[發明專利]裝備堆芯捕集器的核電廠的堆芯注水評價方法

有效

• 申請號: 201710009664.8
• 申請日: 2017-01-06
• 公開（公告）號: CN106651217B
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 孔翔程;黃代順;鄧堅;向清安;陳彬;劉麗莉;鄒志強
• 申請（專利權）人: 中國核動力研究設計院
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/06;G21C15/18;G21C17/022;G21D3/06
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 馮龍

本發明公開了裝備堆芯捕集器的核電廠的堆芯注水評價方法，包括以下步驟：S1、將壓力容器內堆芯熔化過程簡化為三個階段；S2、結合具體的堆芯熔化進程，注水評價方法包括以下子步驟：S21、監測壓力容器內堆芯熔融物重定位的過程，根據儀表監測數據判斷堆芯熔化的狀態，結合具體的堆芯狀態分析確定堆芯注水對策；S22、監測堆芯注水的冷卻效果，進一步調整堆芯注水對策；S23、監測到壓力容器下封頭熔穿，中止注水；S24、監測壓力容器熔穿的規模和持續時間，根據堆芯熔融物的實際位置和狀態實施堆芯注水。本發明的有益效果是：在不同的事故階段給出不同的注水對策，根據冷卻效果控制注水流量避免蒸汽爆炸，同時合理利用資源。

技術領域

本發明涉及核電廠嚴重事故管理技術領域，具體地，涉及裝備堆芯捕集器的核電廠的堆芯注水評價方法。

背景技術

嚴重事故后堆芯損壞、融化并重定位至壓力容器下封頭，堆芯熔融物可能熔穿壓力容器下封頭，壓力容器的熔穿失效將導致諸多不利后果，例如，難以維持堆芯熔融物的持續冷卻，放射性裂變產物完全擴散至安全殼內，威脅安全殼完整性，等等。因此，某些先進核電廠在壓力容器下設置堆芯捕集器，壓力容器下封頭熔穿后墜落堆芯捕集器，繼續實施熔融物冷卻。

通常壓力容器熔穿后向堆芯捕集器注水。在堆芯捕集器上方設置溫度監測儀表如熱電偶，監測壓力容器失效后的熔融物流出。在壓力容器內或壓力容器外注水冷卻堆芯熔融物必須考慮蒸汽爆炸的問題。為避免蒸汽爆炸，通常不會在監測到熔融物流出后立刻向熔融物的表面注水冷卻。有的捕集器設計形同坩堝，坩堝內設置犧牲材料，經過一定時間的反應后犧牲材料將翻轉至熔融物上方，緩解蒸汽爆炸；有的捕集器設計將熔融物引流至擴展池，在熔融物面積充分擴展的狀態下注水冷卻，緩解蒸汽爆炸的不利影響。

通常在壓力容器熔穿后不再考慮向壓力容器注水，甚至在某些裝備捕集器的電廠的規程導則中，壓力容器熔穿前就終止向堆芯注水，其原因一方面在于蒸汽爆炸，另一方面，熔融物在壓力容器內重定位后存在注水冷卻的不確定性，成功向壓力容器注水不能保證壓力容器一定不失效。

但是，在壓力容器熔穿前和熔穿后，向壓力容器注水仍然存在積極意義，例如，美國三哩島事故是核電歷史上已發生的壓水堆嚴重事故，堆芯損壞后大約20噸熔融物墜落壓力容器下封頭，恢復壓力容器注水后堆芯熔化過程終止，基本維持了壓力容器完整性，沒有熔融物流出壓力容器外。因此，過早終止壓力容器注水是不可取的。

堆外核測系統在壓力容器外測量中子通量的溢出，電廠啟動和功率運行時，監測電廠的反應性變化、功率變化、功率偏移等等，該系統不是專門針對嚴重事故設計的。發生嚴重事故后堆芯熔融物的重定位將引起壓力容器外中子通量數據的變化。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種裝備堆芯捕集器的核電廠的堆芯注水評價方法，該評價方法在不同的事故階段給出不同的注水對策，根據冷卻效果控制注水流量避免蒸汽爆炸，并能夠合理利用資源。

發明人經調研發現，壓力容器熔穿后，不一定100％熔融物迅速墜落捕集器，事實上，下封頭鉸鏈式大規模失效的發生概率是很低的。更大的可能是小規模局部失效，在熔塞處、下封頭焊縫處、或者熱流密度最集中處發生局部熔穿，熔融物墜落下封頭是一個緩慢的過程，這個過程隨時都有可能中止，而中止時很可能還有部分熔融物滯留在壓力容器內，因此，有必要向壓力容器內注水，繼續冷卻滯留的熔融物。

并且發明人認為堆外核測系統是可以應用于輔助評價注水方法的，堆外核測系統在壓力容器外測量中子通量的溢出，電廠啟動和功率運行時，監測電廠的反應性變化、功率變化、功率偏移等等，該系統不是專門針對嚴重事故設計的，但是嚴重事故狀態下應利用一切可以利用的設備和儀表。堆芯熔融物的重定位將引起壓力容器外中子通量數據的變化，通過分析堆外核測系統的數據變化可以大致推知堆芯熔融物的重定位過程。

基于以上，本發明解決上述問題所采用的技術方案是：

裝備堆芯捕集器的核電廠的堆芯注水評價方法，包括以下步驟：