【摘要】：熱氣導(dǎo)管雙端斷裂(DEGB)事故因其可能造成的嚴重后果逐漸引起研究者的大量關(guān)注。對于200 MWe球床模塊式高溫氣冷堆(HTR-PM),DEGB進氣事故是其事故安全分析中重點關(guān)注的事故類型。針對HTR-PM DEGB進氣事故,提出了從裝料管注入一定流量的氮氣或氦氣以緩解事故后果的方案,并利用系統(tǒng)分析程序TINTE-TIIXUW,計算分析了注入不同流量氮氣和氦氣對進氣事故的緩解效果。分析結(jié)果表明,注入氮氣時,注氣流量需達到一定值才能起到緩解效果,而注入氦氣時,注氣流量小或大均能有效緩解事故后果,這為后續(xù)的實際工程應(yīng)用提供了很好的參考和幫助。
【圖文】：

ＴＲ－ＰＭＤＥＧＢ進氣事故，本文以Ｎ２和Ｈｅ為候選氣體，利用ＴＩＮＴＥ－ＴＩＩＸＵＷ程序［１０］分別分析從裝料管注入不同流量的Ｎ２和Ｈｅ對ＤＥＧＢ進氣事故的緩解效果。１理論分析對于ＨＴＲ－ＰＭ，進氣事故的主要危害在于自然循環(huán)建立后，堆芯及反射層等石墨材料會被氧化性氣體腐蝕，進而造成放射性釋放增加或堆內(nèi)結(jié)構(gòu)材料機械性能降低。因此在采取從裝料管注氣等緩解措施時，主要從阻止或延緩自然循環(huán)的建立來考慮。從裝料管注氣的氣體流向示意圖示于圖１。圖１從裝料管注氣時氣體流向示意圖Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｆｌｏｗｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｉｎｊｅｃｔｅｄｇａｓｆｒｏｍｆｕｅｌｃｈａｒｇｉｎｇｔｕｂｅ圖１中，虛線為發(fā)生ＤＥＧＢ事故后建立穩(wěn)定自然循環(huán)時混合氣體的流向，實線為從裝料管注入Ｈｅ或Ｎ２時的氣體流向。從裝料管注入的氣體一部分流向堆芯，一部分經(jīng)冷氦聯(lián)箱流向側(cè)反射層冷卻劑通道。若流經(jīng)堆芯的氣體可到達堆芯底部甚至從熱氣導(dǎo)管內(nèi)管流出，則可有效阻止自然循環(huán)的建立。從裝料管注入一定流量的氣體，忽略氣體在裝料管的重位壓降和摩擦壓降，若從裝料管注入的氣體可到達堆芯底部，，由能量守恒得到：Ｇ２ｉｎ２ρｉｎＡ２ｉｎ＋ρｉｎｇＨｃｏｒｅ≥Ｗｃｏｒｅ＋Ｗｊ＋Ｗｒｅｆ（１）２１６６原子能科學(xué)技術(shù)第５１卷

圖２不同Ｎ２注氣流量時堆芯流場分布Ｆｉｇ．２ＦｌｏｗｆｉｅｌｄｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｒｅａｃｔｏｒｃｏｒｅｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔＮ２ｍａｓｓｆｌｏｗｓ力，一旦注氣立即形成自然循環(huán)，反而加速了自然循環(huán)的建立。因此由圖２可知，在５１ｈ注入１．０ｋｇ／ｓＮ２時，注氣后立即形成了自然循環(huán)。在５１ｈ注入１．５ｋｇ／ｓＮ２時，克服了堆芯球床的阻力，混合氣體在堆芯球床區(qū)域向下流動。但隨著側(cè)反射層冷卻劑通道溫度的降低，在某一時間后，側(cè)反射層冷卻劑通道內(nèi)混合氣體和堆芯內(nèi)混合氣體的密度差足以克服沿程阻力時，又重新建立了自然循環(huán)，即１４４ｈ時１．５ｋｇ／ｓ的堆芯流常注入２．０ｋｇ／ｓＮ２時的情況與注入１．５ｋｇ／ｓ時的情況類似。圖３為注入不同流量Ｎ２時，反應(yīng)堆內(nèi)石墨總氧化量隨時間的變化。圖３不同Ｎ２流量時反應(yīng)堆內(nèi)總氧化量隨時間的變化Ｆｉｇ．３ＴｏｔａｌｇｒａｐｈｉｔｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｏｆｒｅａｃｔｏｒｖｅｒｓｕｓｔｉｍｅｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔＮ２ｍａｓｓｆｌｏｗｓ如圖３所示，相比未注入Ｎ２時的情況，在５１ｈ以１．０ｋｇ／ｓ注入Ｎ２時，反應(yīng)堆內(nèi)的總氧化量反而增加，而以１．５ｋｇ／ｓ或２．０ｋｇ／ｓ注入Ｎ２時，反應(yīng)堆內(nèi)的總氧化量減校這是由于在５１ｈ注入１．０ｋｇ／ｓＮ２時，立即形成自然循環(huán)，相比未注氣時，提前進入了長期氧化階段，因此反應(yīng)堆內(nèi)的總氧化量增加。在５１ｈ以１．５ｋｇ／ｓ注入Ｎ２時，流過堆芯的氣體可到達堆芯底部，抑制了自然循環(huán)的形成，相當(dāng)于延緩了進入長

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