2. Hiện tượng đối lưu cưỡng bức trong vùng hoạt khi có sự cố
2.3.1 Quá trình xả nước xuống
Áp suất vòng sơ cấp giảm dần tới áp suất bão hòa, công suất giảm ngay
tới mức nhiệt phân rã mà không phụ thuộc vào sự rút thanh điều khiển. Từ đầu
tới cuối tương ứng với giảm mật độ chất làm chậm và độ phản ứng của vùng hoạt. Các tín hiệu bảo vệ lò phản ứng (như mức nước bình điều áp thấp, áp suất
của bình điều áp thấp, áp suất nhà lò cao) xuất hiện, bắt đầu khởi động hệ thống
ECCS, cô lập nhà lò, ngắt bơm cấp nước làm lạnh chính và ngắt tuabin chính.
Dòng tới hạn thay đổi tốc độ trong suốt thời gian tụt áp suất. Dòng chảy
trong vùng hoạt có thể bị đảo ngược hoặc những điều kiện cố định có thể xuất
hiện trong một giai đoạn ngắn với dòng chảy lên trên tại lối ra của vùng hoạt và chảy xuống dưới tại lối vào của vùng hoạt. Hiện tượng DNB xảy ra trên những
thanh nhiên liệu có nhiệt độ cao nhất trong vùng hoạt trong giây thứ nhất của
quá trình xảy ra sự cố và sau đó lan rộng ra theo chiều bán kính và dọc theo trục
tới toàn bộ vùng hoạt. Mặc dù công suất lò giảm rất nhanh và nhiệt độ lớp vỏ
nhiên liệu đột ngột tăng xảy ra.
Sau khi áp suất giảm tới mức bão hòa, chất lưu trong vòng sơ cấp chảy
tràn ra và tạo ra hỗn hợp dòng hai pha chảy ra từ điểm vỡ, áp suất giảm từ từ. Sự
tràn sóng rỗng dần tiến tới các miền nóng hơn của hệ thống sơ cấp, khoang bên
trên vùng hoạt và tới các chân nóng sau đó tới các miền lạnh hơn. Dòng chảy
xuyên qua vùng hoạt theo hướng lên trên có thể được thiết lập lại trong một thời
gian ngắn khi vòng lưu thông bị vỡ, chân nguội, dòng chảy vỡ ra trở thành hai
pha và sự làm nguội vẫn được cung cấp bởi các máy bơm chảy xuống dưới.
Dòng chảy hướng lên trên có thể được tăng cường bởi sự tràn ra của chất làm nguội trong khoang bên dưới của vùng hoạt. Dòng chảy lên trên được kế theo
bởi một giai đoạn duy trì dòng chảy trong vùng hoạt hướng xuống dưới mà kết
thúc quá trình xả xuống.
Dòng chảy hướng xuống trong vùng hoạt được duy trì bởi dòng chất làm
nguội quay trở lại xuyên qua chân nóng và bình sinh hơi. Sự tràn ra và thoát chất
làm nguội tại khoang phía trên của thùng lò cũng góp phần vào dòng chảy hướng xuống dưới này. Những bình sinh hơi trong vòng lưu thông không bị vỡ
cũng thoát chất làm nguội ra chân nóng nối với bình sinh hơi đó, đi vào khoang bên dưới của thùng lò và đi ra ngoài điểm vỡ.
Bình sinh hơi trong vòng lưu thông bị vỡ trực tiếp tràn chất làm nguội ra điểm vỡ và tràn một phần tới chân nóng và vùng hoạt. Nước được chảy ra từ
bình điều áp trong 10 giây đầu tiên và chảy vào dòng chảy hướng xuống vùng
hoạt cho tới khi bình điều áp chỉ còn hơi.
Hệ thống phun áp lực cao (HPIS) bắt đầu tiêm nước vào các chân nguội.
Khi áp suất và nhiệt độ của hệ thống sơ cấp giảm xuống thấp bằng với hệ thống
thứ cấp, sự truyền nhiệt đổi chiều tại bình sinh hơi xảy ra. Tại áp suất thấp hơn,
bình tích lũy bắt đầu tiêm vào các chân nguội. Đầu tiên là chất làm nguội khẩn
cấp tích lũy ở các chân nguội tiêm vào. Nước đi theo vành xuyến downcomer và
đi ra ngoài điểm vỡ bởi dòng hơi chảy ngược từ khoang bên dưới. Kết thúc quá
trình xả xuống được gọi là dừng quá trình “downcomer bypass” và chất làm nguội được tiêm vào thâm nhập vào downcomer. Kết thúc quá trình xả nước
xuống, hầu hết hệ thống sơ cấp được làm đầy bởi hơi nước, ngoại trừ đỉnh phía
trên của khoang bên trên thùng lò và khoang bên dưới vùng hoạt, các miền này
chứa chất làm nguội.
Trong suốt quá trình xả xuống mất khoảng 20 giây, cả dòng chảy hướng
lên trên và dòng chảy hướng xuống dưới xuyên qua vùng hoạt có tác dụng lên
quá trình DNB. Sự làm lạnh này vẫn tiếp tục trừ khi dòng chảy trong vùng hoạt
rút xuống, nhiệt độ lớp vỏ nhiên liệu được thay đổi bởi nhiệt phân rã, tăng trở
lại. Dòng chảy trong quá trình xả xuống trong hệ thống sơ cấp là dòng chảy một
chiều cục bộ.