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熔融物堆内滞留策略分析程序CISER2.0模型解析

刘丽莉 张明 邓坚 余红星 陈亮 许幼幼 罗跃健

刘丽莉, 张明, 邓坚, 余红星, 陈亮, 许幼幼, 罗跃健. 熔融物堆内滞留策略分析程序CISER2.0模型解析[J]. 核动力工程, 2021, 42(S2): 119-123. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0119
引用本文: 刘丽莉, 张明, 邓坚, 余红星, 陈亮, 许幼幼, 罗跃健. 熔融物堆内滞留策略分析程序CISER2.0模型解析[J]. 核动力工程, 2021, 42(S2): 119-123. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0119
Liu Lili, Zhang Ming, Deng Jian, Yu Hongxing, Chen Liang, Xu Youyou, Luo Yuejian. Analysis of the Models in CISER2.0 Code[J]. Nuclear Power Engineering, 2021, 42(S2): 119-123. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0119
Citation: Liu Lili, Zhang Ming, Deng Jian, Yu Hongxing, Chen Liang, Xu Youyou, Luo Yuejian. Analysis of the Models in CISER2.0 Code[J]. Nuclear Power Engineering, 2021, 42(S2): 119-123. doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0119

熔融物堆内滞留策略分析程序CISER2.0模型解析

doi: 10.13832/j.jnpe.2021.S2.0119
基金项目: 国家重点研发计划课题(2018YFB1900100)
详细信息
    作者简介:

    刘丽莉(1983—),女,博士,现从事反应堆热工水力与安全分析工作,E-mail: winforce1982@126.com

  • 中图分类号: TL364

Analysis of the Models in CISER2.0 Code

  • 摘要: 首先对熔融物堆内滞留策略有效性分析程序CISER2.0的模型进行了解析。CISER2.0程序包含4个3层熔融池模型:Esmaili & Khatib-Rahbar模型、Seiler模型、Salay & Fichot模型以及自主开发模型。对比发现,相比Esmaili & Khatib-Rahbar模型,Seiler模型更为保守;而Salay & Fichot模型虽然在计算氧化物层和重金属层成分时是基于热力学理论,但在确定轻金属层成分时采用的是用户假设的方法,且认为轻金属层是在熔融池顶部自动形成的;自主研发熔融池结构模型基于事故进程计算熔融池的结构,相对Salay & Fichot模型可自动计算轻金属层成分。本文以1000 MW先进反应堆为对象,基于程序中不同的熔融池分层模型,计算了主管道冷段小破口事故后熔融物在下腔室形成的熔融池的形态。但由于本研究对象的熔融物中的不锈钢含量太少,未能形成满足Seiler模型的三层结构。另外,本文还根据计算得到的三层熔融池结构给出了压力容器外壁面的热流密度分布。结果发现,各熔融池对应层中的熔融物成分的差异导致了压力容器外侧的热流密度分布的不同。即使在将Esmaili & Khatib-Rahbar模型和Salay & Fichot模型的对应层厚度设置成基本一致的情况下,两者的热流密度分布的差异也较大。同时,与前三种模型不同,自主研发模型还给出了熔融物跌落下腔室过程中压力容器外壁面的瞬态热流密度。

     

  • 图  1  CISER2.0程序自主研发模型计算流程图

    Figure  1.  Calculation Flowchart of the Self-Developed Model in CISER2.0 Code

    图  2  下腔室熔融物质量及高度

    Figure  2.  Mass and Height of Melt in Lower Chamber

    图  3  压力容器外壁面热流密度对比(EKR模型和SFL模型)   

    Figure  3.  Comparison of Heat Flux on Outer Wall of Pressure Vessel (EKR Model and SFL Model)

    图  4  瞬态热流密度(自主研发模型)

    Figure  4.  Transient Heat Flux (Self-developed Model)

    表  1  关键事故进程

    Table  1.   Key Accident Process

    时间进程
    10 sSLOCA事故发生
    0.92 h堆芯开始裸露
    1.21 h堆芯出口气体温度超过923.15 K
    1.33 h安注箱投入
    1.57 h安注箱干涸
    3.82 h堆芯熔融物开始迁移到下腔室
    7.30 h堆芯熔融物完全跌落到下腔室
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    表  2  关键时间点熔融物积累信息

    Table  2.   Melt Accumulation at Critical Time

    时间/h熔融物质量/t
    UO2ZrZrO2SS
    3.825 5.680 4.150 3.946 3.064
    3.839 14.880 4.666 4.476 3.092
    5.495 70.407 16.458 8.215 7.874
    5.637 82.177 16.777 8.265 23.463
    5.651 90.966 16.777 8.276 26.638
    7.460 92.252 16.777 8.276 27.942
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    表  3  EKR模型三层熔融池结构计算值

    Table  3.   Structure of Three-Layer Melting Pool Calculated by EKR Model   

    成分熔融物质量/t
    轻金属层氧化物层重金属层
    UO2 0 78.4 0
    ZrO2 0 14.6 0
    U 0 0 12.2
    Zr 6.6 0 5.2
    SS 27.9 0 0
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    表  4  SF模型三层熔融池结构计算值

    Table  4.   Structure of Three-Layer Melting Pool Calculated by SF Model

    成分熔融物质量/t
    轻金属层氧化物层重金属层
    UO2 0 84.4 1.0
    ZrO2 0 6.4 0.8
    U 0 0 6.1
    Zr 13.7 3.6 0.8
    SS 19.6 0.6 1.8
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    表  5  自主研发模型三层熔融池结构计算值

    Table  5.   Structure of Three-Layer Melting Pool Calculated by Self-Developed Model

    时间/h熔融池内
    热量/MW
    成分熔融物质量/t
    轻金属层氧化物层重金属层
    5.637
    18.8 UO2 0.9 64.1 1.3
    ZrO2 0 23.5 0
    U 5.8 0 8.1
    Zr 2.1 0 3.4
    SS 14.4 1.6 7.5
    5.651
    18.7 UO2 1.3 68.7 1.3
    ZrO2 0 22. 7 0
    U 8.6 0 8.1
    Zr 2.7 0 3.4
    SS 17.8 1.5 7.5
    7.460
    17.6 UO2 1.4 67.5 1.3
    ZrO2 0 22.1 0
    U 9. 6 0 8.1
    Zr 3.0 0 3.4
    SS 19.1 1.4 7.5
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-07-19
  • 录用日期:  2021-12-07
  • 修回日期:  2021-10-29
  • 刊出日期:  2021-12-29

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