4.1. 全廠斷電事故過程中對反應(yīng)堆各部件現(xiàn)象進行分析

全廠斷電事故中，由于主泵失去軸封冷卻水，主泵軸封處可能會出現(xiàn)泄漏。另一方面，根據(jù)相關(guān)研究分析，在事故進程的適當(dāng)時刻對一回路實施減壓措施可以有效推遲事故進程和緩解事故后果。在上文所述基本事故進展的基礎(chǔ)上，就這兩種因素對其的影響定性地分析了4種可能的工況：

1.堆冷卻劑開始汽化時主泵軸密封處泄漏；

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650 ℃時穩(wěn)壓器卸壓閥持續(xù)打開；

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

發(fā)生全廠斷電事故時，由于輔助給水系統(tǒng)無法啟動，二回路水逐漸被蒸干，隨后一回路因熱量無法帶出而升溫升壓。當(dāng)堆芯區(qū)域的冷卻劑溫度逐漸達到飽和溫度，主泵軸封處出現(xiàn)泄漏。堆冷卻劑通過主泵軸封破口和穩(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，因此堆芯壓力仍會在穩(wěn)壓器卸壓閥的設(shè)定壓力變化范圍維持一段時間。隨后堆芯壓力開始持續(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，堆芯部件達到失效溫度后會形成熔碴下落。堆芯壓力逐漸降到安注箱開啟壓力，安注箱向堆芯注水，堆芯暫時得到冷卻。但由于壓力下降較慢，注水流量不大，而且有一部分通過主泵軸封破口直接流出，沒有形成對堆芯的再淹沒。隨后壓力殼內(nèi)繼續(xù)熔碴的形成和遷移的過程，逐漸熔穿壓力容器下封頭。下封頭熔穿時，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程中投入使用，和第一種工況一樣，有一部分通過主泵軸封破口直接流出，沒有形成對堆芯的再淹沒，由于事故進程加快，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到650 ℃時，持續(xù)將穩(wěn)壓器卸壓閥打開。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，形成了對堆芯的重新淹沒。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)壓器安全閥的開啟整定值。整個事故進程中，由于高低壓安注無法啟動，導(dǎo)致通過穩(wěn)壓器安全閥排出的冷卻劑無法得到補充，壓力容器水位迅速下降。一段時間后，堆芯開始裸露，然后逐漸升溫并開始熔化。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，對堆芯的冷卻未起到作用。安注箱的水通過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，高溫熔融物與混凝土的相互作用后也會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離爆燃或爆炸的區(qū)域，氫氣風(fēng)險較小。

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表1 SBO始發(fā)的嚴(yán)重事故的主要事故進程

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

本文通過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)慎地實施安全殼噴淋，以預(yù)防和緩解氫氣燃燒可能帶來的風(fēng)險。

4.2　全廠斷電事故中出現(xiàn)主泵軸封泄漏同時實施減壓措施

實施減壓措施前，事故進程與第一種工況相同。堆芯出口蒸汽溫度達到650 ℃時，將穩(wěn)壓器卸壓閥持續(xù)打開。堆芯壓力快速下降。當(dāng)壓力至安注箱壓力之下時，安注箱投入，安注水注入并重新淹沒堆芯。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，對全廠斷電事故后果的影響隨軸封破口出現(xiàn)的時間有所不同。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間。