Vì mục đích của luận văn là tiến hành mô phỏng một số sự cố có thể xảy ra trong lò phản ứng hạt nhân nước sôi, vì vậy trong nội dung này sẽđề cập chi tiết tới một số hệ thống an toàn chính yếu của lò phản ứng hạt nhân, chúng là các hệ thống bảo vệ lò khỏi nguy cơ rò rỉ phóng xạ ra ngoài khi sự cố mất chất tải nhiệt vùng hoạt do bểđường ống, thủng đáy thùng lò, hư bơm cấp nước (Loca) xảy ra.
1.3.3.1. Hệ thống làm mát vùng hoạt khẩn cấp
Các hệ phun cao áp
- Hệ phun chất tải nhiệt cao áp (HPCF): Hệ HPCF là một hệ thống làm lạnh
vùng hoạt khẩn cấp độc lập, không cần điện lưới, các hệ thống không khí bổ trợ
hoặc các hệ thống nước làm mát bên ngoài để thực hiện mục đích cung cấp nước đến thùng lò để làm lạnh vùng hoạt trong các điều kiện sự cố mất chất tải nhiệt cấp độ trung bình và nhỏ. Điều này có nghĩa là trong trường hợp sự cố bị mất một lượng tương đối nhỏ chất tải nhiệt, hệ HPCF sẽ được sử dụng để bổ sung một lượng nhỏ tương đương chất làm mát cho lò phản ứng. Hệ HPCF có thể cấp nước cho lò ở các
24
áp có thể được sử dụng. Chất tải nhiệt trong hệ HPCF được cung cấp là nước sạch được bơm từ các bể chứa nước ngưng tụ hoặc bể triệt áp [12].
- Hệ giảm áp tự động (ADS): Hệ thống tuần hoàn chất tải nhiệt làm việc tại áp
suất cao. Khi sự cố mất chất tải nhiệt ở cấp độ trung bình hoặc nhỏ xảy ra, hệ HPCF
được sử dụng để bổ sung một lượng tương đối nhỏ nước làm mát mà không cần đến
sự giảm áp của hệ thống. Trong trường hợp sự cố mất chất tải nhiệt lớn, cần thiết bổ
sung một lượng lớn nước làm mát bằng hệ phun chất tải nhiệt thấp áp với nguồn nước ngay bên trong nhà lò. Do các bơm không thể khắc phục được áp suất lớn
trong hệ thống nên cần phải giảm áp bằng hệ giảm áp tự động. Hệ AD sẽ giảm áp
suất trong hệ thống dẫn hơi bằng cách mở các van xả/phun an toàn nhờ hệ thống điện tử được điều khiển một cách tự động để xả một lượng lớn hơi vào không gian
nhà lò.
Các hệ phun thấp áp
- Hệ phun vùng hoạt (CS): Hệ CS gồm hai vòng bơm độc lập và tách biệt.
Chất tải nhiệt là nước được sử dụng trong hệ CS được lấy từ bể triệt áp đặt bên trong thùng lò phản ứng. Sự làm mát vùng hoạt đạt được nhờ dòng phun chất lỏng
trực tiếp vào đỉnh của bó nhiên liệu.
- Hệ khử nhiệt dư (RHR) bằng phương thức phun chất tải nhiệt hạ áp
(LPCF): Hệ RHR cung cấp chất tải nhiệt là nước đến thùng lò phản ứng nhằm làm mát vùng hoạt trong điều kiện sự cố mất chất tải nhiệt. Hệ RHR là hệ đa mục đích
với nhiều phương thức vận hành trong đó phương thức LPCF được sử dụng chủ
yếu. Phương thức phun chất tải nhiệt hạ áp vận hành một cách tự động nhằm khôi
phục lại, và duy trì nếu cần thiết, lượng chất tải nhiệt để ngăn ngừa nhiệt độ của vỏ
thanh nhiên liệu không vượt quá khoảng 1204,4oC (2200oF). Trong quá trình khử
nhiệt dư, chất tải nhiệt là nước từ bể triệt áp được bơm đến thiết bị trao đổi nhiệt sau đó được bơm trực tiếp vào vòng tuần hoàn khép kín làm mát lò phản ứng. Nước
trong hệ thống này cũng có thể được sử dụng phun vào nhà lò nhằm giảm áp suất và nhiệt độ khi bị tăng hơn mức cho phép.
25
Ngoài hệ thống cấp nước làm mát chính, lò phản ứng còn có một hệ thống làm mát dự phòng được cấp điện từ một nguồn độc lập với hệ thống điện chính của lò phản ứng. Như vậy khi một sự cố xảy ra dẫn tới hệ cấp nước chính ngưng hoạt động
thì hệ RCIC sẽ tự động được kích hoạt, bơm chất lỏng từ các bồn chứa nước dự trữ
vào lò phản ứng.
1.3.3.3. Hệ thống che chắn bức xạ/nhà lò bảo vệ
Hình 1.6: Các kiểu thiết kế tòa nhà lò phản ứng nước sôi [5]
Tòa nhà lò của lò nước sôi gồm hai hệ nhà lò sơ cấp và thứ cấp. Nhà lò sơ cấp chứa một bểkhô (drywell) nơi đặt lò phản ứng và hệ thống tải nhiệt. Nhà lò sơ cấp hay nói cách khác là bể khô nhỏ hơn nhiều so với tòa nhà lò của lò phản ứng nước áp lực (PWR) và có vai trò lớn. Theo kịch bản trường hợp sự cố có rò rỉ thì chất tải nhiệt sẽtràn đến hơi trong bểkhô đểnhanh chóng điều áp. Các ống thông hơi từ bể khô hướng đến hơi ở dưới mực nước trong bể ướt (wetwell) làm ngưng tụ hơi và hạn chế áp suất cuối cùng đạt được. Cả hai bể khô và bể ướt được bao bọc bởi nhà lò thứ cấp. Trong quá trình vận hành, áp suất bên trong nhà lò thứ cấp được duy trì thấp hơn (âm) so với áp suất khí quyển bên ngoài một chút. Các thiết kế tòa nhà lò của BWR được nói đến với các tên gọi Mark I, Mark II và Mark III [12]. Kết cấu
26
Mark I là cũ nhất được phân biệt bởi bể khô với hình dạng giống như quả bầu úp
ngược đặt trên bể ướt là một ống vòng bằng thép chứa nước. Mark II đã được sử
dụng với các thế hệ 4 và 5 của BWR. Mark II với hình dạng của bể khô là hình nón cụt trên một tấm bê tông, phía dưới là buồng triệt áp hình trụ được làm bằng bê tông. Nhà lò thứ cấp Mark II được làm bằng thép nhẹ hoặc bê tông. Mark III sử
dụng một vòm bê tông có phần nào giống PWR và có tòa nhà riêng chứa các thanh nhiên liệu đã sử dụng.
27
CHƯƠNG 2: CHƯƠNG TRÌNH MÔ PHỎNG SỰ CỐ BWR-V3
Để thuận tiện cho việc ứng dụng phần mềm BWR-V3 mô phỏng các sự cố,
trong chương này, luận văn sẽ mô tả chi tiết các chức năng đồ họa mô phỏng trong từng giao diện của phần mềm cũng như các bước thao tác để thiết lập và chạy
chương trình.