Kịch bản sự cố LOCA trong lò BWR và phân loại

2. Hiện tượng đối lưu cưỡng bức trong vùng hoạt khi có sự cố

2.2.4. Kịch bản sự cố LOCA trong lò BWR và phân loại

Vùng hoạt lò phản ứng BWR được đặt bên trong một thùng áp lực rất lớn

phía dưới. Ở điều kiện vận hành thường, nước ở các miền phía dưới của vùng hoạt là chưa sôi (áp suất khoảng 70bar và nhiệt độ 270C), các miền phía trên vùng hoạt và các miền trung tâm vùng hoạt là hỗn hợp hai pha bão hòa, dòng

hơi sau khi đi ra khỏi bộ tách hơi được đặt trên vùng hoạt là hơi khô bão hòa (nhiệt độ khoảng 280C). Dòng chất làm nguội xuyên qua vùng hoạt với lưu lượng khoảng 1500kg/(m2.s) được điều khiển bởi các bơm tái tuần hoàn, các

bơm tuần hoàn có thể là ở bên trong hoặc ở bên ngoài so với các bơm phun (jet pump). Đối với lò phản ứng BWR cần chú ý tới 5 điểm sau đây:

 Một lượng chất tải nhiệt luôn bị mất đi trong mỗi vòng lưu thông khi

chuyển qua dòng hơi, lượng mất này được làm cân bằng bởi nước cấp. Hệ

thống điều khiển tuabin, hệ thống điều khiển cung cấp nước cấp và hệ

thống cô lập hơi chính có thể chịu ảnh hưởng của sự cố LOCA. Giả thiết

xảy ra sự cố cơ bản theo thiết kế đó là mất công suất bổ trợ làm cho các

bơm tái tuần hoàn bị ngắt, thùng lò bị cô lập và phần nước cấp trở nên mất

hiệu lực khi bắt đầu xảy ra sự cố LOCA. Trong thực tế, mặc dù các bơm tái

tuần hoàn bị ngắt theo một cách bất kỳ nào đó một cách tự động dựa trên

tín hiệu mức nước trong vành xuyến downcomer thì các bơm cấp nước

chính còn lại vẫn vận hành trong quá trình xảy ra sự cố LOCA cho một

khoảng thời gian nào đó; điều này phụ thuộc vào kích thước vỡ, đặc điểm

của hệ thống nước cấp và xử lý của người vận hành. Ví dụ như, các bơm nước cấp bị ngắt theo tín hiệu mức nước trong bể nước cấp và bể ngưng tụ,

sự cô lập phần hơi chính sẽ ngắt các bơm nước cấp, hoặc người vận hành

có thể xử lý bằng cách ngắt các bơm nước cấp (feedwater pump) để tránh

được mức nước trong bể triệt áp dâng cao.

Tuy nhiên, thời gian cần thiết để các bơm nước cấp còn lại có hiệu lực có

thể làm giảm bớt hoặc thậm trí là tránh được hiện tượng vùng hoạt bị phơi ra trong hơi nước trong một vài hoàn cảnh xảy ra sự cố LCOA.

 Sự mất cân bằng gây ra bởi việc mất nước cấp hoàn toàn, ví dụ như tốc độ

mất chất làm nguội từ lò phản ứng nhanh; tuabin bị ngắt; cô lập đường hơi

chính. Các chuỗi sự kiện sinh ra hơi từ thùng lò được cô lập xuyên qua

các van an toàn có thể xảy ra đối với sự cố LOCA vỡ nhỏ hoặc LOCA vỡ

trung bình và sự việc các van an toàn mở có thể bị tắc nghẽn xảy ra trong

đường sinh hơi nào đó.

 Sự có mặt của nước và hơi bão hòa trong thùng lò là hiện tượng bình

thường vì áp suất toàn cục tương ứng do sự vỡ bất kỳ sẽ được cản trở bởi

sự giãn nở của hơi có mặt trong vòm của thùng lò và tràn ra chất làm nguội trong thùng lò. Tốc độ rất nhanh (khoảng 0,1 giây) làm giảm sức ép

của các miền nước chưa sôi xảy ra chỉ mang tính chất cục bộ trong lò

 Từ một vị trí mang tính chất toàn cục, vùng hoạt không được bao trùm và

làm nguội phụ thuộc vào tổng lượng nước dự trữ và mức độ giãn nở dòng

hai pha. Sự kết hợp các bọt khí là phép đo thực tế cho sự đánh giá thực tế.

Ngược lại, mức độ giãn nở dòng hai pha là thích hợp hơn cho sự làm nguội vùng hoạt. Sự làm nguội một bó nhiên liệu riêng lẻ nào đó trong

vùng hoạt trong quá trình xảy ra LOCA phụ thuộc một cách phức hợp vào

sự phân bố chất làm nguội trong vùng hoạt và phụ thuộc vào các miền

mang tính chất cục bộ bao quanh vùng hoạt.

 Sự rút nhanh các thanh điều khiển ra và sự dập lò phản ứng là cần thiết

trong suốt quá trình xảy ra sự cố LOCA trong lò BWR. Sự phát sinh các

miền không chứa chất làm nguội và giảm bớt chất làm chậm notron ở bên

ngoài sự chèn thanh điều khiển vào, mức độ tới hạn được thiết lập lại khi

vùng hoạt được lập tràn lại với chất làm nguội vùng hoạt khẩn cấp không

chứa boron.

Phân loại sự cố LOCA trong lò BWR:

Vùng hoạt của lò BWR có được bao trùm hay không trong suốt một

LOCA phụ thuộc vào kích thước vỡ của sự cố. Nhưng ngoài ra còn phụ thuộc

vào các yếu tố sau:

 Kiểu hệ thống tái tuần hoàn; các bơm bên trong hoặc bên ngoài (không

tính đến các bơm phun).

 Vị trí của điểm vỡ

 Sự hoạt động của các hệ thống phụ (cung cấp nước cấp hoặc các hệ thống

khác)

 Sự hoạt động của hệ thống ECCS và mô hình phun chất làm nguội của hệ

thống ECCS đó.

 Hình dạng và sự vận hành của hệ thống giảm áp tự động (ADS)

 Sự can thiệp của nhân viên vận hành

Sự cố LOCA trong lò BWR thường được phân loại thành LOCA vỡ lớn,

LOCA vỡ trung bình và LOCA vỡ nhỏ, thực tế thì được gắn liền với thùng áp

lực của lò phản ứng. Một cách xấp xỉ mang tính chất tổng quát hơn và ứng dụng

cho tất cả các kiểu lò BWR, thứ nhất là: Loại vỡ tương ứng với vị trí vỡ tại

thùng áp lực. Loại vỡ này chỉ ra rằng khả năng vùng hoạt bị phơi ra. Thứ hai là:

Kích thước vỡ và khả năng thực hiện của hệ thống phun và tiêm chất làm nguội vào như một tiêu chuẩn đánh giá cho thực tế vùng hoạt có bị phơi ra hay không,

nếu có thì là bao lâu.