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基于PSA的压水堆LBLOCA不确定性分析

邓坚 熊青文 苟军利 刘余 鲍辉 沈丹红 周佳樾

邓坚, 熊青文, 苟军利, 刘余, 鲍辉, 沈丹红, 周佳樾. 基于PSA的压水堆LBLOCA不确定性分析[J]. 核动力工程, 2022, 43(5): 188-194. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0188
引用本文: 邓坚, 熊青文, 苟军利, 刘余, 鲍辉, 沈丹红, 周佳樾. 基于PSA的压水堆LBLOCA不确定性分析[J]. 核动力工程, 2022, 43(5): 188-194. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0188
Deng Jian, Xiong Qingwen, Gou Junli, Liu Yu, Bao Hui, Shen Danhong, Zhou Jiayue. PSA-Based Uncertainty Analysis of Pressurized Water Reactor LBLOCA[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(5): 188-194. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0188
Citation: Deng Jian, Xiong Qingwen, Gou Junli, Liu Yu, Bao Hui, Shen Danhong, Zhou Jiayue. PSA-Based Uncertainty Analysis of Pressurized Water Reactor LBLOCA[J]. Nuclear Power Engineering, 2022, 43(5): 188-194. doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0188

基于PSA的压水堆LBLOCA不确定性分析

doi: 10.13832/j.jnpe.2022.05.0188
详细信息
    作者简介:

    邓 坚(1981—),男,研究员级高级工程师,博士,现从事核安全技术和核反应堆设计研究,E-mail: dengjian_npic@163.com

    通讯作者:

    熊青文,E-mail: qingwenxiong@foxmail.com

  • 中图分类号: TL364

PSA-Based Uncertainty Analysis of Pressurized Water Reactor LBLOCA

  • 摘要: 为了结合确定论与概率论分析开展更加真实的核反应堆事故工况安全分析,提出了一种结合概率安全分析(PSA)和最佳估算加不确定性(BEPU)分析的方法,并以典型三环路压水堆冷管段双端断裂大破口失水事故(LBLOCA)的极限事故为对象,首先基于PSA开展了应急堆芯冷却系统的事故失效分析,而后结合BEPU分析评估了事件树中各事故序列的包壳峰值温度(PCT)分布及条件堆芯损坏概率(CCDP),最终确定了压水堆在该事故工况中的堆芯损坏频率(CDF)。分析结果表明,压水堆在冷管段双端断裂工况中应急堆芯冷却系统能够保证反应堆的安全,且一列低压安注系统足以排出堆芯余热及保证反应堆安全。

     

  • 图  1  BEPU与PSA结合框架示意图

    PIRT—现象识别排序表

    Figure  1.  Schematic Diagram of Frame Combining BEPU and PSA

    图  2  ECCS事件树分析

    F—失效;S—有效;CD—堆芯损坏;HPIS—高压安注系统; LPIS—低压安注系统;ACC—安注箱

    Figure  2.  Event Tree Analysis of ECCS

    图  3  序列1 BEPU分析结果

    Figure  3.  BEPU Analysis Results of Sequence 1

    图  4  序列2 BEPU分析结果

    Figure  4.  BEPU Analysis Results of Sequence 2

    图  5  序列3 BEPU分析结果

    Figure  5.  BEPU Analysis Results of Sequence 3

    图  6  序列4 BEPU分析结果

    Figure  6.  BEPU Analysis Results of Sequence 4

    图  7  序列5 BEPU分析结果

    Figure  7.  BEPU Analysis Results of Sequence 5

    图  8  序列6 BEPU分析结果

    Figure  8.  BEPU Analysis Results of Sequence 6

    图  9  序列7 BEPU分析结果

    Figure  9.  BEPU Analysis Results of Sequence 7

    图  10  序列8 BEPU分析结果

    Figure  10.  BEPU Analysis Results of Sequence 8

    图  11  序列9 BEPU分析结果

    Figure  11.  BEPU Analysis Results of Sequence 9

    图  12  序列10 BEPU分析结果

    Figure  12.  BEPU Analysis Results of Sequence 10

    表  1  LBLOCA工况输入参数

    Table  1.   Input Parameters of LBLOCA Condition

    参数区间分布
    衰变功率修正系数 (0.92, 1.08) 正态
    气隙等效尺寸修正系数 (0.8, 1.2) 正态
    UO2体积热容修正系数 (0.98, 1.02) 正态
    UO2热导率修正系数 (0.9, 1.1) 正态
    初始功率/MW (2837.1, 2952.9) 正态
    热棒径向峰值因子修正系数 (0.95, 1.05) 正态
    热棒轴向峰值因子修正系数 (0.95, 1.05) 正态
    上封头初始温度/K (565.94, 575.94) 均匀
    完整回路冷段温度/K (563.94, 567.94) 正态
    完整回路热段温度/K (598.36, 602.36) 正态
    破口回路冷段温度/K (563.94, 567.94) 正态
    破口回路热段温度/K (598.36, 602.36) 正态
    破口背压修正系数 (0.85, 1.15) 均匀
    稳压器初始液位/m (6.9, 7.1) 正态
    稳压器初始压力/MPa (15.4, 15.6) 正态
    稳压器波动管形阻修正系数 (0.5, 2.0) 对数正态
    主泵扬程两相修正因子 (0.9, 1.1) 正态
    主泵转矩两相修正因子 (0.9, 1.1) 正态
    主泵形阻压降修正系数 (0.5, 2.0) 对数正态
    安注箱初始压力/MPa (4.33, 4.73) 正态
    安注箱管线形阻系数修正系数 (0.5, 2.0) 对数正态
    安注箱初始水温/K (313.15, 333.15) 正态
    包壳氧化Cathcart-Pawel模型精度 (0.61, 1.16) 正态
    临界热流密度查询表模型精度 (0.77, 1.63) 正态
    膜态沸腾液相换热模型精度 (0.59, 2.06) 对数正态
    膜态沸腾气相换热模型精度 (0.44, 1.92) 对数正态
    再淹没膜态沸腾液相换热模型精度 (1.02, 1.90) 对数正态
    再淹没膜态沸腾气相换热模型精度 (1.32, 2.58) 对数正态
    两相界面阻力模型精度 (0.48, 2.82) 对数正态
    液滴夹带份额修正系数 (0.71, 1.60) 正态
    相界面冷凝换热模型精度 (0.53, 1.92) 正态
    临界流Henry-Fauske模型精度 (0.76, 1.26) 正态
    CCFL模型气相截距修正系数 (0.9, 1.1) 均匀
    上腔室形阻系数修正系数 (0.5, 2.0) 对数正态
    堆芯形阻系数修正系数 (0.8, 1.2) 均匀
    旁流通道壁面粗糙度修正系数 (0.5, 2.0) 对数正态
    堆芯水力学直径修正系数 (0.98, 1.02) 正态
    燃料棒气隙初始压力/MPa (6.2, 6.4) 正态
    下降段水力学直径修正系数 (0.98, 1.02) 正态
    下降段管道壁面粗糙度修正系数 (0.5, 2.0) 对数正态
    完整回路冷管壁粗糙度修正系数 (0.5, 2.0) 对数正态
    热段水力学直径修正系数 (0.98, 1.02) 正态
    破口回路冷管壁粗糙度修正系数 (0.5, 2.0) 对数正态
    蒸汽发生器管道堵塞率 (0, 5%) 正态
    蒸汽发生器形阻系数修正系数 (0.8, 1.2) 均匀
    安注信号触发压力/MPa (11.76, 11.92) 正态
    低压安注水温/K (313.15, 333.15) 正态
    下载: 导出CSV

    表  2  LBLOCA工况PSA+BEPU分析结果综合

    Table  2.   Results of PSA+BEPU Analysis for LBLOCA Condition

    序列安注系统可用性概率BEPU计算PCT95%置信上限/KBEPU计算PCT最大值/K
    12高压+3中压(1列破口)+2低压0.97932201245.231279.52
    22高压+3中压(1列破口)+1低压0.01683241249.361295.32
    32高压+3中压(1列破口)+0低压0.0000998FF
    42高压+2中压(1列破口)+2低压0.00031501262.141301.25
    52高压+2中压(0列破口)+2低压0.00047201259.131310.32
    61高压+3中压(1列破口)+2低压0.00192311244.151296.64
    71高压+3中压(1列破口)+1低压0.00007011251.261291.20
    80高压+3中压(1列破口)+2低压0.00029501246.431293.19
    90高压+3中压(1列破口)+1低压0.00002911253.111305.19
    100高压+3中压(1列破口)+0低压0.0004092FF
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-09-07
  • 录用日期:  2022-02-14
  • 修回日期:  2022-01-18
  • 刊出日期:  2022-10-12

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