thiết kế nhà máy điện hạt nhân AP1000

MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƯƠNG LÒ PHẢN ỨNG AP1000, BÌNH ĐIỀU ÁP 1.1 1.1.1 Giới thiệu chung 1.1.2 Hệ thống tải nhiệt 1.2 Giới thiệu lò phản ứng AP1000 Bình điều áp lò phản ứng AP000 1.2.1 Cấu tạo bình điều áp 1.2.2 Van an toàn bình điều áp 1.2.3 Hệ thống van giảm áp tự động ADS 1.2.4 Sự cố bình điều áp Error! Bookmark not defined CHƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN THỦY NHIỆT RELAP5 10 2.1 Giới thiệu chương trình RELAP5 10 2.2 Cấu trúc chương trình RELAP5 10 2.2.1 Cấu trúc chương trình 10 2.2.2 Cấu trúc tệp liệu đầu vào 11 2.2.3 Dữ liệu mô tả toán Error! Bookmark not defined 2.2.4 Thành phần điều khiển Error! Bookmark not defined 2.2.5 Dữ liệu cấu trúc thủy động Error! Bookmark not defined 2.2.6 Thành phần điều khiển hệ thống Error! Bookmark not defined 2.3 2.3.1 Dữ liệu đầu vào bình điều áp 12 Mô hình hóa bình điều áp lò phản ứng AP1000 12 2.3.2 Dữ liệu đầu vào đường ống nối bình điều áp với chân nóng Error! Bookmark not defined 2.3.3 Dữ liệu đầu vào van an toàn 17 2.3.4 Dữ liệu đầu vào van giảm áp tự động Error! Bookmark not defined 2.3.5 Dữ liệu đầu vào hệ thống phun giảm áp Error! Bookmark not defined CHƯƠNG KẾT QUẢ TÍNH TOÁN 18 3.1 Kết trạng thái dừng 18 3.2 Kết trạng thái chuyển tiếp 19 KẾT LUẬN 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO 24 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ACC (Accumulators): Bế tích nước cao áp ADS (Automatic Depressurization System): Hệ thống giảm áp tự động DVI (Direct Vessel Injection): Đường dẫn nước trực tiếp vào thùng lò IRWRT (In-Containment Refueling Water Storage Tank): Bể trữ nước thay đảo nhiên liệu boongke lò LOCA (Small Loss Of Coolant Accident): Sự cố nước làm mát nhỏ PRHR (Passive Residual Heat Removal): Hệ thống tải nhiệt dư thụ động PXS (Passive core Cooling System): Hệ thống làm mát vùng hoạt thụ động PWR (Pressurized Water Reactor): Lò phản ứng nước áp lực RCS (Reactor Cooling System): Hệ thống làm mát lò phản ứng TMI-2 (ThreeMiles Island – 2): Tổ máy thứ nhà máy điện hạt nhân Three Miles Island U.S NRC (United States Nuclear Regulatory Commission): Ủy ban pháp quy hạt nhân Hoa Kỳ MỞ ĐẦU Do nhu cầu điện tăng cao, năm 2009, Quốc hội phê duyệt chủ trương xây dựng hai nhà máy điện hạt nhân nước ta, Ninh Thuận, theo công nghệ Liên bang Nga (gọi Ninh Thuận 1) Nhật Bản (gọi Ninh Thuận 2) đề xuất Dự kiến công nghệ đề xuất cho Ninh Thuận AP1000 Vì vậy, Luận văn chọn nội dung nghiên cứu liên quan đến AP1000 AP1000 lò phản ứng hạt nhân thuộc loại PWR (lò nước áp lực) Tập đoàn Westinghouse Đây loại lò có nhiều cải tiến theo hướng an toàn thụ động (Advanced Passive) có mức độ an toàn cao AP1000 có bình điều áp với thể tích gần gấp đôi loại lò công suất Nhà máy điện hạt nhân loại hình sử dụng lượng với hiệu suất cao, tai nạn xảy thiệt hại vô lớn, nên vấn đề an toàn đặt lên hàng đầu Bất cải tiến yêu cầu phải có ý nghiên cứu phù hợp Vì vậy, Luận văn đề xuất nghiên cứu bình điều áp cố bình điều áp xảy lò phản ứng AP1000 Sự cố mô tính toán phần mềm RELAP5 – phần mềm sử dụng tương đối phổ cập tính toán an toàn nhà máy điện hạt nhân nói chung, sử dụng để mô cố giả định phận, hệ thống nhà máy điện hạt nhân nói riêng Do vấn đề an toàn nhà máy điện hạt nhân xem xét chủ yếu sở phân tích cố giả định lò phản ứng hạt nhân Vì vậy, đây, luận văn này, tác giả dùng cụm từ “nhà máy điện hạt nhân AP1000” với ý nghĩa cụm từ “lò phản ứng hạt nhân AP1000” CHƯƠNG LÒ PHẢN ỨNG AP1000, BÌNH ĐIỀU ÁP 1.1 Giới thiệu lò phản ứng AP1000 1.1.1 Giới thiệu chung Lò phản ứng hạt nhân AP1000 có công suất 1117 MWe, luận văn này, tác giả thống gọi tắt AP1000 Dựa 20 năm nghiên cứu phát triển, AP1000 xây dựng cải tiến dựa công nghệ có từ phận sử dụng thiết kế Westinghouse Bao gồm bình sinh hơi, bình điều áp, thiết bị điều khiển – đo đạc, nhiên liệu thùng lò sử dụng rộng rãi toàn giới kiểm chứng qua nhiều năm với độ tin cậy cao vận hành, thành phần AP1000 giới thiệu Hình 1.1 AP1000 thiết kế hướng tới an toàn cao hiệu suất tối ưu Hệ thống an toàn thụ động hóa việc sử dụng lực tự nhiên: Áp suất, trọng lực đối lưu Bên cạnh tác động điều hành phức tạp để điều khiển an toàn giảm thiểu Vùng hoạt AP1000 bao gồm 157 bó nhiên liệu, chiều dài 4.3 m, xếp theo mảng 1717 Vùng hoạt AP1000 gồm ba lớp xuyên tâm có độ giàu khác nhau; độ giàu nhiên liệu theo dải từ 2.35 đến 4,8% Thiết kế chu kỳ nhiên liệu vùng hoạt 18 tháng với yếu tố công suất 93%, tốc độ trung bình lớp phát cao cỡ 60000 MWD/t, thông số AP1000 Bảng 1.1 Bảng 1.1 Các thông số lò AP1000 Thông số AP1000 Công suất điện, MWe 1117 Công suất nhiệt, MWt 3400 Áp suất vận hành lò phản ứng, MPa 15.5 Nhiệt độ chân nóng, °C (°F) 321 (610) Số bó nhiên liệu 157 Kiểu bó nhiên liệu 17x17 Chiều dài hoạt động nhiên liệu, m (ft) Hệ số tuyến tính nhiệt, kw / ft 4.3 (14) 5.71 Lưu lượng nhiệt thùng lò 10m3/h(103gpm) Diện tích bề mặt máy tạo nước, m2(Ft2) 68,1 (300) 11.600 (125.000) Thể tích bình điều áp, m (Ft 3) 59,5 (2100) Hình 1.1 Nhà máy điện hạt nhân AP1000 1.1.2 Hệ thống tải nhiệt Hệ thống tải nhiệt AP1000 bao gồm hai hệ thống đơn, hệ thống đơn có chân nóng hai chân lạnh, bình sinh hơi, hai máy hơm nước đặt chân lạnh bình sinh bình điều áp cho hai hệ thống đơn Hệ thống làm mát vùng hoạt thụ động PXS (Passive Core Cooling System) đảm bảo trình làm mát vùng hoạt xảy cố PXS tải nhiệt dư từ vùng hoạt, bơm nước cấp cứu giảm áp suất mà không cần dùng thiết bị tác động máy bơm hay nguồn điện PXS dùng nguồn nước để làm mát vùng hoạt bể bù nước vùng hoạt CMT (Core Make-up Tank), bể tích nước cao áp ACC (Accumulators) bể tích nước thay đảo nhiên liệu IRWST (In-containment Refueling Water Storage Tank) Hệ thống CMT thay hệ thống phun an toàn áp suất cao HPSI (High Pressure Safety Injection) loại lò phản ứng hạt nhân PWR thông thường CMT cung cấp nước trộn với axit boric áp suất cao dẫn dung dịch axitboric theo hai đường song song CMT thiết kế để hoạt động áp suất hệ thống sơ cấp nhờ tác động trọng lực đặt cao đường ống hệ thống làm mát lò phản ứng RCS Một đường điều chỉnh áp suất nối chân lạnh với đỉnh CMT đường ống kết nối phần CMT qua đường dẫn nước trực tiếp vào thùng lò DVI (Direct Vessel Injection) ACC AP1000 giống ACC lò phản ứng hạt nhân PWR thông thường ACC có dạng hình cầu chứa ¾ nước lạnh có axit boric chịu áp suất nén khí nitơ Đường ống ACC kết nối với hệ thống DVI Một cặp van kiểm tra (check valves) ngăn chặn nước ACC vận hành bình thường Khi áp suất giảm xuống áp suất ACC (cộng với áp suất van kiểm tra), nước đưa vào phần vùng hoạt - downcomer qua DVI Hình 1.2 Hệ thống làm mát lò phản ứng AP1000 PXS có hệ thống tải nhiệt dư thụ động PRHR (Passive Residual Heat Removal), thiết kế để tải nhiệt dư RCS trình cố PRHR nằm IRWST chiều cao vùng hoạt Đường ống dẫn vào PRHR kết nối với chân nóng đường ống kết nối với đầu hai bình sinh Đường ống vào mở với áp suất RCS, đường ống thường bị đóng hai van cô lập song song để thỏa tiêu chí “sai hỏng đơn” Trong trình vận hành bình thường, nước đường ống PRHR cân với IRWST Khi tín hiệu bơm an toàn SI (Safety Injection) kích hoạt sau cố, van cô lập mở nhiệt dư RCS truyền theo chế đối lưu tự nhiên Để gia tăng đối lưu tự nhiên, máy bơm bị ngắt tín hiệu SI khởi động Hệ thống nước làm mát thụ động boong-ke lò PCS (Passive Containment System), tải nhiệt đối lưu tự nhiên qua bể tích nước làm mát boong-ke lò thụ động PCCWST (Passive Containment Cooling Water Storage Tank) trọng lực Nó tải nhiệt qua hệ thống bồn nhiệt cuối UHS (Ultimate Heat Sink) trường hợp áp suất boong-ke lò gia tăng cao 1.2 Bình điều áp lò phản ứng AP000 1.2.1 Cấu tạo bình điều áp Bình điều áp lò phản ứng AP1000 phận hệ thống kiểm soát áp suất chất làm mát lò phản ứng Bình điều áp thùng hình trụ đứng có đầu đầu hình bán cầu Trong vận hành bình thường, nước chiếm khoảng nửa dung tích bình điều áp Phần nước đun nóng đến nhiệt độ bão hòa gia nhiệt suốt trình vận hành bình thường Nước nước bình trì điều kiện bão hòa cân Hình 1.3 Bình điều áp lò AP1000 Một đầu phun giảm áp, đầu van an toàn van giảm áp đặt đầu trên, gia nhiệt dùng điện bố trí đầu tháo rời để thay Đầu bao gồm vòi gắn với đường nối bình điều áp với chân nóng Trong trình co giãn nở nhiệt hệ thống chất làm mát, dòng chất làm mát vào khỏi bình điều áp thông qua đường nối Cấu tạo bình điều áp lò phản ứng AP1000 thể qua Hình 1.5 1.2.2 Van an toàn bình điều áp Hai van an toàn bình điều áp loại van tự dẫn động, tải lò xo có chức giảm áp Các van đặt nắp bình điều áp Khi áp suất hệ thống vượt áp suất phát động van này, áp suất xả vào boong-ke lò Áp suất phát động van 17,23 MPa Áp suất phát động khả kết hợp chúng thiết lập dựa nguyên tắc áp suất hệ thống chất làm mát lò phản ứng không vượt giới hạn áp suất tối đa điều kiện vận hành mức B tải thời (110% 17,23MPa) Hình 1.4 Hệ thống giảm áp thụ động lò phản ứng AP1000 Kích thước van an toàn bình điều áp thiết kế dựa phân tích cố toàn dòng nước đến tua-bin lò phản ứng vận hành công suất 102% Tốc độ xả van yêu cầu tốc độ dòng lớn từ đường ống nối bình điều áp với chân nóng vào bình điều áp suốt trình chuyển tiếp cố 1.2.3 Hệ thống van giảm áp tự động ADS Một số chức hệ thống làm mát vùng hoạt thụ động lò AP1000 thiết kế dựa việc giảm áp hệ thống chất làm mát lò phản ứng Chức thực nhờ van giảm áp thụ động ADS (Automatic Depressurization System) Các van giảm áp tự động gắn với bình điều áp xếp thành song song, gồm van nối tiếp mở theo giai đoạn Khi áp suất hệ thống vượt áp suất phát động van này, nước xả vào bể chứa trữ nước tiếp nhiên liệu boong-ke lò IRWRT (In-Containment Refueling Water Storage Tank) Ngoài ra, van giảm áp tự động giai đoạn thứ nối với chân nóng lò phản ứng Mỗi gồm nhánh song song, nhánh gồm van đặt nối tiếp Hơi nước xả từ van trực tiếp boong-ke lò Bảng 1.2 Các thông số thiết kế bình điều áp Bình điều áp Thể tích (ft3) 2.100 Thể tích nước (ft3) 1.000 Đường kính (in.) 90 Chiều cao (in.) 607 Áp suất thiết kế (MPa) 17,23 Nhiệt độ thiết kế (°F) 680 Đường kính đường nối bình điều áp với chân nóng (in) 18 Chiều dày thành đường nối bình điều áp với chân nóng (in) 1,78 Đường kính đường ống phun giảm áp (in) Áp suất van phun giảm áp (bắt đầu mở, MPa) 15,68 Áp suất van phun giảm áp (mở hoàn toàn, MPa) 16,03 Bảng 1.3 Các thông số thiết kế van an toàn bình điều áp Số lượng Đường kính đầu van an toàn (in.) 14 Khả xả yêu cầu tối thiểu cho van (lb/h) Áp suất thiết lập (MPa) 750.000 17,23 ± 0,27 Nhiệt độ thiết kế (0F) 680 Hơi bão hòa Dung dịch 10 CHƯƠNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN THỦY NHIỆT RELAP5 2.1 Giới thiệu chương trình RELAP5 RELAP5 (Reactor Excursion and Leak Analysis Program) phần mềm tính toán thủy nhiệt lò phản ứng, cho phép phân tích an toàn, thiết kế lò phản ứng mô cố trạng thái dừng chuyển tiếp hệ thống làm mát vùng hoạt lò phản ứng RELAP5 phát triển chỉnh sửa phòng thí nghiệm quốc gia Mỹ Idaho Nationl Engineering Laboratory (INEEL) Tới phiên RELAP5/Mod3 phát triển Ủy ban quy chế lượng nguyên tử Hoa Kỳ - U.S Nuclear Regulatory Commission (U.S NRC) vài thành viên ICAP (International Code Assessment and Application Program) Phiên RELAP5/Mod3 dùng phân tích Luận văn đời vào năm 90 kỷ trước RELAP5 tạo nên từ hệ sáu phương trình phương trình bảo toàn khối lượng, động lượng lượng cho hai pha nước hơi/khí hệ thống không cân Trong trường hợp cụ thể, kết hợp với điều kiện biên phương trình thiết kế để giải biến số phụ thuộc, có áp suất (P), nội theo pha (Ug, Uf), tỷ lệ khối lượng pha (αg, αf), vận tốc dòng pha (Vg, Vf), chất lượng (Xn) nồng độ Boron (ρb) 2.2 Cấu trúc chương trình RELAP5 2.2.1 Cấu trúc chương trình Chương trình RELAP5 có cấu trúc “trên – xuống” tổ chức theo dạng mô-đun thể Hình 2.1 Hình 2.1 Cấu trúc chương trình RELAP5 11 Cấu trúc chương trình mức cao chia thành khối: + INPUT: Có nhiệm vụ đọc file Input,kiểm tra xử lý liệu nhập vào (New, Restart, Initialization…) + STRIP: Trích liệu từ tệp RESTART + TRNCTL: Có nhiệm vụ lựa chọn giải toán thủy nhiệt chuyển tiếp hay trạng thái dừng 2.2.2 Cấu trúc tệp liệu đầu vào Tệp liệu đầu vào RELAP5 mô tả toàn thuộc tính hệ thống thủy nhiệt cần tính toán Do đó, trước viết tệp liệu đầu vào cần thu thập toàn số liệu hệ thống thủy nhiệt như: vật liệu trông cấu trúc nhiệt,hệ số dẫn nhiệt cấu trúc nhiệt,tiết diện dòng chảy ống dẫn nước, tốc độ bơm bơm, chi tiết vùng hoạt…Các thẻ tệp liệu đầu vào RELAP5 tóm tắt Bảng 2.1 Bảng 2.1 Định dạng thẻ RELAP5 Thẻ – 199 Các thành phần mô tả Dữ liệu mô tả toán 200 – 299 Điều khiển bước thời gian 301- 399 Hiệu chỉnh lỗi nhỏ 407 – 799 20600000 – Đóng, ngắt 20620000 801 – 899 Dữ liệu ảnh hưởng 1001 – 1999 Yêu cầu đóng/ ngắt so sánh tập tin kết xuất CCCXXNN Dữ liệu cấu trúc thủy động 1CCCGXNN Dữ liệu cấu trúc nhiệt 6SSNNXXX Mô hình xạ 201MMMNN Thuộc tính cấu trúc nhiệt 202TTTNN Bảng liệu chung 12 20300000 – 20349999 Hình vẽ yêu cầu 205CCCNN Thành phần điều khiển hệ thồng 30000NNN Dữ liệu động học lò 2.3 Dữ liệu đầu vào bình điều áp 2.3.1 Mô hình hóa bình điều áp lò phản ứng AP1000 Hình 2.2 Mô hình hóa bình điều áp lò phản ứng AP1000 Các phận bình điều áp lò phản ứng AP1000 mô hình hóa thành phần Hình 2.2 mô RELAP Hình 2.3:  P501 – Đường nối bình điều áp với chân nóng;  SJ502 – Nút bình điều áp với đường nối bình điều áp với chân nóng;  P503 – Bình điều áp, mô mô-đun dạng ống;  V540 – Van an toàn bình điều áp;  TV541 – Bể chứa nước sau van an toàn bình điều áp;  V550, V551, V552 – Các van giảm áp tự động giai đoạn 1, bình điều áp;  TV553, TV554, TV555 – Bể chứa nước sau van xả an toàn bình điều áp; 13  V511 – Van hệ thống phun giảm áp bình điều áp;  TV510 – Đường ống hệ thống phun giảm áp bình điều áp;  SJ509 – Nút đường ống hệ thống phun giảm áp bình điều áp với chân lạnh; Hình 2.3 Sơ đồ nút hóa bình điều áp REALAP5  101 – Chân nóng gắn với bình điều áp, mô mô-đun dạng đơn khối phụ thuộc thời gian;  500 – Nút chân nóng đường nối bình điều áp với chân nóng, mô mô-đun dạng nút đơn phụ thuộc thời gian;  501 – Đường nối bình điều áp với chân nóng, mô mô-đun dạng ống;  502 – Nút bình điều áp với đường nối bình điều áp với chân nóng, mô mô-đun dạng nút đơn;  503 – Bình điều áp, mô mô-đun dạng ống Đoạn bình hình trụ chứa nước chia thành đoạn có chiều cao đoạn bình hình trụ chứa nước chia thành đoạn có chiều cao nhau; 14  540 - Van an toàn bình điều áp, mô mô-đun dạng van điều khiển;  541 - Bể chứa nước sau van an toàn bình điều áp, mô môđun dạng đơn khối phụ thuộc thời gian;  550, 551, 552 – Các van giảm áp tự động giai đoạn 1, bình điều áp, mô mô-đun dạng van mô-tơ;  553, 554, 555 – Bể chứa nước sau van xả an toàn bình điều áp, mô mô-đun dạng đơn khối phụ thuộc thời gian;  511 – Van hệ thống phun giảm áp bình điều áp, mô môđun dạng van điều khiển;  510 – Đường ống hệ thống phun giảm áp bình điều áp, mô mô-đun dạng ống;  509 – Nút đường ống hệ thống phun giảm áp bình điều áp với chân lạnh, mô mô-đun dạng nút đơn;  141 – Chân lạnh (cấp nước cho hệ thống phun giảm áp), mô mô-đun dạng đơn khối phụ thuộc thời gian Để mô bình điều áp, chia bình thành phần: đáy bình (phần hình chỏm cầu cụt đáy bình), thân bình (phần bình hình trụ) nắp bình (phần hình chỏm cầu đỉnh bình) Đáy bình nắp bình quy đổi sang hình trụ với độ cao, thông số thu nhập quy đổi cho Bảng 2.3 Bảng 2.2 Thông số hình học bình điều áp Giá trị thông số Thông số Giá trị đưa Giá trị thu Giá trị đổi đơn vị thập Chiều cao 607 in H = 607 inch = 15,4178 m Đường kính 90 in Di = 90 inch = 2,286 m Tiết diện vào RELAP 15,4178 m 2,286 m S = Di2 x π /4 = 4,1022 m2 4,1022 m2 Thể tích 2.100ft3 V = 2.100 ft3 = 59,4654 m3 59,4653 m3 Thể tích nước 1.000ft3 Vnước = 1.000 ft3 = 28,3168 m3 28,3168 m3 15 Thể tích nước 1.100ft3 Bán kính nắp (Rn) 1,26m 1,26 m Chiều cao nắp (Hn) 1,2295m 1,2295 m Vhơi=1.100 ft3 = 31,1485m3 31.1485 m3 Thể tích nắp Vn= [(3Rn-Hn)Hn2] π /3 = 4,0354 m3 4,0354m3 Tiết diện quy đổi(*) Sn = Vn/Hn = 3,2821 m2 3,2821m2 Dn= (4Sn/3,14)1/2 = 2,0448 m 2.0448m Hhơ i= (Vhơi-Vn)/S = 6,6094 m 6,6094m Đường kính nắp quy đổi(*) Chiều cao phần thân chứa nước Chiều cao phần thân nắp Chiều cao phần thân chứa nước Thể tích phần thân chứa nước Thể tích đáy 14,192m 14,192m Htn = 14,192 – Hhơi – Hn 6,3531m = 6,3531 m Vtn = Htn x S 26,0617m3 = 26,0617 m3 Vđ = Vnước – Vtn 2,2551 m3 = 2,2551 m Chiều cao đáy Tiết diện đáy quy đổi(*) Đường kính đáy quy đổi(*) Hđ = 15,4178 – 14,192 = 1,2258m 1,2258m Sđ=Vđ/Hđ=3,3742 m2 3,3742 m2 Dđ=(4Sđ/3,14)1/2 = 2,0732 m 2,0732 m : Các thông số nắp đáy bình điều áp sau quy đổi thành hình trụ với (*) thể tích chiều cao nắp đáy bình điều áp không đổi Trong mô phỏng, đoạn ống hình trụ chứa nước chia thành đoạn nhỏ có chiều cao đoạn ống hình trụ chứa nước chia thành đoạn nhỏ có chiều cao Chiều cao đoạn nhỏ phần chứa nước là: hn =6,3531 /6 = 1,0589m Chiều cao đoạn nhỏ phần chứa nước là: hh = 6,6094/7 = 0,9442m 16 Bảng 2.3 Thông số thủy nhiệt bình điều áp Giá trị thông số Thông số Nhiệt độ Đơn vị RELAP 653oF(*) T1=618,15 K(*) 2.241 psig P1=15451150,437Pa (lối Đơn vị gốc vào bình điều áp) Áp suất (lối vào bình điều áp) : Vì luận văn lựa chọn đơn vị tính toán RELAP5 hệ SI (*) Bảng 2.4 Tính độ giảm áp dọc theo bình điều áp Đoạn (kg/m3) ∆H ∆P (Pa) P (Pa) T (K) 594,89 0,6129 3646,0808 15447504,3562 617,6 595,05 1,14235 6797,5537 15440706,8025 617,60 595,18 1,0589 6302,3610 15434404,4415 617,57 595,30 1,0589 6303,6317 15428100,8098 617,54 595,41 1,0589 6304,7965 15421796,0133 617,50 595,53 1,0589 6306,0672 15415489,9461 617,47 595,65 1,0589 6307,3379 15409182,6083 617,44 595,76 0,9442 5625,1659 15403557,4424 617,40 595,87 0,9442 5626,2045 15397931,2378 617,37 10 595,97 0,9442 5627,1487 15392304,0891 617,34 11 596,07 0,9442 5628,0929 15386675,9961 617,32 12 596,18 0,9442 5629,1316 15381046,8646 617,29 13 596,28 0,9442 5630,0758 15375416,7888 617,26 14 596,38 0,9442 5631,0200 15369785,7689 617,23 17 15 596,49 1,1442 6825,0386 15362960,7303 617,20 2.3.2 Dữ liệu đầu vào van an toàn Bảng 2.5 Thông số hình học van an toàn Giá trị thông số Thông số Giá trị đưa Giá trị thu thập Đường kính Tiết diện 14 in vào RELAP Giá trị đổi đơn vị Di=14 inch =0,3556 m 0,3556 m S = Di2*π/4 = 0,0993 m2 0,0993m2 Bảng 2.6 Thông số thủy nhiệt van an toàn Giá trị thông số Thông số Nhiệt độ Áp suất mở hoàn toàn Đơn vị gốc Đơn vị RELAP 680oF 633,15 K 2.575 psia 17.753.999,996 Pa 18 CHƯƠNG KẾT QUẢ TÍNH TOÁN 3.1 Kết trạng thái dừng Trước thực tính toán trình chuyển tiếp cố mở vô ý van xả an toàn bình điều áp, trạng thái dừng thiết lập kiểm tra Trạng thái dừng lò phản ứng tính toán chương trình RELAP5 hình Các kết lò đạt trạng thái dừng (là trạng thái nhà máy hoạt động bình thường, thông số ổn định theo thời gian) sẵn sàng cho việc tính toán trình chuyển tiếp cố Hình 3.1 Áp suất bình điều áp trạng thái dừng Sau khoảng 30 giây áp suất bình điều áp đạt trạng thái dừng Áp suất bình điều áp trạng thái dừng cỡ 15,47 MPa phù hợp với giá trị lý thuyết 15,51 MPa Hình 3.1 Nhiệt độ nước bão hào bình điều áp cỡ 617,75 độ K Hình 3.2 Ngoài ra, xem xét hoạt động van tiêm, van an toàn, van giảm áp thụ động chúng đóng hoàn toàn 19 Hình 3.2 Nhiệt độ nước bình điều áp trạng thái dừng 3.2 Kết trạng thái chuyển tiếp Bảng 3.1 Diễn biến cố Sự kiện Thời gian (giây) Van an toàn bình điều áp mở vô ý 0.0 Áp suất giảm đến tín hiệu dập lò 18.55 Hạ điều khiển dập lò 20.55 Bắt đầu bơm nước vào vùng hoạt 23.23 Kết thúc thời gian nghiên cứu 35 20 Hình 3.3 Áp suất bình điều áp cố mở van an toàn (theo tính toán luận văn) Hình 3.4 Áp suất bình điều ápsự cố mở van an toàn (theo tính toán U.S NRC) 21 Tại thời điểm giây cố bắt đầu xảy ra, van an toàn bình điều áp vô ý mở, nước làm mát vòng sơ cấp thất thoát qua van an toàn làm áp suất bình điều áp giảm Khi áp suất giảm đến 18,55 giây tín hiệu dập lò kích hoạt (lúc áp suất giảm đến điểm đặt áp suất dập lò) Đến khoảng 21 giây sau có tín hiệu dập lò điều khiển dập lò hạ xuống, vùng hoạt ngừng hoạt động không sinh thêm nhiệt mà nhiệt dư Tín hiệu bơm nước làm mát khẩn cấp vào vùng hoạt phát động Từ giây đến khoảng 21 giây áp suất bình điều áp giảm Hình 3.3 đường áp suất gần đường thẳng có độ dốc vừa phải, giai đoạn áp suất giảm van an toàn bình điều áp vô ý mở Tại thời gian khoảng 21 giây, lúc tín hiệu dập lò kích hoạt, vùng hoạt ngừng hoạt động nên nhiệt độ nước làm mát giảm nhanh, dẫn đến áp suất bình điều áp giảm nhanh Sau khoảng 23 giây trở đi, nước làm mát khẩn cấp bắt đầu bơm vào vùng hoạt, nhiệt độ bình điều áp tiếp tục giảm nhanh Hình 3.5, giai đoạn áp suất bình điều áp giảm nhanh giai đoạn trước nên đường cong áp suất có độ dốc lớn Hình 3.3 So sánh kết tính toán cố vô ý mở van an toàn bình điều áp của luận văn tính toán U.S NRC[2] ta hai kết giống Hình 3.3 Hình 3.4 Cụ thể đường đồ thị áp suất hai kết có dạng tương đồng, ta phân tích thành đoạn theo thời gian Đầu tiên, từ giây đến khoảng 23 giây đường đồ thị áp suất giảm Thứ hai, từ 23 giây trở tới khoảng 28 giây áp suất giảm mạnh – đường đồ thị áp suất dốc đoạn trước Thứ ba, từ giây thứ 28 tới kết thúc thời gian khảo sát (35 giây) áp suất giảm không giảm nhanh trước nữa, đường đồ thị đỡ dốc Ngoài ra, đường đồ thị áp suất luận văn Hình 3.3 không hoàn toàn trơn có sai lệch không đáng kể so với đường đồ thị áp suất NRC Hình 3.4 luận văn mô riêng bình điều áp mà chưa mô thành phần khác nhà máy Luận văn xem thông số liên quan tới thành phần khác điều kiện biên điều kiện biên lựa chọn theo Bảng 3.2 Bảng 3.2 Lựa chọn điều kiện biên (lối vào chân nóng) Thời gian (s) Nhiệt độ (K) Áp suất (MPa) 617 15,61 23 604 13,11 28 580 10,79 32 570 10,22 35 560 9,64 22 Tuy đó, ta thấy có sai khác kết tính toán luận văn hình 3.4 U.S NRC hình 3.5 Đầu tiên đơn vị tính toán thang đo áp suất luận văn Pascal (Pa) U.S NRC psia với cách chuyển đổi psia = 6895 Pa Tại thời điểm giây, áp suất theo tính toán luận văn 15,61 MPa theo US.NRC khoảng 2250 psia, 2250 psia = 15,51 MPa, ta thấy có sai số cỡ 0,1 MPa Tại thời điểm sau đó, sau chuyển đổi ta thấy có sai số nhỏ tính toán luận văn U.S NRC Sai số điều kiện ban đầu, điều kiện biên phần mềm tính luận văn U.S NRC Hình 3.5 Nhiệt độ nước nước bình điều áp 23 KẾT LUẬN Luận văn mô thành công bình điều áp lò AP1000 chương trình tính toán thủy nhiệt RELAP5 trạng thái dừng trạng thái chuyển tiếp xảy cố vô ý mở van an toàn Luận văn thực tính toán liên quan đến áp suất, nhiệt độ bình điều áp trạng thái dừng chuyển tiếp Kết tính toán cho thấy, liệu đầu vào bình điều áp phù hợp với kết nghiên cứu trước đó, sử dụng làm sở để hoàn thiện xây dựng liệu đầu vào cho toàn lò AP1000 thực phân tích an toàn khác Kiến nghị: Tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện mô toàn lò AP1000, để hỗ trợ công tác thẩm định an toàn công nghệ AP1000 thức đề xuất cho dự án điện hạt nhân Ninh Thuận 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO Idaho Nationl Engineering Laboratory (1995), RELAP5/MOD3 Code Manual Vol II, Washington Westinghouse Electric Company (2011), AP1000 Design Control Document Rev.19, America Westinghouse Electric Company (2011), AP1000 PWR Reactor Coolant Pumps, America Westinghouse Electric Company (2003), The Westinghouse AP1000 Advanced Nuclear Plant, America 25 [...]... lò AP1000 và thực hiện các phân tích an toàn khác Kiến nghị: Tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện mô phỏng toàn bộ lò AP1000, để có thể hỗ trợ công tác thẩm định an toàn nếu công nghệ AP1000 được chính thức đề xuất cho dự án điện hạt nhân Ninh Thuận 2 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1 Idaho Nationl Engineering Laboratory (1995), RELAP5/MOD3 Code Manual Vol II, Washington 2 Westinghouse Electric Company (2011), AP1000. .. 17.753.999,996 Pa 18 3 CHƯƠNG 3 KẾT QUẢ TÍNH TOÁN 3.1 Kết quả trạng thái dừng Trước khi thực hiện tính toán quá trình chuyển tiếp sự cố mở vô ý van xả an toàn của bình điều áp, trạng thái dừng được thiết lập và kiểm tra Trạng thái dừng của lò phản ứng tính toán bằng chương trình RELAP5 được chỉ ra trong các hình dưới đây Các kết quả này chỉ ra rằng lò đã đạt trạng thái dừng (là trạng thái nhà máy hoạt động bình... 23 KẾT LUẬN Luận văn đã mô phỏng thành công bình điều áp lò AP1000 bằng chương trình tính toán thủy nhiệt RELAP5 tại trạng thái dừng và trạng thái chuyển tiếp khi xảy ra sự cố vô ý mở van an toàn Luận văn đã thực hiện được các tính toán liên quan đến áp suất, nhiệt độ của bình điều áp trong trạng thái dừng và chuyển tiếp Kết quả tính toán cho thấy, dữ liệu đầu vào của bình điều áp là phù hợp với kết... thứ 28 tới khi kết thúc thời gian khảo sát (35 giây) áp suất vẫn giảm nhưng không còn giảm nhanh như trước đó nữa, đường đồ thị đỡ dốc hơn Ngoài ra, đường đồ thị áp suất của luận văn Hình 3.3 không hoàn toàn trơn và có sai lệch không đáng kể so với đường đồ thị áp suất của NRC Hình 3.4 vì trong luận văn chỉ mô phỏng được riêng bình điều áp mà chưa mô phỏng được các thành phần khác của nhà máy Luận văn... sáu phương trình cơ bản là phương trình bảo toàn khối lượng, động lượng và năng lượng cho hai pha nước và hơi/khí trong hệ thống không cân bằng Trong trường hợp cụ thể, kết hợp với điều kiện biên các phương trình cơ bản được thiết kế để giải quyết các biến số phụ thuộc, trong đó có áp suất (P), nội năng theo pha (Ug, Uf), tỷ lệ khối lượng pha (αg, αf), vận tốc dòng các pha (Vg, Vf), chất lượng hơi... điều áp cũng giảm nhanh hơn giai đoạn trước nên đường cong áp suất có độ dốc lớn hơn Hình 3.3 So sánh kết quả tính toán sự cố vô ý mở van an toàn bình điều áp của của luận văn và tính toán của U.S NRC[2] ta hai kết quả là khá giống nhau Hình 3.3 và Hình 3.4 Cụ thể đường đồ thị áp suất trong cả hai kết quả có dạng tương đồng, ta có thể phân tích thành 3 đoạn theo thời gian Đầu tiên, từ 0 giây đến khoảng... hoặc so sánh tập tin kết xuất CCCXXNN Dữ liệu cấu trúc thủy động 1CCCGXNN Dữ liệu cấu trúc nhiệt 6SSNNXXX Mô hình bức xạ 201MMMNN Thuộc tính của cấu trúc nhiệt 202TTTNN Bảng dữ liệu chung 12 20300000 – 20349999 Hình vẽ yêu cầu 205CCCNN Thành phần điều khiển hệ thồng 30000NNN Dữ liệu động học lò 2.3 Dữ liệu đầu vào của bình điều áp 2.3.1 Mô hình hóa bình điều áp của lò phản ứng AP1000 Hình 2.2 Mô hình... thồng 30000NNN Dữ liệu động học lò 2.3 Dữ liệu đầu vào của bình điều áp 2.3.1 Mô hình hóa bình điều áp của lò phản ứng AP1000 Hình 2.2 Mô hình hóa bình điều áp của lò phản ứng AP1000 Các bộ phận của bình điều áp lò phản ứng AP1000 được mô hình hóa thành các phần như trong Hình 2.2 và được mô phỏng bằng RELAP như trong Hình 2.3:  P501 – Đường nối bình điều áp với chân nóng;  SJ502 – Nút giữa bình... TOÁN THỦY NHIỆT RELAP5 2.1 Giới thiệu về chương trình RELAP5 RELAP5 (Reactor Excursion and Leak Analysis Program) là phần mềm tính toán thủy nhiệt lò phản ứng, cho phép chúng ta phân tích an toàn, thiết kế lò phản ứng hoặc mô phỏng các sự cố trong trạng thái dừng và chuyển tiếp của hệ thống làm mát và vùng hoạt lò phản ứng RELAP5 được phát triển và chỉnh sửa tại phòng thí nghiệm quốc gia Mỹ Idaho Nationl... hoàn toàn 19 Hình 3.2 Nhiệt độ nước và hơi trong bình điều áp ở trạng thái dừng 3.2 Kết quả ở trạng thái chuyển tiếp Bảng 3.1 Diễn biến các sự cố Sự kiện Thời gian (giây) Van an toàn bình điều áp mở vô ý 0.0 Áp suất giảm đến tín hiệu dập lò 18.55 Hạ thanh điều khiển dập lò 20.55 Bắt đầu bơm nước vào vùng hoạt 23.23 Kết thúc thời gian nghiên cứu 35 20 Hình 3.3 Áp suất bình điều áp sự cố mở van an toàn