báo cáo phục hồi công suất từ sự cố hot shutdown cho lò wwer-1000 bằng phần mềm wwer 1000

PHỤC HỒI CÔNG SUẤT TỪ SỰ CỐ
“HOT SHUTDOWN” CHO LÒ WWER-1000
BẰNG PHẦN MỀM WWER-1000
SVTH: Phạm Văn Hiệu
GVHD: TS. Võ Hồng Hải
ThS. Phan Lê Hoàng Sang
GVPB: ThS. Nguyễn Hoàng Anh
LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Chủ quan
• Muốn tìm hiểu về
loại nhà máy điện
hạt nhân sắp xây
dựng tại Ninh
Thuận.
Điều kiện
• Bộ môn Vật lý hạt
nhân có hướng
nghiên cứu mô
phỏng vận hành
nhà máy điện hạt
nhân.
Cơ hội
• IAEA cung cấp
phần mềm mô
phỏng WWER-
1000.
2
Giới thiệu nhà máy điện hạt nhân
sử dụng lò phản ứng WWER
Phục hồi công suất từ sự cố
“Hot shutdown” cho lò WWER-1000

NỘI DUNG KHÓA LUẬN
Chương 1
Chương 2
Chương 3
Điều chỉnh lò phản ứng
3
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU NHÀ MÁY ĐIỆN
HẠT NHÂN SỬ DỤNG LÒ WWER-1000
1.1. Tổng quan về nhà máy điện hạt nhân
Hình 1.1. Sơ đồ khối của nhà máy điện hạt nhân
[1]
[1]
4
Chương 1
1.2. Trang thiết bị chính
1. Lò phản ứng
2. Bình sinh hơi
3. Máy bơm tuần hoàn chính
4. Bình điều áp
5. Bình ngưng hơi giảm
áp suất
6. Hệ thống làm lạnh lõi
tức thời
Hình 1.2. Những bộ phận chính trong vòng sơ cấp lò WWER-1000
[2]
[2] />5
Chương 1
1.2. Trang thiết bị chính
1. Đầu vào
2. Vòng phân cách

3. Tấm ngăn khoan lỗ
4. Giếng lò
5. Bó thanh nhiên liệu
6. Đầu ra
7. Thùng lò (vỏ lò)
Hình 1.3. Ảnh mặt cắt của lõi lò phản ứng WWER-1000
[2]
[2] />1.2.1. Lò phản ứng
6
Chương 1
1.2. Trang thiết bị chính
1. Đầu vào
2. Vòng phân cách
3. Tấm ngăn khoan lỗ
4. Giếng lò
5. Bó thanh nhiên liệu
6. Đầu ra
7. Thùng lò (vỏ lò)
Hình 1.3. Ảnh mặt cắt của lõi lò phản ứng WWER-1000
[2]
[2] />1.2.1. Lò phản ứng
7
Chương 1
1.2. Trang thiết bị vòng sơ cấp
Hình 1.4. Lõi lò và các bó thanh điều khiển
[3]
1.2.2. Lõi lò phản ứng
Tổng
số bó 163
Số bó điều khiển 61

Khoảng cách giữa
các bó nhiên liệu
0,236 m
Lưu lượng chất tải
nhiệt qua lõi lò
17650 g/s
Công suất nhiệt 3000 MW
Bảng 1.1. Các đặc tính chính của
lõi lò phản ứng WWER-1000
[3]
[3] IAEA, WWER-1000 reactor simulator: Workshop Material, 2011, Vienna
Bó điều khiển
Bó nhiên liệu
1. Thanh nhiên liệu 2. Ống chứa thanh điều khiển
3. Ống chứa thiết bị đo trung tâm
Lõi lò phản ứng Bó thanh điều khiển
8
CHƯƠNG 2: ĐIỀU CHỈNH LÒ PHẢN ỨNG
2.1. Khái niệm chung
𝝆 =
𝒌 − 𝟏
𝒌
Với k là hệ số nhân
nơtron hiệu dụng
2.1.1. Độ phản ứng 𝝆
𝝆
𝑻ổ𝒏𝒈
= 𝝆
𝑵𝒉𝒊ê𝒏 𝒍𝒊ệ𝒖
+ 𝝆

𝑪𝒉á𝒚
+ 𝝆
𝑿ỉ
+ 𝝆
𝑺𝒎
+ 𝝆
𝑿𝒆
+ 𝝆
𝝉
+𝝆
𝒘
9
(𝟐. 𝟏)
Quá trình cháy nhiên liệu sơ cấp có sự hình thành plutoni thứ cấp 𝜌
𝑐ℎá𝑦
Tạo xỉ lò phản ứng 𝜌
𝑥ỉ
Nhiễm độc Samari 𝜌
𝑆𝑚
Nhiễm độc Xenon 𝜌
𝑋𝑒
Hiệu ứng nhiệt độ của độ phản ứng 𝜌
𝜏
Hiệu ứng công suất của độ phản ứng 𝜌
𝑤
(𝟐. 𝟐)
Chương 2
2.1. Khái niệm chung
2.1.2. Điều kiện vận hành
𝝆

𝒏𝒉𝒊ê𝒏 𝒍𝒊ệ𝒖
≥ 𝝆
𝒄𝒉á𝒚
+ 𝝆
𝒙ỉ
+ |𝝆
𝑺𝒎
| + |𝝆
𝑿𝒆
| + |𝝆
𝝉
| + |𝝆
𝒘
|
[4]
Để đảm bảo hoạt động của lò phản ứng trong suốt thời gian làm việc,
độ phản ứng nhiên liệu cần không nhỏ hơn tổng các giá trị tuyệt đối
của các mất mát độ phản ứng.
[4] Viện Năng Lượng Nguyên Tử Việt Nam (2012), Nhà máy điện hạt nhân sử dụng lò phản ứng WWER-1000, Hà Nội.
10
2.2. Điều chỉnh độ phản ứng
Điều chỉnh
độ phản ứng
Bằng các thanh
điều khiển
Bằng boron
(𝟐. 𝟑)
CHƯƠNG 3: PHỤC HỒI CÔNG SUẤT TỪ SỰ CỐ
“HOT SHUTDOWN” CHO LÒ WWER-1000
GIỚI THIỆU PHẦN MỀM WWER-1000

 Trang điều khiển độ phản ứng (CPS)
11
 Trang mô phỏng vòng sơ cấp (1C)
GIỚI THIỆU PHẦN MỀM WWER-1000
1
2
3
4
5
6
12
• Các thanh điều
khiển bị nhúng ngập
vào lõi lò
• Công suất giảm
xuống còn 0,009%
Hot shutdown
• Để thực hiện cần,
trước đó cần bơm
boron vào mạch
chính
Rút các nhóm thanh
điều khiển
• Sau đó phải pha
loãng boron thì công
suất mới có thể được
phục hồi
Phục hồi công suất lò
3.1. Đặt vấn đề
CHƯƠNG 3: PHỤC HỒI CÔNG SUẤT TỪ

SỰ CỐ “HOT SHUTDOWN” CHO LÒ WWER-1000
13
3.2. Diễn biến kịch bản
Sự cố
“Hot shutdown”
Bơm boron
vào mạch chính
Rút các nhóm
thanh điều khiển
Pha loãng
boron
Phục hồi
công suất lò
0s
800s
(13m 20s)
8s
90s
102.620s
(28h 30m)
18.360s
(5h 6m)
20.900s
(5h 45m)
450.000s
(5d 5h)
Xảy ra
sự cố
Các nhóm thanh
điều khiển nhúng

ngập vào lò
Công suất lò
giảm xuống
còn 0,009%
Bật máy
bơm boron
Rút các nhóm
thanh điều khiển,
riêng nhóm 10 ngập
trong lò 25-40%
Mở van
bồn nước
tinh khiết
Khóa van bồn
nước tinh khiết
Đợi áp suất
trong MSH
ổn định
Tắt máy
bơm boron
Lò vẫn hoạt
động hoàn hảo
107.300s
(29h 48m)
Công suất lò
đạt 100%
Công suất lò
đạt 35-40%

B

B 

Thao tác Bơm boron Dừng bơm
boron
Pha loãng
boron
Dừng pha
loãng boron
Rút thanh
điều khiển
Kí hiệu
B B   
14
3.3. Phân tích và đánh giá kết quả
CHƯƠNG 3: PHỤC HỒI CÔNG SUẤT TỪ SỰ CỐ
“HOT SHUTDOWN” CHO LÒ WWER-1000
Khảo sát các thông số
Độ phản
ứng
Công suất
lò
Mực nước
bình điều
áp
Áp suất
trong MSH
và trong lõi
lò
Vị trí 10
nhóm thanh

điều khiển
Offset
15
3.3.1 Khảo sát độ phản ứng
B
B



B
B



B
B


B
B




Thao
tác
Kí
hiệu
Bơm
boron

B
Dừng
bơm
boron
B
Pha
loãng
boron

Dừng
pha
loãng
boron

Rút
thanh
điều
khiển

16
3.3.2. Khảo sát công suất lò phản ứng




Thao
tác
Kí
hiệu
Bơm

boron
B
Dừng
bơm
boron
B
Pha
loãng
boron

Dừng
pha
loãng
boron

Rút
thanh
điều
khiển

17
3.3.3. Khảo sát mực nước của bình điều áp




Thao
tác
Kí
hiệu

Bơm
boron
B
Dừng
bơm
boron
B
Pha
loãng
boron

Dừng
pha
loãng
boron

Rút
thanh
điều
khiển

18
3.3.4. Khảo sát áp suất trong
ống góp hơi chính và áp suất trong lõi lò
Áp suất trong lõi lò
Áp suất trong MSH
Áp suất trong lõi lò
Áp suất trong MSH
Áp suất trong lõi lò
Áp suất trong MSH

Áp suất trong lõi lò
Áp suất trong MSH
Thao
tác
Kí
hiệu
Bơm
boron
B
Dừng
bơm
boron
B
Pha
loãng
boron

Dừng
pha
loãng
boron

Rút
thanh
điều
khiển

19
3.3.5. Khảo sát vị trí của 10 nhóm thanh điều khiển





20
3.3.6. Khảo sát giá trị offset




Thao
tác
Kí
hiệu
Bơm
boron
B
Dừng
bơm
boron
B
Pha
loãng
boron

Dừng
pha
loãng
boron

Rút

thanh
điều
khiển

21
3.4. Nhận xét
CHƯƠNG 3: PHỤC HỒI CÔNG SUẤT TỪ SỰ CỐ
“HOT SHUTDOWN” CHO LÒ WWER-1000
Nồng độ boron
12 (g/kg)
• Sau khi phục
hồi một thời
gian, lò bị
dập
Nồng độ boron
14,5 (g/kg)
• Lò được phục
hồi nhưng dự
đoán sẽ bị
dập sau một
vài ngày
Nồng độ boron
14,6 (g/kg)
• Lò sau khi
phục hồi có
biến động
trong thời
gian đầu
nhưng có thể
duy trì công

suất lâu dài
Nồng độ boron
14,75 (g/kg)
• Lò sau khi
được phục
hồi có biến
động không
đáng kể và
hoạt động
hoàn hảo
trong suốt
quá trình
khảo sát
22
• Tìm hiểu phần mềm WWER-1000
• Tìm hiểu lò WWER-1000
• Tìm hiểu và khắc phục thành công
sự cố Hot Shutdown
• Tìm ra ngưỡng giá trị boron bơm
vào mạch chính là 14,75 – 16 (g/kg)
KẾT LUẬN
23