2. Hiện tượng đối lưu cưỡng bức trong vùng hoạt khi có sự cố
2.3.3. Quá trình làm ngập lại
Quá trình tiêm chất làm nguội khẩn cấp vào tâm lò sớm đạt tới các thanh
nhiên liệu nóng và một lượng lớn hơi được sinh ra bởi năng lượng từ các thanh
nhiên liệu có nhiệt độ cao. Lượng hơi này sinh ra áp suất chống lại dòng chất
làm nguội trong vành xuyến downcomer và do đó mức nước gia tăng trong vùng
hoạt chậm. Dù vậy quá trình làm ngập lại vùng hoạt và downcomer xảy ra đồng
thời. Độ sụt áp gia tăng bởi các yếu tố:
Hơi được sinh ra bên ngoài vùng hoạt do sự truyền nhiệt từ vòng thứ cấp
hoặc bởi năng lượng tích trữ trong các ống dẫn nóng hay thành của thùng lò. Chất lỏng tại lối ra của thùng lò được tiêm chất làm nguội hoặc nước
còn lại trong vòng lưu thông tại điểm kết thúc của quá trình xả xuống,
hoặc chất lỏng đi vào thùng lò từ lối ra, chất làm nguội được tiêm vào hoặc phần nước còn lại trong vòng lưu thông tại quá trình kết thúc sự xả nước xuống hoặc thậm trí là rò rỉ qua các ống trong bình sinh hơi.
Áp suất hệ thống lò phản ứng thấp, hơi có thể giãn nở làm tăng thể tích
riêng của hơi trong vòng lưu thông. Áp suất hệ thống có khuynh hướng
theo áp suất nhà lò.
Nitrogen được tiêm vào chân nguội sau khi chất làm nguội được đưa vào
từ bình tích lũy. Sự tiêm khí vào có thể hoàn thành việc thay đổi đặc tính
dòng chảy và sự truyền nhiệt của các vòng lưu thông. Mặt khác, nó có thể
làm tăng dòng chảy chất lưu đi vào vùng hoạt và do đó tăng tốc độ làm ngập lại vùng hoạt. Mặt khác nó có thể gây cản trở sự truyền nhiệt và sự ngưng tụ hơi.
Chất làm nguội vùng hoạt khẩn cấp được tiêm vào chân nguội không chỉ
làm ngưng tụ hơi mà do đó làm giảm bớt độ sụt áp dòng lưu thông, nhưng làm
tăng cột nước trong khoang vành xuyến, nó điều khiển quá trình làm ngập lại.
Bình tích lũy trở lên rỗng hoặc bị cô lập, hệ thống phun áp thấp cung cấp
chất làm nguội liên tục và hoàn tất quá trình làm đầy lại. Quá trình này đến một
lúc nào đó hoàn thành, một phần nước đi vào vùng hoạt làm nguội đáy của các
thanh nhiên liệu làm cho nhiệt độ lớp vỏ giảm xuống tới mức bão hòa, một lượng nước dạng sương mù đi vào dòng hơi nước xuyên qua vùng hoạt. Hỗn
hợp dòng hơi có cuốn theo giọt nước dạng sương mù có thể làm nguội phía trên
vùng hoạt. Dòng hơi hỗn hợp này có thể không đi vào những tấm chắn ở khoang
phía trên vùng hoạt. Những giọt nước dạng sương mù có thể đi vào theo dòng
hơi tới chân nóng hoặc có thể tràn xuống phía dưới và quay trở lại vùng hoạt.
hình dạng của một bể chứa nước trong khoang phía trên vùng hoạt và/ hoặc ngăn chặn sự truyền dòng chảy xuống dưới đi vào vùng hoạt.
Sự truyền nhiệt gây ra bởi các miền hơi nước cuốn theo những giọt nước
dạng sương mù đi xuống làm cho nhiệt độ lớp vỏ trệch đi trước khi được dập tắt.
Sự dao động của dòng chảy và sự có mặt của các lưới giằng trong mỗi bó nhiên liệu cả hai đều làm tăng ảnh hưởng tới sự truyền nhiệt. Trong các vùng lân cận
sự chênh lệch nhiệt độ là cao. Phần tử nhiên liệu với công suất thấp hơn sẽ được
dập tắt (quench) tốt trước khi chúng trở lên có nhiệt độ cao hơn. Sự truyền
phóng xạ chỉ thực hiện một sự đóng góp đáng kể nếu nhiệt độ lớp vỏ vượt quá
khoảng 800°C.
Trong suốt quá trình làm ngập lại này, các dòng chảy trong vùng hoạt và
sự dập tắt xảy ra hai chiều. Miền vùng hoạt nóng nhất có thể tồn tại dòng chảy
lên trên và những miền ngoài biên lạnh hơn có thể tồn tại chất lỏng quay trở lại
và dập tắt được sớm hơn. Một vài dòng chảy cắt ngang xảy ra ở các miền ở giữa.
Trong các miền nóng hơn của vùng hoạt, sự nóng chảy lớp vỏ nhiên liệu và một
vài sự nổ có thể xảy ra trong suốt quá trình xảy ra hiện tượng DNB.
Làm nguội thanh nhiên liệu được phân biệt giữa các miền vùng hoạt, nó
phụ thuộc vào vị trí dòng chảy cục bộ. Những vị trí trong vùng hoạt không được
dập tắt tồn tại hiện tượng truyền nhiệt trong chế độ sôi màng với dòng phân tán
sau quá trình làm ngập lại. Trong chế độ dòng chảy phân tán, sự ảnh hưởng tới
truyền nhiệt là lớn do mật độ của các giọt nước dạng sương mù đi vào.
Kết thúc quá trình làm ngập lại mất khoảng 150 giây, nó là đáng kể trong
quá trình hoàn tất việc dập tắt vùng hoạt. Sau đó, nước dự trữ trong hệ thống sơ
cấp tăng nhanh trừ khi chất làm nguội mất đi xuyên qua vị trí vỡ cân bằng với
chất làm nguội được tiêm vào. Sự tiêm liên tục chất làm nguội vào hệ thống sơ
cấp có thể thực hiện được tải nhiệt phân rã tới thùng lò và tới bộ tản nhiệt với
giả thiết chất làm nguội được cung cấp lâu dài.