[發明專利]壓水堆核電廠嚴重事故分析方法

有效

• 申請號: 201710554627.5
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN107451398B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 蘇光輝;張亞培;田文喜;余紅星;秋穗正
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 何會俠

壓水堆核電廠嚴重事故分析方法，1、進行嚴重事故早期堆芯行為特性及燃料組件應力?應變特性計算；2、進行堆芯熔化計算；3、進行堆芯碎片床特性計算；4、進行壓力容器下封頭內熔融物構型分析計算，首先利用龍格庫塔法計算熔融物與周圍物質的傳熱量，接著計算熔融物在冷卻對流過程中釋放到堆芯的蒸汽流量，然后計算熔融物顆粒與周圍環境間的質量和能量交換，最后根據硬殼內部溫度計算來自碎片硬殼的熱流量；通過對大型壓水堆嚴重事故機理及事故序列的分析，提出適合于我國壓水堆的嚴重事故管理策略和緩解措施，為我國核電站嚴重事故安全策略的制定提供技術支持。

技術領域

本發明屬于反應堆嚴重事故現象計算領域，具體涉及壓水堆核電廠嚴重事故分析方法。

背景技術

核電廠嚴重事故可能帶來大量的放射性物質泄漏，從而造成極大的經濟損失和惡劣的社會后果，人類和平利用核能的道路上曾發生過三次比較嚴重的核電站事故：即美國的三哩島事故(1979年)、前蘇聯的切爾諾貝利事故(1986年)和日本福島核電站事故(2011年)。核事故將會對本世紀以來全球范圍內的核電復蘇抹上一層濃重的陰影。

近幾年我國核電發展迅速，為了改變我國現有的能源結構，增強能源安全性、緩解對環境的壓力、實現減排目標，國家制定了龐大的核電中長期發展規劃。在我國核電快速發展時日本福島核事故對我國核電安全性敲響了警鐘。事故發生后，我國政府高度重視我國核電的安全問題，并明確提出了‘要對當前在役的核電廠進行安全評估’和‘要在確保安全的前提下積極發展我國核電事業’，這表明我國政府對核安全的高度重視和加強核電站嚴重事故研究及評估的重要性和必要性。

最近幾年，國內在嚴重事故研究方面開始投入較多的人力和物力，并取得了很多研究成果，但是與核工業發達國家相比，我國對嚴重事故的研究相對不足。相對于國際上的這些較為成熟的大型商業軟件，我國在嚴重事故程序分析開發方面缺少成熟的相關的研究。目前我國尚沒有具有自主知識產權的大型先進壓水堆嚴重事故綜合分析軟件，嚴重事故綜合分析平臺的建設，難度高、耗資大。而開發大型先進壓水堆嚴重事故綜合分析平臺對我國核電安全分析有著重要的意義，具有自主知識產權的嚴重事故綜合分析平臺可以用于我國大型壓水堆核電站嚴重事故分析和評審，同時開發嚴重事故相關的分析軟件，對嚴重事故機理分析、事故仿真和預測、事故防范演練、以及事故預防措施研究和事故后緩解措施管理都有重要作用。

發明內容

為解決上述問題，本發明在已經積累的相當的知識、經驗和吸收國際上近30年嚴重事故最新研究成果的基礎上，通過整合現有的資源和人員力量，同時基于現有嚴重事故分析程序中的成熟模型，開發出壓水堆核電廠嚴重事故分析方法，分析嚴重事故早期堆芯行為，堆芯過熱氧化熔化過程等堆內復雜的物理化學過程，堆芯形成碎片床的過程，及壓力容器內熔融物行為分析。

為了到達上述目的，本發明采用如下技術方案：

壓水堆核電廠嚴重事故分析方法，包括如下步驟：

步驟1：進行嚴重事故早期堆芯行為特性及燃料組件應力-應變特性計算，計算得到各堆芯節點的分布溫度、堆芯包殼氧化量、氫氣產生質量以及燃料包殼應力應變的變化率，早期堆芯行為特性及燃料組件應力-應變特性計算具體包含以下內容：

1)讀取所有事故相態中堆芯的熱工水力參數和響應信息；

2)對計算堆芯進行幾何建模：根據計算需求對計算區域進行剖分，給出了一個7×13的堆芯節點劃分，有三個非燃料層：兩個在底部，代表堆芯支撐板和下部固定板以及下部氣體腔室；一個在頂部，代表上部氣體腔室和上部固定板；其他的層軸向長度相同，代表堆芯活性區；根據計算需求對計算區域進行剖分，在每一個節點內生成初始狀態參數，對每個計算子區域的材料中的各狀態進行賦初值；

3)基于2)所得到的初始狀態參數和各材料的狀態信息，利用龍格庫塔法進行計算得到堆芯各節點的溫度分布T_N，所述的堆芯各節點溫度分布T_N的計算如公式(1)：