3. CHƢƠNG KẾT QUẢ TÍNH TOÁN
3.1.Kết quả trạng thái dừng
Trƣớc 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 đƣợc thiết lập và kiểm tra. Trạng thái dừng của lò phản ứng tính toán bằng chƣơng trình RELAP5 đƣợc chỉ ra trong các hình dƣới đây. Các kết quả này chỉ ra rằng lò đã đạt trạng thái dừng (là trạng thái nhà máy hoạt động bình thƣờng, các thông số ổn định theo thời gian) và sẵn sàng cho việc tính toán quá trình chuyển tiếp sự cố.
Hình 3.1 Áp suất bình điều áp ở trạng thái dừng
Sau khoảng 30 giây thì áp suất trong bình điều áp đã đạt đƣợc trạng thái dừng. Áp suất bình điều áp ở trạng thái dừng cỡ 15,47 MPa phù hợp với giá trị lý thuyết là 15,51 MPa Hình 3.1. Nhiệt độ nƣớc và hơi bão hào trong bình điều áp cỡ 617,75 độ K Hình 3.2. Ngoài ra, xem xét hoạt động của các van tiêm, van an toàn, van giảm áp thụ động thì chúng đƣợc đóng hoàn toàn.
39
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 nƣớc vào vùng hoạt 23.23
40
Hình 3.3 Áp suất bình điều áp sự cố mở van an toàn (theo tính toán của luận văn)
41
Tại thời điểm 0 giây sự cố bắt đầu xảy ra, van an toàn bình điều áp vô ý mở, nƣớc làm mát trong vòng sơ cấp thất thoát qua van an toàn làmáp suất trong bình điều áp giảm. Vào thời điểm 19 giây thì tín hiệu dập lò sẽ đƣợc kích hoạt (lúc này áp suất giảm đến điểm đặt áp suất dập lò). Đến giây thứ 21 sau khi có tín hiệu dập lò thì các thanh điều khiển dập lò đƣợc hạ xuống, vùng hoạt ngừng hoạt động và không sinh thêm nhiệt mà chỉ còn nhiệt dƣ. Tín hiệu bơm nƣớc làm mát khẩn cấp vào vùng hoạt đƣợc phát động.
Từ 0 giây đến khoảng 21 giây áp suất bình điều áp giảm đều Hình 3.3 đƣờng áp suất gần nhƣ là một đƣờng thẳng có độ dốc vừa phải, giai đoạn này áp suất giảm đều do van an toàn bình điều áp vô ý mở. Tại thời gian khoảng 21 giây, lúc này tín hiệu dập lò đã đƣợc kích hoạt, vùng hoạt đã ngừng hoạt động nên nhiệt độ nƣớc làm mát giảm nhanh, dẫn đến áp suất trong bình điều áp cũng giảm nhanh. Sau khoảng 23 giây trở đi, khi nƣớc làm mát khẩn cấp bắt đầu đƣợc bơm vào vùng hoạt, nhiệt độ bình điều áp tiếp tục giảm nhanh Hình 3.5, ở giai đoạn này áp suất bình điều áp cũng giảm nhanh hơn giai đoạn trƣớc nên đƣờng 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 đƣờng đồ thịáp suất trong cả hai kết quả có dạng tƣơng đồng, ta có thể phân tích thành 3 đoạn theo thời gian. Đầu tiên, từ 0 giây đến khoảng 23 giây đƣờng đồ thị áp suất giảm đều. Thứ hai, từ 23 giây trở đi tới khoảng 28 giây thì áp suất giảm mạnh hơn – đƣờng đồ thị áp suất dốc hơn đoạn trƣớc đó. Thứ ba, từ giây thứ 28 tới khi kết thúc thời gian khảo sát (35 giây) áp suất vẫn giảm nhƣng không còn giảm nhanh nhƣ trƣớc đó nữa, đƣờng đồ thị đỡ dốc hơn. Ngoài ra, đƣờng đồ thị áp suất của luận văn Hình 3.3 không hoàn toàn trơn và có sai lệch không đáng kể so với đƣờng đồ thị áp suất của NRC Hình 3.4 vì trong luận văn chỉ mô phỏng đƣợc riêng bình điều áp mà chƣa mô phỏng đƣợc các thành phần khác của nhà máy. Luận văn xem các thông số liên quan tới các thành phần khác là điều kiện biên và các điều kiện biên đƣợc lựa chọn theo Bảng 3.2.
42
Bảng 3.2 Lựa chọn điều kiện biên (lối vào chân nóng)
Thời gian (s) Nhiệt độ (K) Áp suất (MPa)
0 617 15,61
23 604 13,11
28 580 10,79
32 570 10,22
35 560 9,64
Tuy đó, ta cũng thấy có sự sai khác nhau trong kết quả tính toán của luận văn hình 3.4 và của U.S NRC hình 3.5. Đầu tiên là đơn vị tính toán thang đo áp suất trong luận văn là Pascal (Pa) còn trong U.S NRC là psia với cách chuyển đổi 1 psia = 6895 Pa. Tại thời điểm 0 giây, áp suất theo tính toán của luận văn là 15,61 MPa còn theo US.NRC là khoảng 2250 psia, trong khi 2250 psia = 15,51 MPa, ta thấy có sai số cỡ 0,1 MPa. Tại các thời điểm sau đó, sau khi chuyển đổi ta cũng thấy có sai số nhỏ giữa tính toán của luận văn và của U.S NRC. Sai số này là do điều kiện ban đầu, điều kiện biên và phần mềm tính trong luận văn và U.S NRC.
Ở hình 3.6 ta thấy tốc độ dòng qua van an toàn tăng đều từ 0 giây đến khoảng 23 giây, tại đây đạt đến điểm đặt dập lò, tốc độ dòng lúc này gầm nhƣ không đổi trong khoảng 5 giây (từ giây 23 tới 28). Sau đó tốc độ dòng qua van xả tiếp tục tăng do lúc này đã bơm nƣớc khẩn cấp vào vùng hoạt, và lƣợng nƣớc lại tiếp túc thoát ra qua van an toàn.
43 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 3.5 Nhiệt độ hơi nước và nước trong bình điều áp
44
KẾT LUẬN
Luận văn đã mô phỏng thành công bình điều áp lò AP1000 bằng chƣơng 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 đƣợc 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 quả của những nghiên cứu trƣớc đó, có thể sử dụng làm cơ sở để hoàn thiện xây dựng dữ liệu đầu vào cho toàn bộ 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 đƣợc chính thức đề xuất cho dự án điện hạt nhân Ninh Thuận 2.
45
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Idaho Nationl Engineering Laboratory (1995),RELAP5/MOD3 Code Manual
Vol II, Washington.
2. Westinghouse Electric Company (2011), AP1000 Design Control Document
Rev.19, America.
3. Westinghouse Electric Company (2011), AP1000 PWR Reactor Coolant
Pumps, America.
4. Westinghouse Electric Company (2003), The Westinghouse AP1000 Advanced
46
PHỤ LỤC
Tệp dữ liệu đầu vào của bình điều áp trong sự cố vô ý mở van an toàn: =pressurizer_AP1000
*m: SNAP:Symbolic Nuclear Analysis Package, Version 2.2.7, March 07, 2014 *m: PLUGIN: RELAP Version 4.3.0
*m: CODE: RELAP5 Version 3.3 *m: DATE: 10/3/15 ****************************** * Model Options * ****************************** * type state 100 restart transnt * iunits ounits 102 si si 103 1103
* tend minstep maxstep copt pfreq majed rsrtf 201 35.0 1.0e-6 0.1 3 20 200 400 *202 200.0 1.0e-6 0.005 3 20 200 400 ************************************** * control variables
* water level in pressurized
************************************** 20500000 999
* name cont scal inva inflag limi 20500100 pr_lev sum 1.0 0.0 0.0 0.0 * a0 a1 v1 namev1
20500101 0.0 1.2258 voidf 503010000 20500102 1.0589 voidf 503020000 20500103 1.0589 voidf 503030000
47 20500104 1.0589 voidf 503040000 20500105 1.0589 voidf 503050000 20500106 1.0589 voidf 503060000 20500107 1.0589 voidf 503070000 20500108 0.9442 voidf 503080000 20500109 0.9442 voidf 503090000 20500110 0.9442 voidf 503100000 20500111 0.9442 voidf 503110000 20500112 0.9442 voidf 503120000 20500113 0.9442 voidf 503130000 20500114 0.9442 voidf 503140000 20500115 1.2295 voidf 503150000 ******************************* * Variable Trips * ******************************* *
* var param r var param acon l 401 time 0 ge null 0 0.0 n 402 time 0 ge null 0 43.3 n *
*n: spray-val
*d: spray system actuation (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
* var param r var param acon l 511 p 503010000 ge null 0 15.68e6 n 512 p 503010000 lt null 0 15.68e6 n *
*n: safe-val
* var param r var param acon l 540 p 503010000 ge null 0 17.23e0 n
48 541 p 503010000 lt null 0 17.23e0 n *
*n: ADS-val
* var param r var param acon l 550 p 503010000 le null 0 15.51e6 n 551 p 503010000 le null 0 8.38e6 n 552 p 503010000 le null 0 3.55e6 n 553 p 503010000 le null 0 0.79e6 n * ****************************** * Logical Trips * ****************************** * *n: spray-val
* trip1 oper trip2 l *611 511 and 511 n *612 512 and 512 n *
*n: safe-val
* trip1 oper trip2 l *640 540 and 540 l *
*n: ADS-val
* trip1 oper trip2 l 650 550 and 402 n 651 551 and 402 n 652 552 and 402 n *653 553 and 550 n *
49 ************************************* * Hydraulic Components * ************************************* * *d: *********************************
*d: hot leg (1.549941e7), l=5.2278m * *d: *********************************
* name type
1010000 "hot-leg" tmdpvol * area length vol 1010101 0.1641 0.0 100.0 * az-angle inc-angle dz 1010102 0.0 0.0 0.0 * x-rough x-hd flags 1010103 0.0 0.4572 0 * cword 1010200 0
* srch press liqe vape vapvf
1010201 0.0 15.61e6 1.5948e6 2.4574e6 0.0 1010202 23.0 13.11e6 1.5105e6 2.7973e6 0.0 1010203 28.0 10.79e6 1.3665e6 2.5342e6 0.0 1010204 32.0 10.22e6 1.3112e6 2.5433e6 0.0 1010205 35.0 9.64e6 1.2583e6 2.5530e6 0.0 * *d: ********************************* *d: cold leg * *d: ********************************* * name type 1410000 "cold-leg" tmdpvol
50 * area length vol
1410101 0.4869 5.2278 0.0 * az-angle inc-angle dz 1410102 0.0 0.0 0.0 * x-rough x-hd flags 1410103 0.0 0.7874 0 * cword 1410200 0
* srch press liqe vape vapvf
1410201 0.0 15.51e6 1.211e6 2.4203e6 0.0 1410202 35.0 14.51e6 1.211e6 3.6203e6 0.0 *1410203 35.0 11.30e6 1.254e6 2.4203e6 0.0 *1410204 100.0 16.03e6 1.28e6 2.4203e6 0.0 *1410205 120.0 16.51e6 1.32e6 2.4203e6 0.0 *
* name type 5000000 "surg-in" sngljun * from to area
5000101 101010002 501010005 0.1641 * fwd. loss rev. loss efvcahs
5000102 0.0 0.0 100 * discharge thermal 5000103 1.0 0.01
* hd flood intercept slope 5000110 0.4572 0.0 1.0 1.0 * flow vl vv unused 5000201 0 0.0 0.0 0.0 *
51 *d: duong loi binh dieu ap voi chan nong *
*d: ************************************** * name type 5010000 "surge-li" pipe * ncells 5010001 4 * x-area volid 5010101 0.1641 4 * x-length volid 5010301 0.5975 1 5010302 7.4235 2 5010303 17.3793 3 5010304 1.7884 4 * volume volid 5010401 0.0 4 * azim-angle volid 5010501 0.0 4 * vert-angle volid 5010601 24.0 1 5010602 13.0 2 5010603 2.5 3 5010604 90.0 4 * x-wall xhd volid 5010801 4.0e-5 0.1641 4 * x-flags volid 5011001 0 4
* ebt press water-ie steam-ie void none id
5011201 000 1.549859e7 1.5957e6 2.4448e6 0.0 0.0 1 5011202 000 1.549291e7 1.5957e6 2.4453e6 0.0 0.0 2
52 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
5011203 000 1.548498e7 1.5958e6 2.4459e6 0.0 0.0 3 5011204 000 1.547172e7 1.5959e6 2.4470e6 0.0 0.0 4 * area jun
5010201 0.1641 3 * jefvcahs jun num 5011101 00000000 3 * jun control
5011300 1
* mfl mfv unused junid 5011301 0.0 0.0 0.0 3
* hd corr gas slope junid 5011401 0.4572 0.0 1.0 1.0 3 *
*d: ****************************************** *d: junction at pressurizer inlet *
*d: ****************************************** * name type
5020000 "pres-inl" sngljun * from to area
5020101 501040002 503010001 0.1641 * fwd. loss rev. loss efvcahs
5020102 0.9051 0.4816 100 * discharge thermal
5020103 1.0 1.0
* hd flood intercept slope 5020110 0.4572 0.0 1.0 1.0 * flow vl vv unused
5020201 0 5.38461e-7 5.38461e-7 0.0 *
53 *d: ******************************* *d: binh dieu ap * *d: ******************************* * name type 5030000 "pressuri" pipe * ncells 5030001 15 * x-area volid 5030101 3.3742 1 5030102 4.1022 14 5030103 3.2821 15 * x-length volid 5030301 1.2258 1 5030302 1.0589 7 5030303 0.9442 14 5030304 1.2295 15 * volume volid 5030401 0.0 15 * azim-angle volid 5030501 0.0 15 * vert-angle volid 5030601 90.0 15 * x-wall xhd volid 5030801 5.0e-5 2.0732 1 5030802 5.0e-5 2.286 14 5030803 5.0e-5 2.0448 15 * x-flags volid 5031001 0 15
54
5031201 000 1.54475e7 1.6021e6 2.448e6 0.0 0.0 1 5031202 000 1.544071e7 1.6019e6 2.4481e6 0.0 0.0 2 5031203 000 1.54344e7 1.6016e6 2.4483e6 0.0 0.0 3 5031204 000 1.54281e7 1.6014e6 2.4484e6 0.0 0.0 4 5031205 000 1.54218e7 1.6012e6 2.4485e6 0.0 0.0 5 5031206 000 1.541549e7 1.6009e6 2.4487e6 0.0 0.0 6 5031207 000 1.540918e7 1.6007e6 2.4488e6 0.0 0.0 7 5031208 000 1.540356e7 1.6005e6 2.449e6 1.0 0.0 8 5031209 000 1.539793e7 1.6003e6 2.4491e6 1.0 0.0 9 5031210 000 1.53923e7 1.6001e6 2.4492e6 1.0 0.0 10 5031211 000 1.538668e7 1.5998e6 2.4494e6 1.0 0.0 11 5031212 000 1.538105e7 1.5996e6 2.4495e6 1.0 0.0 12 5031213 000 1.537542e7 1.5994e6 2.4496e6 1.0 0.0 13 5031214 000 1.536979e7 1.5992e6 2.4497e6 1.0 0.0 14 5031215 000 1.536296e7 1.599e6 2.5914e6 1.0 0.0 15 * area jun
5030201 3.3742 1 5030202 4.1022 13 5030203 3.2821 14
* fwd. loss rev.loss junid 5030901 0.0315 0.1367 1 5030902 0.0 0.0 13 5030903 0.1495 0.04 14 * jefvcahs jun num
5031101 00000100 1 5031102 00000000 13 5031103 00000100 14 * jun control
55 * mfl mfv unused junid 5031301 0.0 0.0 0.0 14
* hd corr gas slope junid 5031401 2.0732 0.0 1.0 1.0 1 5031402 2.286 0.0 1.0 1.0 13 5031403 2.0448 0.0 1.0 1.0 14 * * name type 5090000 "spray-in" sngljun * from to area 5090101 141010002 510010001 0.1641 * fwd. loss rev. loss efvcahs
5090102 0.0 0.0 0 * discharge thermal 5090103 1.0 0.14 * flow vl vv unused 5090201 0 0.0 0.0 0.0 * *d: **************************** *d: spray line * *d: **************************** * name type 5100000 "spraylin" snglvol * area length vol 5100101 8.1e-3 4.0 0.0 * az-angle inc-angle dz 5100102 0.0 90.0 4.0 * x-rough x-hd flags 5100103 5.0e-5 0.0 0
56
* ebt press water-ie steam-ie void
5100200 000 1.592689e7 1.6201e6 2.4365e6 0.0 * *d: ************************************************ *d: * pressurizer spray * *d: ************************************************ * name type 5110000 "spray-v" valve * from to area 5110101 510010002 503150002 8.1e-3 * fwd. loss rev. loss efvcahs
5110102 0.0 0.0 100 * discharge thermal 5110103 1.0 1.0
* hd flood intercept slope 5110110 0.1016 0.0 1.0 1.0 * flow mfl mfv unused 5110201 1 0.126 0.126 0.0 * type
5110300 mtrvlv
* open close rate inpo 5110301 511 512 10.1 0.00 *
*d: **************************** *d: pressurizer safety valve * (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
*d: **************************** * name type
5400000 "przsv" valve * from to area
57 5400101 503150002 541010001 0.0993 * fwd. loss rev. loss efvcahs
5400102 0.0 0.0 0000100 * discharge thermal
5400103 1.0 1.0
* hd flood intercept slope 5400110 0.3556 0.0 1.0 1.0 * flow mfl mfv unused 5400201 1 0.0 0.0 0.0 * type
5400300 mtrvlv
* open close rate inpo 5400301 540 541 0.001 0.0 * *d: ****************************************** *d: reactor containment * *d: ****************************************** * name type 5410000 "przsvvol" tmdpvol * area length vol 5410101 1.0e8 10.0 0.0 * az-angle inc-angle dz 5410102 0.0 0.0 0.0 * x-rough x-hd flags 5410103 0.0 0.0 0 * cword 5410200 2 * srch press squal 5410201 0.0 1.0e5 1.0
58 * *d: **************************** *d: ADS valve * *d: **************************** * name type 5500000 "ADSval" valve * from to area 5500101 503150002 553010001 0.0191 * fwd. loss rev. loss efvcahs
5500102 0.0 0.0 100 * discharge thermal 5500103 1.0 1.0
* hd flood intercept slope 5500110 0.1556 0.0 1.0 1.0 * flow mfl mfv unused 5500201 1 0.0 0.0 0.0 * type
5500300 mtrvlv
* open close rate inpo 5500301 650 553 2.0 0.0 * *d: **************************** *d: ADS valve * *d: **************************** * name type 5510000 "ADSval" valve * from to area 5510101 503150002 554010001 0.0179 * fwd. loss rev. loss efvcahs
59 5510102 0.0 0.0 0 * discharge thermal 5510103 1.0 1.0
* hd flood intercept slope 5510110 0.1513 0.0 1.0 1.0 * flow mfl mfv unused 5510201 1 0.0 0.0 0.0 * type 5510300 trpvlv * trip 5510301 651 * *d: **************************** *d: ADS valve * *d: **************************** * name type 5520000 "ADSval" valve * from to area 5520101 503150002 555010001 0.0432 * fwd. loss rev. loss efvcahs
5520102 0.0 0.0 0 * discharge thermal 5520103 1.0 1.0
* hd flood intercept slope 5520110 0.2346 0.0 1.0 1.0 * flow mfl mfv unused 5520201 1 0.0 0.0 0.0 * type
60 * trip
5520301 652 *
*d: ******************************************************** *d: in-containment refueling water storage tank (IRWST) *
*d: ******************************************************** * name type
5530000 "IRWST" tmdpvol * area length vol 5530101 0.0 10.0 2100.0 * az-angle inc-angle dz 5530102 0.0 0.0 0.0 * x-rough x-hd flags 5530103 0.0 0.0 0 * cword 5530200 0
* srch press liqe vape vapvf
5530201 0.0 1.0e5 1.3928e6 2.5466e6 0.0 *
*d: ******************************************************** *d: in-containment refueling water storage tank (IRWST) *
*d: ******************************************************** * name type
5540000 "IRWST" tmdpvol * area length vol 5540101 0.0 10.0 2100.0 * az-angle inc-angle dz