[Đồ án] Mô phỏng sự cố Loca
MÔ PHỎNG SỰ CỐ LOCA TRONG THỰC NGHIỆM ROSA/LSTF TEST 1.1 SỬ DỤNG CHƢƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN THỦY NHIỆT CATHARE 2.0 TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KỸ THUẬT HẠT NHÂN VÀ VẬT LÝ MÔI TRƢỜNG Đồ án tốt nghiệp Sinh viên thực hiện: Đỗ Ngọc Điệp Ngƣời hƣớng dẫn: ThS. Lƣu Nam Hải Nội dung 2 1. Mở đầu. 2. Nội dung chính Tổng quan lò phản ứng PWR và sự cố LOCA. Thực nghiệm ROSA/LSTF Test 1.1. Chương trình tính toán thủy nhiệt CATHARE 2.0 Phân tích kết quả 3. Kết luận và kiến nghị. Nghiên cứu và học hỏi về công nghệ lò phản ứng hạt nhân là thiết yếu trong thời kỳ chuẩn bị cho việc xây nhà máy điện hạt nhân vào năm 2014 của Việt Nam. Các vấn đề an toàn, sự cố trong vận hành lò phản ứng hạt nhân đóng vai trò quan trọng hàng đầu. Tai nạn LOCA là điển hình. Mục đích nghiên cứu: Tìm hiểu các đặc trưng chuyển tiếp và các hiện tượng vật lý, tham số thủy nhiệt trong sự cố mất nước tải nhiệt của lò phản ứng nước áp lực với sự có mặt của hệ thống ECCS. Sử dụng chương trình tính toán thủy nhiệt trong mô phỏng và tính toán an toàn đối với sự cố mất nước tải nhiệt. Mở đầu 3 Nội dung chính LSTF ROSA CATHARE 2.0 Kết quả PWR LOCA Tổng quan lò phản ứng PWR và sự cố LOCA. Thực nghiệm ROSA/LSTF Test 1.1. Chương trình tính toán thủy nhiệt CATHARE 2.0 Phân tích kết quả PWR = Pressurized Water Reactor = Lò nƣớc áp lực 5 Hình 1. Lò phản ứng hạt nhân PWR Tổng quan lò phản ứng PWR và sự cố LOCA (1/3) 6 Mất một lƣợng nƣớc tải nhiệt của lò phản ứng Suy giảm khả năng tải nhiệt Làm tăng phản ứng oxi hóa kim loại – nƣớc - Phá hủy lớp vỏ thanh nhiên liệu - Nóng chảy nhiên liệu Nhiệt độ lớp vỏ thanh nhiên liệu tăng Khôi phục khả năng tải nhiệt vùng hoạt ECCS LOCA Loss of coolant accident (Sự cố mất chất tải nhiệt) = Tổng quan lò phản ứng PWR và sự cố LOCA (2/3) 7 ECCS (Hệ thống làm mát vùng hoạt khẩn cấp) HPIS: Hệ thống bơm an toàn áp suất cao: khoảng P=8.6 – 13 MPa LPIS: Hệ thống bơm an toàn áp suất thấp: khoảng P=1,2MPa ACC: Bình nước dự trữ: P=1,38 - 4,14 MPa - Hệ thống cấp nƣớc phụ. - Các van an toàn của bình điều áp. - Các van trên các đƣờng ống của vòng sơ cấp và thứ cấp. Hình 2 Hệ thống ECCS Tổng quan lò phản ứng PWR và sự cố LOCA (3/3) LSTF ROSA Nội dung chính PWR LOCA LSTF ROSA CATHARE 2.0 Kết quả Tổng quan lò phản ứng PWR và sự cố LOCA. Thực nghiệm ROSA/LSTF Test 1.1 Chương trình tính toán thủy nhiệt CATHARE 2.0 Phân tích kết quả 9 Chương trình thực nghiệm khảo sát sự cố có thể xảy ra cho một lò phản ứng hạt nhân. Sự cố diễn biến theo kịch bản định trước. Mục đích Test 1.1: - Nhằm khảo sát các tham số thủy nhiệt khi diễn ra sự cố LOCA với sự có mặt của hệ thống ECCS - Sử dụng số liệu thu được để đánh giá một số các chương trình mô phỏng thủy nhiệt trên hệ máy tính như CATHARE, RELAP… ROSA = Rig Of Safety Assessment = Thực nghiệm đánh giá an toàn Thực nghiệm ROSA/LSTF Test 1.1 (1/2) LSTF = Large Scale Test Facility = Cơ sở thử nghiệm quy mô lớn 10 Thể tích khối tương đương với 1/48 thể tích một PWR thực. Hai vòng tải nhiệt sơ cấp. Chiều cao của hệ thống tương đương trong một PWR thực. Sử dụng nguồn điện phát nhiệt. Hình 3 Mô hình lò PWR trong LSTF Thực nghiệm ROSA/LSTF Test 1.1 (2/2) [...]... số của chương trình tạo ra: sai số hình học và sai số thống kê – Sai số do các giá trị sử dụng trong mô phỏng được tính toán trước và được lấy trong thực nghiệm • Trong giới hạn của đồ án tốt nghiệp, giả định các sự kiện trong một sự cố LOCA là còn đơn lẻ Trên thực tế, sự cố LOCA xảy ra kèm theo nhiều sự kiện khác, phức tạp và bất lợi nhiều hơn Điều này mở ra các hướng nghiên cứu tiếp theo, hoàn thiện... khắc phục hậu quả đó là ECCS Việc phân tích sự ảnh hưởng và tác động của ECCS tới các quá trình thủy nhiệt trong lò phản ứng khi có sự cố là cần thiết để có thể cải tiến, hoàn thiện tính đảm bảo an toàn lò phản ứng của ECCS • Qua mô phỏng bài toán ROSA TEST 1.1, từ các tham số thủy nhiệt thu được có thể nhận định sự biến đổi các hiện tượng thủy nhiệt trong sự cố LOCA với các mặt ảnh hưởng từ ECCS tới hệ... Điều tra các sự cố và điều hành nhà máy điện hạt nhân Cung cấp các tính toán với thời gian thực 12 Chƣơng trình tính toán thủy nhiệt CATHARE2.0 (2/2) Chương trình dựa trên mô hình 2 chất lỏng với 6 phương trình cân bằng năng, động, khối lượng; 1 đến 4 phương trình vận chuyển cho các khí không ngưng tụ Các yếu tố trong lò phản ứng được mô phỏng bởi các mô- đun 0-D, 1-D, các mô- đun phụ mô tả các điều... và ảnh hưởng của ECCS theo từng giai đoạn áp suất và diễn biến 22 Kết luận và kiến nghị (2/2) • Kết quả mô phỏng bằng CATHARE tương đối phù hợp với kết quả thực nghiệm Điều này khẳng định khả năng mô phỏng của CATHARE đối với các hiện tượng thủy nhiệt trong sự cố làm mất chất tải nhiệt vùng hoạt (LOCAs) và các quá trình chuyển tiếp của một lò phản ứng • Những sai số giữa kết quả tính toán và kết quả... Hình 11 Nhiệt độ kênh lạnh B Sự thay đổi nhiệt độ giữa hai vị trí 2.73m và 1.63m tương đương nhau 20 Nhiệt độ khoang lƣu hồi Thay đổi phức tạp Xuất hiện các đỉnh bất thường rõ nét Kết quả tính toán bằng CATHARE thể hiện sự biến đổi hiện tượng là tương đối phù hợp với thực nghiệm Hình 12 Vị trí 0.09m từ đáy của kênh lạnh 21 Kết luận và kiến nghị (1/2) • Sự cố LOCA là sự cố có thể gây hậu quả nghiên... 0-D, 1-D, các mô- đun phụ mô tả các điều kiện biên, các van, các yếu tố nguồn cấp/xả nước Hình 4 Cấu trúc mô phỏng CATHARE2.0 13 Xây dựng LSTF/ROSA Test 1.1 bằng CATHARE 2.0 Bình sinh hơi Tua bin Bình điều áp Kênh A Kênh B Vị trí ống dẫn ECCS Thùng lò 14 Hình 5 Mô hình mô phỏng LSTF bằng CATHARE 2.0 Mô tả kịch bản ROSA/LSTF Test 1.1 (1/2) Công suất vùng hoạt bằng 1,4MW Các bơm vòng sơ cấp ngừng hoạt... mực nước trong bình sinh hơi được điều khiển giữ không đổi 15 Hình 7 Lưu lượng dòng xả ở đáy thùng lò Mô tả kịch bản ROSA/LSTF Test 1.1 (2/2) Sơ đồ cắt ngang vòng làm mát sơ cấp với vị trí ECCS và các cặp nhiệt: 16 Nội dung chính PWR LOCA LSTF ROSA CATHARE 2.0 Kết quả Tổng quan lò phản ứng PWR và sự cố LOCA Thực nghiệm ROSA/LSTF Test 1.1 Chương trình tính toán thủy nhiệt CATHARE 2.0 Phân tích kết quả...Nội dung chính PWR LOCA Tổng quan lò phản ứng PWR và sự cố LOCA LSTF ROSA Thực nghiệm ROSA/LSTF Test 1.1 CATHARE Chƣơng trình tính toán thủy nhiệt CATHARE 2.0 2.0 Kết quả Phân tích kết quả Chƣơng trình tính toán thủy nhiệt CATHARE2.0 (1/2)... nhiệt CATHARE 2.0 Phân tích kết quả Áp suất thùng lò và bình sinh hơi Thực nghiệm CATHARE Hình 8 Áp suất thùng lò từ thực nghiệm và từ CATHARE Các biến đổi áp suất theo từng sự kiện với độ biến đổi khác nhau Điều này chứng tỏ sự ảnh hưởng rõ ràng của ECCS đối với áp suất toàn lò phản ứng Đường biểu đồ giữa kết quả thực nghiệm và tính toán CATHARE là tương đương nhau 18 Nhiệt độ kênh lạnh A Vị trí... test facility (LSTF) – System description for the third and fourth simulated fuel assemblies, Japan Atomic Energy Research Institute 03/2003 [5] Trần Thị Trang: Phân tích quá trình chuyển tiếp trong sự cố mất nước tải nhiệt của lò phản ứng nước áp lực, Luận văn thạc sỹ khoa học, Hà Nội 2010 24 Xin chân thành cảm ơn thầy cô và các bạn đã chú ý theo dõi! 25 . thủy nhiệt trong sự cố mất nước tải nhiệt của lò phản ứng nước áp lực với sự có mặt của hệ thống ECCS. Sử dụng chương trình tính toán thủy nhiệt trong mô phỏng và tính toán an toàn đối với sự cố mất nước. MÔ PHỎNG SỰ CỐ LOCA TRONG THỰC NGHIỆM ROSA/LSTF TEST 1.1 SỬ DỤNG CHƢƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN THỦY NHIỆT CATHARE 2.0 TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KỸ THUẬT HẠT NHÂN VÀ VẬT LÝ MÔI TRƢỜNG Đồ. PWR và sự cố LOCA (3/3) LSTF ROSA Nội dung chính PWR LOCA LSTF ROSA CATHARE 2.0 Kết quả Tổng quan lò phản ứng PWR và sự cố LOCA. Thực nghiệm ROSA/LSTF Test 1.1 Chương trình tính toán thủy