4.2.2.3 Tốc độ dòng
Tốc độ dòng nước chảy qua vết vỡ thay đổi nhanh theo thời gian (Hình 4.5). Tốc độ theo khối lượng của dịng chảy ra ngồi vết vỡ đạt tới giá trị cực đại trong một phần của giây nhưng sau đó giảm khi áp suất hệ thống giảm. Kết quả cho thấy tốc độ dòng chảy qua vết vỡ giảm khi dòng thay đổi từ dòng đơn pha sang dòng 2 pha bão hòa trong 10s đầu tiên, và sau đó là dịng một pha hơi tại 280s. Như có thể thấy tốc độ dịng qua vết vỡ trong 100s đầu tiên được mơ phỏng khá tốt trong khi đó khoảng từ 200s đến 700s thì thấp hơn một chút. Nhìn chung tốc độ dịng chảy qua vết vỡ đã được dự đoán khá tốt trong mô phỏng.
Khi áp suất giảm xuống, hệ thống ECCS bắt đầu hoạt động để bù lại lượng nước đã mất qua vết vỡ. Trong mô phỏng này bài toán đặt ra rằng hệ thống bơm an tồn áp suất cao (HPSI) khơng hoạt động. ( Hình 4.6) cho thấy sự phun nước xảy ra 2
lần cho mỗi ACC. Các bình nước dự trữ (ACC) được khởi động khi áp suất bên sơ cấp giảm xuống 4,5 Mpa. ACC phun nước làm mát tại 330s, khi áp suất giảm xuống dưới 1,6 Mpa thì các ACC ngừng hoạt động tại 487s. Khi các ACC ngừng hoạt động, lượng nước vẫn bị thoát ra qua vết vỡ. Nhiệt độ vùng hoạt vẫn tăng lên làm q trình hóa hơi chiếm ưu thế làm tăng áp suất bên sơ cấp. Khi áp bên sơ cấp lên trên 1,6 Mpa thì tín hiệu các ACC lại được khởi động lần thứ 2 tại 599s đưa nước bổ sung vào vùng hoạt đến 703s, khi đó ACC được cơ lập.
Trong mơ phỏng, hệ thống LPSI đã được bắt đầu sớm hơn do ảnh hưởng của các ACC phun nước làm mát. LPSI trong vòng A được phát động khi áp suất phần trên vùng hoạt giảm xuống 1,29 MPa tại 797 giây. Tốc độ dòng của LPSI tăng dần theo thời gian (Hình 4.7). LPSI tiếp tục làm mát vùng hoạt và nhiệt độ chất lỏng dần dần được giảm xuống.
Tốc độ dòng tại các vịng cũng được dự đốn khá tốt được thể hiện trong (Hình 4.8). Sự tăng hay giảm của tốc độ các dòng thay đổi phụ thuộc vào áp suất bên thứ cấp và sự hoạt động của các ACC.
Hình 4.8 Tốc độ dịng tại các vịng
4.2.2.4 Mực nước tại các vị trí.
Sau khi mở van vỡ, lượng nước thốt ra ngồi vết vỡ rất nhanh và thay đổi theo thời gian. Mực nước trên các vòng cũng thay đổi tùy thuộc vào các giai đoạn. Sự giảm áp suất khiến sự suất hiện của hỗn hợp hai pha nước và hơi. (Hình 4.9) cho ta thấy mực nước trên các vòng là khác nhau. Mực nước vịng A trên kênh nóng (có vết vỡ) thường cao hơn vòng B do sự thốt nước qua vết vỡ tại vịng A và hoạt động của các ACC của 2 vòng cũng khác nhau. Mực nước các vịng tăng giảm phụ thuộc vào thời gian,nó giảm nhanh trong khoảng từ 0s đến 330s do sự mất nước qua vết vỡ. Nhưng ngay sau đó nó được tăng lên do dự hoạt động của hệ thống ECCS cụ thể là các ACC. Kết quả
mô phỏng cho thấy được đường biểu diễn cũng phản ánh được xu hướng thay đổi mực nước tại các vịng.
Hình 4.10 cho ta thấy sự chênh lệch áp suất ở các vị trí trong SG A. Trong kết quả mơ phỏng là sự chênh lệch áp suất giữa đỉnh và chân của ống hình chữ - U trong SG A. Sự chênh lệch áp suất này là do sự chênh lệch mực nước trong ống chữ - U. Kết quả mô phỏng được dự đoán khá tốt so với thực nghiệm. Trong sự giảm áp suất nhanh của bên sơ cấp, tín hiệu scram được tạo ra khi áp suất giảm tới 12,97 MPa. Khởi động tín hiệu scram là ngun nhân việc đóng của các loại van cơ lập dịng hơi chính trong SG (MSIVs) và các bơm nước làm mát chính. Áp suất các SG bên thứ cấp tăng nhanh sau khi đóng các MSIV cho đến khi bù lại áp suất trong SG. Áp suất của SG bên thứ cấp dao động giữa7,82 – 8,18 MPa với việc mở và đóng các van xả an tồn (RV). Mực nước của các SG bên thứ cấp giảm để đáp ứng với việc mở RV.
Mực nước tại UP (Hình 4.11) và vùng hoạt ( Hình 4.12) cũng thay đổi theo thời gian. Trong kết quả mô phỏng ta khảo sát sự chênh lệch áp suất giữa đỉnh và đáy của UP và vùng hoạt. Sự chênh lệch áp suất này là sự chênh lệch về áp suất thủy tĩnh do có sự thay đổi về mực nước tại 2 vị trí này. Kết quả mơ phỏng cho thấy xu hướng giảm mực nước tại 2 vị trí này có sựu khác nhau về thời điểm xảy ra. Sự thay đổi của mực nước trong vùng hoạt phụ thuộc vào dòng chảy ra ngồi vết vỡ và từ dịng từ bình nước dự trữ ACC. Mực nước thấp nhất tại 330s khi các bình ACC ngừng hoạt động. Nhưng sau đó mực nước đã tăng lên và được duy trì do sự hoạt động lại của các ACC và hệ thống LISP.
Hình 4.12 Mực nước tại vùng hoạt
4.2.2.5 Nhiệt độ thanh nhiên liệu
Hình 4.13 chỉ ra nhiệt độ lớp vỏ thanh nhiên liệu thay đổi theo thời gian. Khoảng thời gian từ 0s tới 330s nhiệt độ thanh nhiên liệu giảm cùng với tín hiệu scram, vùng hoạt vẫn ngập nước cho đến khi áp suất hệ thống giảm đến điểm phát động hệ thống ACC và bắt đầu quá trình tải nhiệt lâu dài. Khi vùng hoạt bắt đầu khơng có nước bao bọc, nhiệt độ lớp vỏ thanh nhiên liệu trong phần phía trên của vùng hoạt bắt đầu tăng lên nhanh chóng. Tại 330s là khi các ACC ngừng hoạt động nhiệt độ thanh nhiên liệu tăng nhanh. Sự tăng nhiệt độ ban đầu này sẽ dừng khi vùng hoạt được ngập nước trở lại do sự hoạt động trở lại của hệ thống ACC. Sau đó nhiệt độ thanh nhiên liệu sẽ giảm dần. Thời điểm xuất hiện và kích thước của các đỉnh nhiệt độ trên biểu đồ cũng phụ thuộc vào kích thước vết vỡ. Kết quả mơ phỏng cũng dự đốn khá tốt xu hướng và thời gian xảy ra các đỉnh nhiệt độ này. Tuy nhiên vẫn còn sai khác so với thực nghiệm.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
Sự cố LOCA được xem là có xác suất xảy ra lớn. Q trình chuyển tiếp của sự cố LOCA là một quá trình phức tạp với nhiều hiện tượng vật lý và thủy nhiệt khác nhau. Do đó, sự cố LOCA được xem xét, phân tích làm cơ sở thiết kế cũng như là một phần của phân tích an tồn trong báo cáo SAR (Safety Analysis Report) của lị phản ứng hạt nhân.
Kết quả tính tốn, khảo sát bằng chương trình RELAP5/Mod3.2 đối với sự cố LOCA vỡ 10% kênh nóng cho thấy với sự vận hành đúng chức năng của các hệ thống cấp cứu (ECCS) duy trì chức năng làm mát vùng hoạt lò phản ứng. Kết quả tính tốn trong mơ phỏng tương đối phù hợp với kết quả thực nghiệm. Điều này khẳng định khả năng mô phỏng bằng chương trình RELAP5 đối với sự cố làm mất chất tải nhiệt vùng hoạt (LOCAs) và các q trình chuyển tiếp khác cho lị phản ứng PWR.
Đồ án này đã phân tích được sự cố LOCA vỡ 10% kênh nóng bằng các kết quả tính tốn từ phần mềm RELAP5/Mod3.2. Kịch bản sai hỏng kép: LOCA + hệ thống HPSI + hệ thống bơm nước cấp phụ không hoạt động được mô phỏng cụ thể, chi tiết và cho thấy được khả năng khảo sát trong kịch bản.
Nghiên cứu về sự cố LOCA vỡ 10% kênh nóng trên cơ sở thực nghiệm ROSA/LSTF là tiền đề, để nghiên cứu sự cố tai nạn này cho lò PWR trong tương lai. Hơn nữa, khả năng, áp dụng chương trình RELAP5/Mod3.2 sẽ được nâng cao, dần làm chủ chương trình tính tốn thủy nhiệt này. Các nghiên cứu trên sẽ giúp ích lớn trong việc đào tạo đối với thẩm định, tính tốn an tồn hạt nhân đối với dự án nhà máy điện hạt nhân Ninh Thuận của Việt Nam, sử dụng công nghệ của Nga (VVR – 1000) và công nghệ Nhật Bản.
Hướng nghiên cứu tiếp theo nhằm hoàn thiện một hồ sơ về sự cố mất nước tải nhiệt trong lị phản ứng PWR để có thể kịp thời xử lý và ngăn ngừa sự cố một cách tốt nhất.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Lamarsh, Theory of nuclear reactors.
[2] Neil E. Todreas, Mujid S. Kazimi,Massachusetts Institute of Technology,
Nuclear systems I - Thermal Hydraulic Fundamentals.
[3] SCIENTECH, Inc.Rockville, Maryland, Idaho Falls, Idaho:
RELAP5/MOD3.2 Code manual volume I Code structure; system models; and solution methods; volume II: User’ guide and input requirements; volume V user’s guidelines. Washington, DC 03/1998.
[4] The ROSA-V Group: ROSA-V Large scale test facility (LSTF) – System
description for the third and fourth simulated fuel assemblies, Japan Atomic Energy Research Institute 03/2003.
PHỤ LỤC
Input file trạng thái chuyển tiếp của bài tốn vỡ LOCA vỡ 10% kênh nóng trong thực nghiệm ROSA/LSTF. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
= sb-hl-02
*----------------------------------------------------------------------------------------------------- *
* 1st restart from steady state : up to 15000.0 sec. *
*----------------------------------------------------------------------------------------------------- *
0000100 restart transnt *
0000103 927 *
*----------------------------------------------------------------------*
* time-end min-stp max-stp edt-opt mnor majr rst *
*----------------------------------------------------------------------*
* *
000201 12000.0 1.d-8 0.0125 3 1600 160000 80000 *
0000201 1000.0 1.d-8 0.0125 3 80 160000 80000 *
*------------------------------------------------------------------------------------------------------*
0000511 time 0 ge null 0 1.0d+6 l *hpi *
0000510 time 0 ge null 0 1.0d+6 l * *
0000517 time 0 ge null 0 1.0d+6 l * *
*...511 < component: 721,771 should 505 + 12.0 > *
* *
* *
0000520 time 0 ge timeof 505 200000.0 l * 2ry depress * * *
0000530 time 0 ge null 0 0.0 l * break *
* *
0000541 cntrlvar 312 lt null 0 11.0 n *aux feed *
0000542 cntrlvar 312 lt null 0 11.05 n * * *00019700
0000543 cntrlvar 512 lt null 0 11.0 n *aux feed *
0000544 cntrlvar 512 lt null 0 11.05 n * *
0000630 -632 and 541 n * bl sg aux feed water
* 0000631 632 and 542 n *
0000632 630 or 631 n *
0000636 632 and 520 n * (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
* *
0000633 -635 and 543 n * il sg aux feed water *
0000634 635 and 544 n *
0000635 633 or 634 n *
0000637 635 and 520 n *
* *
0000587 p 610010000 gt null 0 1.60d+6 n *vannes accu * 0000588 p 448010000 le null 0 4.5d+6 n *vannes accu * *------ *
0000618 587 and 588 n * vannes accu * *...618 < component: 712 accu -- > cl-a, sum > *
* *
0000597 p 610010000 gt null 0 1.60d+6 n *vannes accu * 0000598 p 248010000 le null 0 4.5d+6 n *vannes accu * *------ *
0000619 597 and 598 n * vannes accu *
*...619 < component: 711 accu -- > cl-b, sum > *
* * *----------------------------------------------------------------------* 2040000 blhlbyps branch * 2040001 1 0 * 2040101 3.53d-4 1.66 0.0 0.0 90.0 0.3 * 2040102 3.33d-5 0.0 00 * 2040200 0 15674000. 1279400. 2443700.0 0.0 * *asa101 204010002 200010003 3.53d-4 0.0 0.0 000101 * 2041101 204010002 200010003 3.53d-4 0.0 0.0 030101 * 2041201 0.1870300 0.1870300 0.0 * *----------------------------------------------------------------------* 4040000 blhlbyps branch * 4040001 1 0 * 4040101 3.53d-4 1.66 0.0 0.0 90.0 0.30 * 4040102 3.33d-5 0.0 00 * 4040200 0 15674000. 1279400.0 2443700.0 0.0 *
*asa101 404010002 400010003 3.53d-4 0.0 0.0 000101 * 4041101 404010002 400010003 3.53d-4 0.0 0.0 030101 * 4041201 0.1870300 0.1870300 0.0 * *----------------------------------------------------------------------* 3510000 auxfed tmdpjun * 3510101 350000000 300010001 0.004 * 3510200 1 636 * 3510201 0.0 0. 0.0 0.0 * 3510202 1. 0.000 0.0 0.0 * 3510203 6001. 0.000 0.0 0.0 * 3510204 20000. 0.000 0.0 0.0 * *----------------------------------------------------------------------* 5510000 auxfed tmdpjun 5510101 550000000 500010001 0.004 * 5510200 1 637 * 5510201 0.0 0. 0.0 0.0 * 5510202 1. 0.000 0.0 0.0 * 5510203 6001. 0.000 0.0 0.0 * 5510204 20000. 0.00 0.0 0.0 * *----------------------------------------------------------------------* 7110000 accub valve * *oh0101 715010002 248010001 5.31d-3 10. 10. 0000 *