壓水堆的最大可能事故
來源:中國核電信息網 發(fā)布日期:2010-10-25
在整個60年代,有一種概念在安全方針中占支配地位,這就是最大可能事故。這種概念所依據的是這樣的信念,即不是所有可想象的工況都是可能的。雖然人的想象力是沒有界限的,但假設一些極不可能的獨立事件,例如一次強烈地震和一次飛行器墜毀事件可能同時影響一座核電廠,看來是不合理的。這就是為什么要對每種堆型進行初步分析,以確定哪些事故是可能的,然后對核設施進行設計,以便在發(fā)生考慮過的事故之一時,至少有一道屏障將保持完整。人們假設,通過考慮各種極端的工況,一些相似但較不嚴重的事故也被包括其內。三里島事故證明了這種方法的基本合理性,但也證明了它的局限性,各種安全設施(反應堆事故保護停堆設施,安全注入設施,安全殼完整性保障設施),起到了在較嚴重的事故中應起的作用。然而實際情況表明,這些針對比三里島發(fā)生的要嚴重得多的一回路損壞設計的安全設施部分失效,從而加重了事故的嚴重性,加重了對核電廠和設備的影響。
讓我們考察一下被包括在60年代安全分析中的、對上面種種考慮有直接關系的三種事故:控制棒不合時宜的彈出:在操作過程中輻照燃料組件的跌落和損壞;以及使用加壓流體的反應堆.一回路發(fā)生導致堆芯失冷的破裂。有關最后這種事故的考慮導致對壓水堆核電廠采取下面兩套措施。第一套措施是,用各種方法檢驗建造材料、鍛造和焊接工藝,精心設計和分析各種部件并利用模擬組件進行試驗,利用射線照相和超聲波技術對焊縫進行全面的內部檢查,以排除反應堆壓力容器發(fā)生突然破裂的可能性。第二套措施與承認連接反應堆壓力容器的管道之一由于未知原因發(fā)生破裂的可能性有關.在這種情況下,一回路中含有的水漏失,反應堆內的壓力下降,而安全殼內的壓力則上升。堆芯供水中斷,即堆芯不再得到冷卻。鏈式反應雖然依靠反應堆自動停堆系統(tǒng)(雙套)停止,但衰變熱量必須導走。這種熱量是由累積在堆芯的放射性產物釋放的;在反應堆事故保護停堆后一秒鐘,這種熱量為初始功率的10%(幾小時后為3%)。在卸壓階段結束后,將有多種系統(tǒng)被啟動以確保堆芯冷卻。這些系統(tǒng)把加壓冷水注入堆芯.一經測定一回路壓力變化,在高壓下以低流率工作的第一個系統(tǒng)立即起動。不過,在假設工況下(一次大的管道破裂),光霉這一系統(tǒng)本身是不夠的。當一回路中的壓力從150大氣壓降至40大氣壓時,充水蓄壓器通過止回閥向一回路排放,這種止回閥在那時刻之前因一回路壓力較高而一直處于關閉狀態(tài).當這種壓力達到約6大氣壓時,高容量的注射泵把專用貯水箱的冷水供給一回路。當貯水箱排空后,注射泵利用通過一回路破裂處漏失、并向下流到安全殼底部的排水坑的水再循環(huán).堆芯本身被設計成能承受以下事故工況:反應堆冷卻劑沸騰蒸發(fā)使堆芯失去冷卻劑;余熱沒有排走;包殼加熱,以及注入的水再次浸沒堆芯時由突然淹沒產生的各種效應。有關準確的事故工況的討論曾持續(xù)多年,結果是美國原子能委員會于1971年發(fā)表了一些有關核電廠的暫行準則。這些準則從1974年1月起作為權威法規(guī)強制施行,現在所有的國家都引用了這些準則。這些準則硬性規(guī)定了功率界限,以防包殼溫度在這些工況下超過1205℃,對包殼厚度也作了必要規(guī)定,即在再次淹沒期間被水腐蝕的包殼厚度不得超過其壁厚的四分之一。上述措施的目的在于保護第一道屏障的完整性,并限制相應的氫的形成,其他措施集中在保護第三道屏障,即安全殼。安全殼必須在假設事故引起的壓力和溫度之下保持密封。一種噴淋系統(tǒng)將一陣冷水從安全殼上部噴下,以降低溫度和壓力。
最大可能事故概念已經形成,但仍在核安全規(guī)程中。對于設計階段考慮過的每一類工況,用一個確定的事故或事件作代表,可以認為其結后果“包含”這一類的所有事件的后果。

圖為防止壓水堆核電廠逸出放射性產物而設置的多重屏障:這些屏障依次是能夠容納裂變產物的氧化鈾;燃料包殼;一回路邊界;以及圍繞反應堆的安全殼。

圖為計算機代碼提供的故圖象:Cathare是一種熱工水力學代碼,用它可模擬失去新華通訊社卻劑事故。圖中所顯示的是在反應堆的冷卻劑泵和壓水容器之間出現小裂縫后,一回路的工況變化。一回路在屏幕上分成若干區(qū)域顯示,利用此種代碼可監(jiān)視壓力和溫度趨勢、反應堆冷卻劑沸騰,以及因安全注射泵起動引起的堆芯淹沒。
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