4.1. 全廠斷電事故過(guò)程中對(duì)反應(yīng)堆各部件現(xiàn)象進(jìn)行分析

全廠斷電事故中，由于主泵失去軸封冷卻水，主泵軸封處可能會(huì)出現(xiàn)泄漏。另一方面，根據(jù)相關(guān)研究分析，在事故進(jìn)程的適當(dāng)時(shí)刻對(duì)一回路實(shí)施減壓措施可以有效推遲事故進(jìn)程和緩解事故后果。在上文所述基本事故進(jìn)展的基礎(chǔ)上，就這兩種因素對(duì)其的影響定性地分析了4種可能的工況：

1.堆冷卻劑開(kāi)始汽化時(shí)主泵軸密封處泄漏；

2.出現(xiàn)早期主泵軸封泄漏的全廠斷電事故；

3.堆芯出口溫度達(dá)650 ℃時(shí)穩(wěn)壓器卸壓閥持續(xù)打開(kāi)；

4.工況1基礎(chǔ)上，堆芯出口溫度達(dá)650 ℃時(shí)穩(wěn)壓器卸壓閥持續(xù)打開(kāi)。

發(fā)生全廠斷電事故時(shí)，由于輔助給水系統(tǒng)無(wú)法啟動(dòng)，二回路水逐漸被蒸干，隨后一回路因熱量無(wú)法帶出而升溫升壓。當(dāng)堆芯區(qū)域的冷卻劑溫度逐漸達(dá)到飽和溫度，主泵軸封處出現(xiàn)泄漏。堆冷卻劑通過(guò)主泵軸封破口和穩(wěn)壓器卸壓閥從一回路系統(tǒng)噴出，引起堆芯冷卻劑裝量的減少。由于泄漏流量不大，因此堆芯壓力仍會(huì)在穩(wěn)壓器卸壓閥的設(shè)定壓力變化范圍維持一段時(shí)間。隨后堆芯壓力開(kāi)始持續(xù)下降。冷卻劑持續(xù)從主泵軸封破口流出，堆芯水位下降，堆芯逐漸裸露、升溫，堆芯部件達(dá)到失效溫度后會(huì)形成熔碴下落。堆芯壓力逐漸降到安注箱開(kāi)啟壓力，安注箱向堆芯注水，堆芯暫時(shí)得到冷卻。但由于壓力下降較慢，注水流量不大，而且有一部分通過(guò)主泵軸封破口直接流出，沒(méi)有形成對(duì)堆芯的再淹沒(méi)。隨后壓力殼內(nèi)繼續(xù)熔碴的形成和遷移的過(guò)程，逐漸熔穿壓力容器下封頭。下封頭熔穿時(shí)，壓力容器內(nèi)壓力值較低。

假設(shè)事故后10 m i n出現(xiàn)主泵軸封泄漏。之后由于此處的泄漏，冷卻即自破口處流出，一回路壓力持續(xù)下降，堆芯水位也迅速下降，很快堆芯就開(kāi)始裸露。由于堆芯冷卻狀況的惡化，在衰變熱的作用下堆芯部件的溫度升高，達(dá)到失效溫度后形成熔碴下落。主泵軸封處的泄漏也使壓力容器內(nèi)壓力迅速降低，使安注箱能在事故進(jìn)程中投入使用，和第一種工況一樣，有一部分通過(guò)主泵軸封破口直接流出，沒(méi)有形成對(duì)堆芯的再淹沒(méi)，由于事故進(jìn)程加快，最后下封頭較其他工況最早熔穿。

全廠斷電事故中，由于穩(wěn)壓器卸壓閥不斷的開(kāi)啟和關(guān)閉，一回路系統(tǒng)的冷卻劑不斷從卸壓閥噴出，堆芯水位下降，堆芯逐漸開(kāi)始裸露，裸露部分的堆芯僅依靠水蒸氣冷卻。但水蒸氣不足以帶出裸露部分堆芯的衰變熱，這部分部件的溫度持續(xù)升高，使流出堆芯的蒸汽溫度升高。當(dāng)流出堆芯的水蒸氣溫度達(dá)到650 ℃時(shí)，持續(xù)將穩(wěn)壓器卸壓閥打開(kāi)。之后，堆芯壓力快速下降到安注箱注水壓力，安注箱向堆芯注水。由于堆芯壓力下降較快，安注箱注水速度很快，堆芯水位上升，形成了對(duì)堆芯的重新淹沒(méi)。在這種情況下，能最大限度的延緩堆芯下封頭的失效。

發(fā)生全廠斷電后，主泵惰轉(zhuǎn)，反應(yīng)堆停堆，隨后汽輪機(jī)脫扣，主給水關(guān)閉。由于反應(yīng)堆停堆，穩(wěn)壓器壓力在短時(shí)間內(nèi)快速下降。然后由于主給水關(guān)閉，輔助給水完全失效，隨著二次側(cè)熱阱的喪失，一回路壓力也迅速上升到穩(wěn)壓器安全閥的開(kāi)啟整定值。整個(gè)事故進(jìn)程中，由于高低壓安注無(wú)法啟動(dòng)，導(dǎo)致通過(guò)穩(wěn)壓器安全閥排出的冷卻劑無(wú)法得到補(bǔ)充，壓力容器水位迅速下降。一段時(shí)間后，堆芯開(kāi)始裸露，然后逐漸升溫并開(kāi)始熔化。壓力容器下封頭因受熔融物的加熱發(fā)生蠕變失效。安全殼內(nèi)的壓力和溫度大幅上升。

安注箱在壓力容器失效后投人，對(duì)堆芯的冷卻未起到作用。安注箱的水通過(guò)破損的壓力容器下封頭落入堆腔內(nèi)，與高溫熔融物接觸后，產(chǎn)生大量的水蒸氣；同時(shí)，高溫熔融物與混凝土的相互作用后也會(huì)有氫氣和一氧化碳等大量不凝結(jié)性氣體產(chǎn)生。以上因素使安全殼內(nèi)的壓力不斷上升(如下圖所示)，最終安全殼發(fā)生超壓失效。在安全殼失效之前，安全殼內(nèi)大量水蒸氣的存在使安全殼環(huán)境惰性化，安全殼中氫氣濃度始終處于遠(yuǎn)離爆燃或爆炸的區(qū)域，氫氣風(fēng)險(xiǎn)較小。

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表1 SBO始發(fā)的嚴(yán)重事故的主要事故進(jìn)程

Table 1 M ain process of SBO introduced severe accident

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表2 事故主要結(jié)果

Table 2 M ain results of accident

在嚴(yán)重事故進(jìn)程中，操縱員將采取各種措施緩解事故，來(lái)維持放射性屏障的有效性。即使壓力容器破損，但隨著時(shí)間的推移，恢復(fù)AC電源，啟動(dòng)安全殼噴淋系統(tǒng)有可能繼續(xù)保持安全殼的完整性。，恢復(fù)AC電源后，安全殼內(nèi)的壓力和溫度會(huì)迅速地降低，且安全殼內(nèi)蒸汽濃度減少的同時(shí)，相應(yīng)也增加了氫氣的濃度，這樣就增加了氫氣的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在安全殼中需要采取相應(yīng)的氫氣控制措施并謹(jǐn)慎地實(shí)施安全殼噴淋，以預(yù)防和緩解氫氣燃燒可能帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

本文通過(guò)分析全廠斷電事故下安全殼的響應(yīng)，以及AC電源恢復(fù)后對(duì)安全殼響應(yīng)的影響，得出以下結(jié)論：

1)發(fā)生SBO事故后在無(wú)緩解措施投入的情況下，安全殼內(nèi)環(huán)境條件的惡化將影響到安全殼的完整性，事故后期會(huì)發(fā)生安全殼的超壓失效。在安全殼失效之前，由于安全殼內(nèi)大量水蒸氣的存在使安全殼環(huán)境惰性化，使得氫氣風(fēng)險(xiǎn)較小。

2)在壓力容器失效前恢復(fù)AC電源，由于輔助給水的投入使一回路的溫度及壓力下降，觸發(fā)安注系統(tǒng)投入，注入的冷卻劑有效的淹沒(méi)和冷卻堆芯，使壓力容器有可能繼續(xù)保持完整性，從而防止堆芯熔融物與混凝的反應(yīng)，減少了對(duì)安全殼完整性的威脅。

3)壓力容器失效后，AC電源的恢復(fù)將啟動(dòng)安全殼噴淋等專設(shè)安全設(shè)施，使安全殼內(nèi)蒸汽的含量大幅減少，從而相應(yīng)增加了氫氣的濃度。因此，安全殼中需采取相應(yīng)的氫氣緩解措施，并謹(jǐn)慎地實(shí)施安全殼噴淋，以預(yù)防和緩解氫氣燃燒可能帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。

4.2　全廠斷電事故中出現(xiàn)主泵軸封泄漏同時(shí)實(shí)施減壓措施

實(shí)施減壓措施前，事故進(jìn)程與第一種工況相同。堆芯出口蒸汽溫度達(dá)到650 ℃時(shí)，將穩(wěn)壓器卸壓閥持續(xù)打開(kāi)。堆芯壓力快速下降。當(dāng)壓力至安注箱壓力之下時(shí)，安注箱投入，安注水注入并重新淹沒(méi)堆芯。但由于大量的安注水從主泵軸封破口處流出，很快堆芯又重新裸露。堆芯繼續(xù)升溫，堆芯部件形成熔碴并向下遷移，隨后壓力殼下封頭熔穿。

從以上討論可以得出以下結(jié)論：

（1）泵軸封破口事故可能伴隨全廠斷電事故發(fā)生，對(duì)全廠斷電事故后果的影響隨軸封破口出現(xiàn)的時(shí)間有所不同。事故后較早發(fā)生的主泵軸封破口使堆芯熔化的時(shí)間提前，但出現(xiàn)較晚的破口，推遲了壓力容器下封頭熔穿的時(shí)間。