第八章 三道屏障的完整性(十二次课)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,核科学与技术学院,College of Nuclear Science and Technology,核安全基础,核动力仿真研究中心,第八章 三道屏障的完整性,8.1,燃料棒的完整性,8.2,一回路压力边界的完整性,8.3,安全壳的完整性,包容,8.1,燃料棒的完整性,燃料棒包壳破坏的,3,种可能,:,1,燃料芯块熔化：,t2260(,、,),2,沸腾危机：导致锆水反应,3,芯块与包壳间的相互作用：主要是燃料芯块与包壳的机械作用,思考：燃料元件选择碟形的,复杂,几何形状原因？,锆水反应、包壳氧化,氧化侵蚀、氧化壳支撑、共晶反应,表面干涸,H,2,燃料元件,熔化：在瞬态或,LOCA,中导致冷却剂装量的损失，堆芯裸露后，燃料中的衰变热将引起燃料元件温度上升。,沸腾危机：由于燃料棒与蒸汽之间的传热性能较差，此时燃料元件温度上升较快；,机械作用：如果主系统压力较低，由于燃料棒内气体的压力上升会导致,包壳肿胀,。,锆水反应：燃料温度继续上升并超过,1300k,，则锆合金包壳开始与水或水蒸气,氧化反应,包壳肿胀,元件,/,包壳,包壳肿胀和破裂,包壳氧化和过热,氧化速度的增强（增强,2.6,倍）,包壳直径肿胀,1.3,倍,破裂和内层面积的加入,流道的,变形,对流动的影响,变形原理,内外应力驱动引起塑性变形,内部裂变气体（燃料棒内气体的压力上升导致包壳肿胀）,高温包壳变形,1220K,燃料棒包壳变形,包壳,后果,氧化过程,特点,放热反应,产生氢气,蒸汽减少,支撑材料（如包壳）的厚度、强度变化,Zr,+H,2,O,蒸气,ZrO,2,+H,2,+,热量,8.2,一回路压力边界的完整性,压力边界：反应堆压力容器内部构件以,及与之相连的一回路管系。,工况,：,调节系统使稳压器压力保持在额定值附近。,工况,：,稳压器不满水，以免损坏阀门阻碍其回座；,避免稳压器卸压箱膜片破裂；,一回路中任何点的压力不得超过设计压力。,工况,和,：,保持回路完整；一回路最大压头部位（主泵,出口）的压力不得超过设计压力的,1.1,倍。,8.2,一回路压力边界的完整性,影响压力容器完整性的因素,稳态载荷,作用下，过度塑性变形，包括失稳和屈曲；,疲劳：材料受,交变载荷,作用，会产生累积损伤，进而出现表面裂纹，扩展，导致断裂。,脆性断裂：可能从一些初始的缺陷出开始，,毫无征兆,的发生裂缝的快速传播而导致破坏。,主回路管道,特点：,1.,不承受强烈的中子辐照，易于检测和维修,2.,管道的焊接和检验多在现场进行。,规范：美国,ASME,标准,锅炉和压力容器规范,核动力装置承压部件,一回路泄露率不得超过以下数值：,定量泄露率小于,2300L/h,非定量泄露率小于,230L/h,每一台蒸汽发生器传热管泄露小于,44L/h,正常运行时一回路压力边界完整性的监控,大亚湾,8.3,安全壳的完整性,：近期安全壳的内压不超过,5bars,：远期限制安全壳的热应力,：事故热负载及时导出（贮能、核瞬变能、衰变能、化,学能、与厂址有关的能量）,：安全壳能抵御假想的设计基准事故,：事故工况下的泄漏率低于,0.1%,思考：鉴于安全的重要，为什么不再,提高一些安全壳的承压设计值？,安全壳在,0.06bar,时,:,总泄露不能超过,10Nm,3,/h,LOCA,事故中：,VOL,0.3%/day,正常运行：,1.1bar,安全壳的设计规范,大亚湾,讨论：,三里岛事故中的三道屏障完整性,1979,年,3,月,28,日在美国滨州首府哈里斯堡东南,16,公里处，发生了美国商用核电历史上最严重的事故,三哩岛事故！,汽轮机冷凝水给水泵故障,控制棒插入堆内，功率降低,三台备用泵给蒸汽发生器补水，由于阀门误关闭，未能实现,蒸汽发生器烧干！,一次侧压力升高，稳压器安全阀打开,稳压器安全泄压阀未能回落，冷却剂继续流出,高压注入系统在运行两分钟后被操作人员减小了流量,由于蒸汽含量增加，主泵震动，操作员关闭了主泵,三哩岛事故后果,无人员伤亡；,3,人受到略高于半年的容许剂量的辐照；,公众所受剂量不到,1,年天然本底辐照的,1%,；,反应堆已关闭，放射性燃料已清除并处理；,相临反应堆仍在运行，预计到,2014,年退役。,THE END,