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压力管式超临界水堆极限事故下“无堆芯熔化”概念评估

吴攀 任彦昊 单建强 黄彦平

吴攀, 任彦昊, 单建强, 黄彦平. 压力管式超临界水堆极限事故下“无堆芯熔化”概念评估[J]. 核动力工程, 2021, 42(5): 156-161. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.05.0156
引用本文: 吴攀, 任彦昊, 单建强, 黄彦平. 压力管式超临界水堆极限事故下“无堆芯熔化”概念评估[J]. 核动力工程, 2021, 42(5): 156-161. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.05.0156
Wu Pan, Ren Yanhao, Shan Jianqiang, Huang Yanping. Assessment of No-Core-Melt Concept for Pressure Tube Supercritical Water Cooled Reactors under Extreme Accidents[J]. Nuclear Power Engineering, 2021, 42(5): 156-161. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.05.0156
Citation: Wu Pan, Ren Yanhao, Shan Jianqiang, Huang Yanping. Assessment of No-Core-Melt Concept for Pressure Tube Supercritical Water Cooled Reactors under Extreme Accidents[J]. Nuclear Power Engineering, 2021, 42(5): 156-161. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.05.0156

压力管式超临界水堆极限事故下“无堆芯熔化”概念评估

doi: 10.13832/j.jnpe.2021.05.0156
基金项目: 国家重点研发计划(2018YFE0116100)
详细信息
    作者简介:

    吴 攀(1988—),男,副教授,主要从事反应堆安全分析、先进反应堆概念研究以及布雷顿循环在核能领域的应用研究,E-mail: wupan2015@mail.xjtu.edu.cn

  • 中图分类号: TL48

Assessment of No-Core-Melt Concept for Pressure Tube Supercritical Water Cooled Reactors under Extreme Accidents

  • 摘要: 在自主研发的事故分析程序SCTRAN的基础上,开发并验证了二维导热模型和辐射换热模型,并将改进后的SCTRAN应用于加拿大压力管式超临界水堆在失水事故(LOCA)叠加丧失紧急堆芯冷却系统(LOECC)事故中的堆芯安全评估,并对燃料棒到慢化剂之间的传热效率以及关键的影响因素进行了评估。计算结果表明,在LOCA叠加LOECC工况下,燃料棒到燃料通道的辐射换热和燃料棒到蒸汽的自然对流换热能够有效导出反应堆的衰变余热,最高功率的燃料组件内、外圈燃料棒的最高包壳温度分别为1278℃和1192℃,均低于不锈钢包壳的熔化温度,因此整个事故过程中不会发生堆芯熔化。

     

  • 图  1  PT-SCWR堆芯结构及燃料组件示意图

    Figure  1.  Diagram of Core Structure and fuel Assembly of PT-SCWR

    图  2  慢化剂冷却系统简图

    Figure  2.  Diagram of Moderator Cooling System

    图  3  二维导热热构件的节点划分

    Figure  3.  Node Division of 2D Heat Conduction Components

    图  4  一个表面的辐射能量收支

    Figure  4.  Radiation Energy Budget on a Surface

    图  5  PT-SCWR燃料组件节块划分

    S1—内部衬管节块;S2~S5—内圈燃料棒节块;S6~S9—外圈燃料棒节块;S10—外部衬管节块

    Figure  5.  Node Division of Fuel Assembly of PT-SCWR

    图  6  SCTRAN和CATHENA计算表面温度对比

    2%、3%、4%—额定功率的2%、3%、4%

    Figure  6.  Comparison of Surface Temperature Calculations by SCTRAN and CATHENA

    图  7  事故发生前50 s最高功率通道的包壳温度、功率和冷却剂流量变化

    Figure  7.  Changes of Cladding Temperature, Power and Coolant Flow of the Channel at Maximum Power 50 Seconds before the Accident

    图  8  最高功率通道内各表面的包壳温度变化

    Figure  8.  Change of Cladding Temperature of Each Surface in the Channel at Maximum Power

    表  1  PT-SCWR的主要系统参数

    Table  1.   Main System Parameters of PT-SCWR

    参数名参数值
    堆芯压力/MPa26
    热功率/电功率/MW2500/1200
    热效率/%48
    进口/出口冷却剂温度/℃350/625
    燃料通道数量336
    燃料通道内的燃料棒数量64
    中子谱/反应堆类型热谱/压力管型
    冷却剂轻水
    慢化剂重水
    主冷却剂流量/(kg·s−1)1254
    活性堆芯高度/m5.0
    包壳材料不锈钢
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    表  2  PT-SCWR的燃料组件尺寸及材料

    Table  2.   Geomety and Materials of Fuel Assembly of PT-SCWR

    部件参数数值/mm材料
    中心通道 内径 94 不锈钢SS-310
    厚度 1
    内部衬管 内径 144 不锈钢SS-310
    厚度 0.5
    绝热层 厚度 5.5 氧化钇稳定氧化锆(YSZ)
    外部衬管 厚度 0.5 不锈钢SS-310
    压力管 厚度 12 锆合金
    外径 181
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-08-24
  • 修回日期:  2021-04-21
  • 网络出版日期:  2021-09-30
  • 刊出日期:  2021-09-30

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