鉛基研究實(shí)驗(yàn)堆無保護(hù)瞬態(tài)安全特性分析.pdf

1、革新型核能系統(tǒng)是未來核能之路。鉛基反應(yīng)堆是最具潛力堆型之一。不少國家、機(jī)構(gòu)均制定了龐大的鉛基堆發(fā)展規(guī)劃，中國在最近幾年來開始加大對鉛基反應(yīng)堆的投入，作為國內(nèi)鉛基反應(yīng)堆的主要推動者，中科院核能安全技術(shù)研究所FDS團(tuán)隊目前已完成中國鉛基研究實(shí)驗(yàn)堆詳細(xì)方案設(shè)計。反應(yīng)堆無保護(hù)瞬態(tài)分析是評估其固有安全特性的有效手段，也是檢驗(yàn)、指導(dǎo)其設(shè)計的重要途徑。鑒于此，本文采用NTC-2D對上述鉛基研究實(shí)驗(yàn)堆開展了系統(tǒng)、深入的無保護(hù)瞬態(tài)安全特性分析。
　

2、　本文分析工具是NTC-2D程序，該程序是由FDS團(tuán)隊自主開發(fā)的中子-熱工耦合安全分析程序，已開展大量驗(yàn)證工作。在此基礎(chǔ)上，本文開展了基于“PDS-XADS安全分析例題”的程序?qū)Ρ闰?yàn)證，以驗(yàn)證其整體性功能;同時開展了基于“JAEA水注入鉛鉍實(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)對比驗(yàn)證，以驗(yàn)證其“鉛鉍與水相互作用”模型。對比發(fā)現(xiàn)，NTC-2D與成熟商業(yè)軟件及實(shí)驗(yàn)結(jié)果均吻合較好。
　　首先，根據(jù)國內(nèi)外無保護(hù)瞬態(tài)安全分析的經(jīng)驗(yàn)，同時考慮該鉛基研究實(shí)驗(yàn)堆自身設(shè)計

3、特點(diǎn)，最終確定了本文無保護(hù)瞬態(tài)安全分析的具體內(nèi)容。即:無保護(hù)超功率瞬態(tài)、無保護(hù)失流瞬態(tài)、無保護(hù)失熱阱瞬態(tài)、無保護(hù)失流合并失熱阱瞬態(tài)、無保護(hù)主換熱器破口瞬態(tài)?；贜TC-2D對以上五種工況進(jìn)行瞬態(tài)模擬，分析各種工況下的具體瞬態(tài)響應(yīng)過程及機(jī)理，最終完成對其無保護(hù)瞬態(tài)安全特性的分析，具體分析結(jié)果如下:
　　前四種瞬態(tài)工況，該反應(yīng)堆展現(xiàn)出良好的固有安全特性，主要體現(xiàn)在以下三個方面:(1)該反應(yīng)堆具有良好的負(fù)反饋特性:超功率工況下它阻止了功

4、率的持續(xù)上升，在失流、失熱阱及失流合并失熱阱工況下，它自動降低反應(yīng)堆功率，甚至停堆以保障反應(yīng)堆安全;(2)主回路熱容量很大，熱惰性強(qiáng)，大大減緩了失熱阱，失流合并失熱阱工況下堆芯溫度增長速率，大大緩解了事故后果;(3)主回路擁有良好的自然循環(huán)特性:反應(yīng)堆在失流工況下依靠自然循環(huán)自動達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，在失流合并失熱阱工況下，反應(yīng)堆僅靠自然循環(huán)進(jìn)行堆芯冷卻，大大緩解了事故后果。
　　主換熱器破口模擬揭示了“鉛鉍與水相互作用”的相關(guān)現(xiàn)象與機(jī)理

5、，重點(diǎn)揭示了水蒸汽在主容器內(nèi)的遷移規(guī)律:(1)下封頭斷裂工況下，部分水蒸汽向下遷移，發(fā)現(xiàn)水蒸汽進(jìn)入堆芯;(2)上封頭斷裂工況下，幾乎所有水蒸汽向上遷移，未發(fā)現(xiàn)水蒸汽進(jìn)入堆芯。
　　本文研究意義:(1)可以為該鉛基研究實(shí)驗(yàn)堆安全評價工作（初步安全分析報告撰寫等）提供一定借鑒意義;(2)可以為該鉛基研究實(shí)驗(yàn)堆設(shè)計優(yōu)化提供初步依據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)設(shè)計的“built in”而不是“added on”;(3)可以為未來商業(yè)鉛基反應(yīng)堆發(fā)展提供一定參