Từ mô phỏng, luận văn ghi chép lại các số liệu và dựng lại đồ thị biến thiên của một số các tham số lò đặc trưng.
Giai đoạn xảy ra sự cố
Phân tích các đồ thị hình vẽ cho thấy, trong khoảng 1 phút đầu tiên khi sự cố
xảy ra, các thông số lò có sựthay đổi mạnh mẽ, đáng kể nhất. Bắt đầu từ lỗi của bộ điều khiển dòng khi nhận định giá trị lưu lượng tuần hoàn cao hơn điểm đặt, dẫn
đến các máy bơm nội bộ điều chỉnh lại áp suất bơm thấp xuống để giảm tốc độ bơm. Trên hình 3.5 và 3.6 ta thấy, tốc độ bơm ban đầu là 1134 vòng/phút, ứng với áp suất bơm 220 kPa đã giảm đi đáng kể trong liên tục. Sau 1 phút, tốc độbơm chỉ
còn 392 vòng/phút và do đó áp suất bơm rất thấp (15 kPa). Kết quả là dòng tải nhiệt
đi vào vùng hoạt sau thời gian này chỉ còn dưới 5000 kg/s như ta thấy trên hình 3.7. Trong khi đó thì đường biểu diễn của nồng độ hai pha hơi-nước trong vùng hoạt và hệ số bọt khí tăng mạnh mẽ (hình 3.13, 3.14). Có thể giải thích nguyên nhân của việc tăng các hệ sốnày như sau:
Nồng độ 2 pha của vùng hoạt, kí hiệu X (%), được định nghĩa [9]:
= (3.1)
Với : <mg> là tỉ lệ dòng hơi bão hòa.
<mf> là tỉ lệ dòng chất lỏng tái tuần hoàn.
Mặt khác, sự cân bằng tổng khối lượng ở trạng thái ổn định trong hệ thống lò
đó là:
• Lưu lượng hơi = Lưu lượng nước cấp:
Do đó: <mg> = <md> (3.2a) • Lưu lượng nước dưới bão hòa (nước không sôi) = lưu lượng nước cấp + lưu lượng chất lỏng tái tuần hoàn:
<mi> = <md> + <mf> (3.2b) Với: <md> là lưu lượng nước cấp.
55 Hình 3.5 : DCF - Áp suất bơm nội bộ (kPa) Hình 3.6 : DCF - Tốc độbơm nội bộ (RPM)
Hình 3.7: DCF -Lưu lượng tải nhiệt vùng hoạt (kg/s)
Hình 3.8: DCF -Lưu lượng hơi đến tua-bin (kg/s)
56 Từ (3.2a) và (3.2b) suy ra:
X = < m > < m > +< m >= < m > < m > +< m >= < m > < m > = < m > < m > Hay: X = ỉ ệ ư ượ ơ ã ò ỉ ệ ư ượ ả ệ ù ạ (%) (3.3)
Như vậy từ (3.3) ta thấy khi dòng tải nhiệt qua vùng hoạt giảm, dẫn tới tỉ lệ
chất tải nhiệt giảm (đồng thời tỉ lệhơi bão hòa tăng) thì nồng độ 2 pha vùng hoạt sẽ tăng. Hình 3.11: DCF -Nhiệt độ nhiên liệu (oC) Hình 3.12: DCF -Độ phản ứng tổng (mk) Hình 3.13: DCF -Nồng độ hai pha vùng hoạt (%) Hình 3.14: DCF -Độ phản ứng của bọt khí (mk)
57
Mặt khác, hệ số bọt khí được tính theo công thức [9]:
α = = (3.4) Với g f S S: tỉ số Slip
g: mật độhơi bão hòa f : mật độ chất lỏng bão hòa
Công thức (3.4) cho thấy khi nồng độ hơivùng hoạt X tăng lên thì hệ số bọt khí cũng tăng lên, nghĩa là hệ số bọt khí của lò càng âm hơn nữa, biến thiên độ phản
ứng càng âm hơn (như biểu hiện trên hình 3.12), do đó thông lượng neutron giảm. Kết quả là công suất lò bị giảm khi sự cố xảy ra (hình 3.10), từ đây sẽ dẫn đến các hoạt động điều chỉnh của hệ thống điều khiển lò, mục đích là đểđưa công suất lò về
mức phù hợp với lưu lượng dòng tải nhiệt (tương ứng với đường “Công suất/Lưu lượng tối đa”). Đó là lí do mà ngay khi có tín hiệu báo sự cố thì các thanh điều khiển lập tức được thu hồi. Tuy nhiên, sự giảm dòng tải nhiệt xảy ra nhanh hơn sự điều chỉnh công suất của hệđiều khiển cho nên công suất neutron đôi lúc cao hơn
so với mức dòng tải nhiệt. Chính vì vậy, con nháy vàng đôi lúc bị trượt lên đường chấm đỏ(đường giới hạn cho việc thu hồi các thanh điều khiển bịkhóa), và đèn báo
“Công suất neutron cao so với lưu lượng tải nhiệt” (Hi Neut Pwr vs Flow) sáng lên trên màn hình điều hành lò. Khi điều này xảy ra, các thanh điều khiển sẽ tạm ngừng việc thu hồi lại để giảm bớt công suất, ổn định lò.
Mặt khác, khi lượng hơi nước sinh ra trong lò ít hơn thì áp suất trong lò cũng
bị giảm xuống (hình 3.9). Đểđảm bảo áp suất trong lò, van điều khiển hơi đến tua- bin sẽđóng lại một phần, do đó quan sát đồ thị hình 3.8 ta thấy lưu lượng hơi đến tua-bin cũng sụt giảm rất nhanh sau sự cố. Vì lượng hơi đến tua-bin ít không đủđể
tạo áp lực cho tua-bin hoạt động nên tua-bin sẽ chậm lại, đó là lí do xuất hiện tín hiệu “Turbine Runback” trên màn hình.
Sau thời gian 1 phút, các đường biểu diễn công suất, lưu lượng tải nhiệt, tốc
58
lại. Hoạt động lò được kiểm soát ở mức công suất ~17%, lưu lượng dòng tải nhiệt ~4900kg/s, tốc độ máy bơm nội bộ ~398 RPM, áp suất bơm lúc này bằng không. Nồng độ vùng hoạt X và hệ số bọt khí cũng dần được giảm xuống, độ phản ứng tổng lại bắt đầu tăng lên. Mặc dù vậy, áp suất lò không thể được nâng trở về điểm
cài đặt lí do là vì lúc này lưu lượng hơi sinh ra trên mái đã giảm do dòng tuần hoàn bị giảm, mặt khác nhiệt độ các thanh nhiên liệu lúc này cũng hạ xuống dẫn đến nhiệt năng sinh ra không còn đủđể tạo áp suất cao.
Giai đoạn phục hồi công suất
Sự biến thiên của các đồ thị cho ta thấy, việc tăng tốc độbơm nội bộ dẫn đến sựtăng lên của áp suất bơm, lưu lượng dòng tải nhiệt kết quảlà làm tăng trở lại các tham số áp suất, nồng độ 2 pha, nhiệt độ nhiên liệu, lưu lượng hơi đến tua-bin… Sau 30 phút thì các tham số lò đạt được trạng thái như bình thường.
Tuy nhiên, như đã trình bày ởchương 2, tương quan giữa công suất lò và lưu lượng chất tải nhiệt được lập trình sẵn trên một gói dữ liệu được tính toán kỹlưỡng và phức tạp, đảm bảo sự phù hợp và hiệu quả tối ưu giữa công suất và lưu lượng tải.
Mối tương quan giữa điểm thiết lập công suất bơm nội bộ và công suất lò trong luận văn này (như bảng 3.1) chỉ phản ánh diễn biến chung của quá trình khôi phục công suất lò. Đây không phải là giá trị tối ưu nhất, thực tế có thểđặt các điểm thiết lập công suất này theo các cách khác nhau để khôi phục công suất lò, chỉ cần
đảm bảo sao cho con nháy vàng dịch chuyển trong vùng vận hành ổn định.
Nhận xét
Sự cố “Giảm lưu lượng tải nhiệt qua vùng hoạt” dẫn đến kết quả cuối cùng là sự giảm công suất của lò phản ứng. Mô phỏng này đã cho ta thấy toàn bộ quá trình
tác động đến công suất lò thông qua việc điều chỉnh tốc độ dòng tải nhiệt qua vùng hoạt, mà cụ thể trong trường hợp này là sự giảm công suất do lưu lượng tải nhiệt giảm, đồng thời cũng mô phỏng lại toàn bộ diễn tiến thay đổi của các tham số lò:
thông lượng neutron, độ phản ứng, áp suất, lưu lượng hơi, mực nước,… cũng như
sự điều động kịp thời của các hệ thống thiết bịđể đảm bảo lò vận hành trong trạng thái an toàn ổn định. Đặc biệt mô phỏng này cho thấy khi một sự cố giảm lưu lượng
59
tải nhiệt vùng hoạt xảy ra, các thanh điều khiển lập tức được yêu cầu chèn vào vùng hoạt để làm giảm độ phản ứng của các thanh nhiên liệu, từ đó hạ công suất xuống cho phù hợp với mức “Công suất/Lưu lượng” tối đa được thiết kế cho lò phản ứng.
Như vậy, mô phỏng này cho ta cái nhìn tổng quát từ lúc bắt đầu sự cố giảm dòng tải nhiệt vùng hoạt tới lúc hệ thống lò can thiệp điều khiển và đưa lò về trạng thái ổn định ở mức công suất thấp hơn. Sự cố này không gây ra những hậu quả
nghiêm trọng, hay dẫn đến tình huống phải dập lò, tuy nhiên nó đã cho thấy tầm ảnh
hưởng lớn lên tình trạng, công suất lò bằng việc điều tiết lưu lượng dòng tải nhiệt qua vùng hoạt.
Mặt khác, sự cố giảm lưu lượng tải nhiệt qua vùng hoạt do lỗi của bộ điều khiển có thể được khắc phục bằng cách điều chỉnh bộ điều khiển bơm nội bộ trực tiếp bằng tay. Sau thời gian 30 phút lò phản ứng trở về trạng thái như lúc vận hành bình thường.