包 壳 外 表 面 的
研 究船 舶 核动 力装 置 在应 急工 况下 的运行 安 全 ， 须关 注 反应 堆 重 要 安 全 参 数 和 系 统 运 行 参 必 数， 既要保 证 反应堆 处 于安 全 的状 态 ， 同时 也要 保
本 研 究 为基 于保证 反 应堆 安全 为前 提 的事故
工况 下应 急运 行 ， 应 堆 堆 芯 应 被 冷 却 剂 完全 淹 反
没 ， 有 足够 的冷却 剂 流量 ， 且 因此 ， 会 引 起燃 料 不 元 件 和包 壳 的 损 坏 。所 以 ， 析 计 算 未将 最 小烧 分
毁 比作 为主要 的参数 进行 考虑 。
证 反应 堆输 出足够 的 功率 以维 持必 要 的动 力 。 要 保证 反 应堆 处 于安 全 状 态 ， 要 满 足 反 应 即
置在 应急 工况 运 行 时 ， 何 既 能 维 持 主 动 力 不 丧 如 失 ， 量 避 免 停 堆 事件 ， 能保 证 反 应 堆 的安全 。 尽 又
通 过 对核 反应 堆 进 行 热 工 分 析 ， 知 解 决 问题 的 可
堆设计 中普遍 使 用 Ｗ － 公 式 计算 临界 热 流密 度 ， ３
由于船舶 机 动 性 特 点 ， 用 核 反 应 堆 运 行 工 船
１ ）核燃 料 芯 块 温 度 限 制 。大 多 数 动 力 堆 反
况复 杂多 变 ， 障发生 的概 率较 大 ， 故 尤其 是 在恶 劣 海 况 下 ， 动 力装 置 设 备 出现 故 障 的情 况 更 难 以 核 预料 。尽 管核 反应 堆 安全 对船 的 总体安 全 具有 重 大影 响 ， 是 反应 堆 、 但 船员 以及 环境 的安 全 最终 依
赖 于船体 的 安 全 。 因此 ， 应 当像 陆 基 电站 一 样 不 使用“ 反应 堆 安全第 一 ” 的准则 处理 反应 堆 安全 与 船 体 安全 之 间 的关 系［ 。 当遇 到 危 险海 情 、 况 １ ］ 海 时 ， 须 保 证 主动 力 正 常 运 行 ， 快 脱 离 危 险 海 必 尽 域 。这就 提 出 了一 个需 要 解决 的 问题 ：核动 力 装
堆 热 工 限制 ， 反应堆 热 工 限制又 称 热工设 计 准则 ，
主要有 三条 。
３ ）冷却 剂 温 度 限 制 。过 冷 度 过 低 将 导 致 反
应堆 及 主冷却 剂 系 统 内冷 却 剂 汽 化 ， 法保 证 反 无 应 堆 核 功率稳 定 运行 ， 致使 堆 芯传 热恶 化 ， 热 系 放
此 时最小 烧毁 比取值 如下 。
稳态 工况 下 ， ＤＮＢ ｍ 一２ ０ ２ ２ Ｒ ｍ ．～ ． ； 正 常动态 工 况下 ， ＤＮＢ … ＞ １ ３ Ｒ ．。
关 键 是求 出反 应堆 应 突破 安全 设计 规 范运 行 的过 冷 度 限值 。为此 ， 用 仿 真 分 析 软 件 对 某 典 型 事 利
生， 同时也 会导 致泵 汽蚀 发 展 ， 响 到泵 的外 部特 影
收 稿 日期 ：０ ０ ０ — ３ ２ １ — ３０ 修 回 日期 ：０ ０ ０ — ７ ２ １ — ３１
隔 离 的 小 破 口失 水 事 故 进 行 分 析 计 算 ， 为 过 冷 度 限值 应 该 为 １ 认 Ｏ℃ 。 关 键 词 ： 动 力 装 置 ； 冷 度 ； 急 运 行 安 全 核 过 应
中图 分 类 号 ： ７ ． ； ３ ４ ． Ｕ６ ７ ３ ＴＬ ６ ＋ ４ 文献标 志码 ： Ａ 文 章 编 号 ： ６ １７ ５ （ ０ Ｉ ０ — １ ９０ １ ７ — ９ ３ ２ １ ） ２０ ４ —４
临界 热 流密度 与 实 际 热 流 密度 的 比值 ， 即最 小 烧 毁 比 ＤＮＢ 来 作 为 包 壳 热 工 限制 。 由于 临界 Ｒ 热流 密度 计算 根 据 经验 公 式 计算 ， 以 ＤＮＢ 所 Ｒｍ ｉ
的取值 随所选 用 的公 式 而 不 同 ， 目前 在 压水 反 应
故 进行 研究 ， 确定 船 用 核 动 力 装 置 在 应 急 工 况 运 行 时 反应堆 所 允许 的 过冷度 限值 。
对 于特定 的核 动 力装 置 反 应 堆 ， 采 用 与该 需 反应 堆设 计相 关 的 临界热 流密 度经 验关 系式 进行 计算 。
Leabharlann Baidu
１ 热 工 设 计 准 则
（． 军 工 程 大 学 ， 汉 ４ ０ ３ ；． 军 核 安 全 部 ， 京 １ ０ ４ ） Ｉ海 武 ３０ ３ ２ 海 北 ０ ８ １
摘
要 ： 用 仿 真 分 析 软 件 对 应 急 工 况 运 行 时 的 船用 核 反 应 堆 所 允 许 的过 冷 度 限值 进 行 分 析 ， 择 不 可 利 选
第 ４ Ｏ卷 第 ２ 期 ２ １ 年 Ｏ 月 ０１ ４
船 海 工 程
ＳＨＩ ＆ ＯＣＥＡＮ Ｐ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ｖｏ１ ０ Ｎ ｏ ２ ．４ ．
Ａｐｒ ２ ． ０１１
应 急 运 行 的小 破 口失 水 事 故 过 冷 度 限 值 分 析
秦 田夫 项新 民。 王 少 明 张龙 飞 ， ， ，
性 ， 以维 持 运行 ｌ 。为 保 证 反 应 堆 和 主 冷 却 剂 难 ＿ ２ ］
作 者 简 介 ： 田夫 （９ ６） 男 ， 士 生 。 秦 １ ８一 ， 硕
系 统 的安全 ， 须 防止 冷 却 剂 汽 化 。对 于 失 水 事 必 故， 反应 堆 出 口过冷 度是 主要 的约束 条件 ， 这是 因
应堆 所用 陶瓷燃 料 的熔点 是很 高 的 。燃 料芯 块温 度在 正 常运行 工 况 下 远 低 于其 熔 点 ， 有在 堆 芯 只 裸露 的情 况下 才 可 能 超 过 其熔 点 ， 使 堆 芯传 热 致
恶化 ， 坏反 应堆 。 损
２ ）包壳 热 流 密度 限 制 。常 用 包 壳 外 表 面 的
研 究船 舶 核动 力装 置 在应 急工 况下 的运行 安 全 ， 须关 注 反应 堆 重 要 安 全 参 数 和 系 统 运 行 参 必 数， 既要保 证 反应堆 处 于安 全 的状 态 ， 同时 也要 保
本 研 究 为基 于保证 反 应堆 安全 为前 提 的事故
工况 下应 急运 行 ， 应 堆 堆 芯 应 被 冷 却 剂 完全 淹 反
没 ， 有 足够 的冷却 剂 流量 ， 且 因此 ， 会 引 起燃 料 不 元 件 和包 壳 的 损 坏 。所 以 ， 析 计 算 未将 最 小烧 分
毁 比作 为主要 的参数 进行 考虑 。
证 反应 堆输 出足够 的 功率 以维 持必 要 的动 力 。 要 保证 反 应堆 处 于安 全 状 态 ， 要 满 足 反 应 即
置在 应急 工况 运 行 时 ， 何 既 能 维 持 主 动 力 不 丧 如 失 ， 量 避 免 停 堆 事件 ， 能保 证 反 应 堆 的安全 。 尽 又
通 过 对核 反应 堆 进 行 热 工 分 析 ， 知 解 决 问题 的 可
堆设计 中普遍 使 用 Ｗ － 公 式 计算 临界 热 流密 度 ， ３
由于船舶 机 动 性 特 点 ， 用 核 反 应 堆 运 行 工 船
１ ）核燃 料 芯 块 温 度 限 制 。大 多 数 动 力 堆 反
况复 杂多 变 ， 障发生 的概 率较 大 ， 故 尤其 是 在恶 劣 海 况 下 ， 动 力装 置 设 备 出现 故 障 的情 况 更 难 以 核 预料 。尽 管核 反应 堆 安全 对船 的 总体安 全 具有 重 大影 响 ， 是 反应 堆 、 但 船员 以及 环境 的安 全 最终 依
赖 于船体 的 安 全 。 因此 ， 应 当像 陆 基 电站 一 样 不 使用“ 反应 堆 安全第 一 ” 的准则 处理 反应 堆 安全 与 船 体 安全 之 间 的关 系［ 。 当遇 到 危 险海 情 、 况 １ ］ 海 时 ， 须 保 证 主动 力 正 常 运 行 ， 快 脱 离 危 险 海 必 尽 域 。这就 提 出 了一 个需 要 解决 的 问题 ：核动 力 装
堆 热 工 限制 ， 反应堆 热 工 限制又 称 热工设 计 准则 ，
主要有 三条 。
３ ）冷却 剂 温 度 限 制 。过 冷 度 过 低 将 导 致 反
应堆 及 主冷却 剂 系 统 内冷 却 剂 汽 化 ， 法保 证 反 无 应 堆 核 功率稳 定 运行 ， 致使 堆 芯传 热恶 化 ， 热 系 放
此 时最小 烧毁 比取值 如下 。
稳态 工况 下 ， ＤＮＢ ｍ 一２ ０ ２ ２ Ｒ ｍ ．～ ． ； 正 常动态 工 况下 ， ＤＮＢ … ＞ １ ３ Ｒ ．。
关 键 是求 出反 应堆 应 突破 安全 设计 规 范运 行 的过 冷 度 限值 。为此 ， 用 仿 真 分 析 软 件 对 某 典 型 事 利