堵流事故下板状燃料元件堆芯熔化过程分析
核工程与核技术资助企业: 中广核研究院有限责任公司
企业导师: 卢冬华
指导教师: 赵萌
项目成员: 马铭杰,杨光
项目概述
本课题以板状燃料反应堆为研究对象,从热工水力和燃料行为两个方面对堵流事故进行研究。在燃料行为方面:使用严重事故程序RELAP5/SCDAP对板状燃料反应堆系统进行建模,对堵流事故下板状燃料元件堆芯熔化过程以及熔化燃料的行为机理进行分析,总结堵流事故板状燃料堆芯的熔化过程,同时分析堵流事故下板状燃料元件堆芯熔化过程中的燃料行为特性,揭示堵流事故板状燃料堆芯熔化燃料行为机理,总结堵流事故下板状燃料堆芯的熔化过程。在热工水力方面,研究分析从流道发生堵塞到燃料板发生熔化之间的热工水力过程,对单流道堵塞事故和燃料组件堵塞事故进行分别研究,探索其中的热工水力原理。
项目目标
使用RELAP5/SCDAP程序对板状燃料反应堆系统进行详细建模,分析板状燃料元件堆芯堵流事故。
在热工水力方面:分析堵流事故下板状燃料元件反应堆热工水力响应,揭示堵流事故影响板状燃料反应堆热工水力的机理,掌握堵流事故后板状堆芯热工水力的瞬态变化规律。
在燃料行为分析方面:对堵流事故下板状燃料元件堆芯熔化过程中的燃料行为特性进行针对性分析,主要包括分析板状燃料温度变化、燃料熔化行为以及熔融物迁移过程等。同时,分析堵流组件熔化对周围组件安全性的影响。
项目成果
热工水力方面,并分别对燃料组件堵塞与单通道堵塞事故进行不同堵塞率下的热工水力瞬态特性分析,并给出极限堵塞率,最后总结了热工水力参数随堵塞率升高而变化的总体趋势,并深入分析了特定过程中的热工水力现象。熔化行为方面研究了以UO2-Zr和U3Si2-FeCrAl为燃料基底的燃料组件在一盒燃料组件完全堵流情况下的堆芯熔化进程,并将两者的现象进行对比分析,研究了UO2-Zr和U3Si2-FeCrAl材料在堵流事故表现出的优越性和不足。前者燃料基底的燃料组件在堵流事故前期事故进程发展较快,后者在事故发展中期发展更快。