Đánh giá hiệu năng hoạt động của hệ thống tải nhiệt thụ động nhà lò VVER1200V491 sử dụng chương trình tính toán RELAP 5.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

VIỆN KỸ THUẬT HẠT NHÂN & VẬT LÝ MÔI TRƯỜNG

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Cung Văn Duy
Lớp : Kỹ thuật Hạt Nhân

1.

Mã số sinh viên: 20124164
Khóa : 57

Tên đề tài đồ án : Đánh giá hiệu năng hoạt động của hệ thống tải nhiệt thụ
động nhà lò VVER-1200/V491 sử dụng chương trình tính toán RELAP 5.

2.

Nội dung :

- Tìm hiểu hệ thống tải nhiệt thụ động nhà lò VVER-1200/V491.
- Thực hiện các bài toán còn lại với RELAP 5.
- Mô phỏng hệ thống tải nhiệt thụ động bằng RELAP 5.

3.

Họ tên giảng viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Thái.

4.

Ngày giao nhiệm vụ đồ án : 22 / 03 / 2017

5.

Ngày hoàn thành: 02 / 06 / 2017
Ngày 2 tháng 6 năm 2017
Chủ nhiệm khoa

Giảng viên hướng dẫn

Page | 1


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành báo cáo thực tập này, đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn chân thành
tới TS. Nguyễn Văn Thái, cảm ơn thầy dù rất bận nhưng vẫn hướng dẫn em
trong suốt quá trình em hoàn thành báo cáo, giúp em đi đúng hướng và hoàn
thành mục tiêu đề ra.
Tiếp theo, em xin cảm ơn tập thể thầy cô của Viện Kỹ thuật Hạt nhân & Vật lý
môi trường đã giúp em giải đáp các thắc mắc kịp thời, luôn động viên em trong
quá trình làm đồ án.
Xin cảm ơn các bạn lớp Kỹ thuật hạt nhân & Vật lý môi trường K57, cảm ơn các
bạn đã luôn động viên giúp đỡ kịp thời trong những lúc mình khó khăn nhất.

Page | 2

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ............................................................................... 4
DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................... 5
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ................................................................................ 6
LỜI NÓI ĐẦU ....................................................................................................... 7
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TẢI NHIỆT THỤ ĐỘNG NHÀ
LÒ VVER-1200/V491 ........................................................................................... 9
1.1. Mục đích : ................................................................................................. 9
1.2. Yêu cầu chức năng : ................................................................................ 10
1.3. Các hệ thống kết nối với JMP : ............................................................... 10
1.4. Sơ đồ thiết kế hệ thống : ......................................................................... 11
1.5. Hoạt động của hệ thống trong điều kiện thông thường : ........................ 19
1.6. Hoạt động của hệ thống trong điều kiện sự cố nặng :............................. 20
CHƯƠNG 2 : ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG TẢI NHIỆT THỤ ĐỘNG NHÀ LÒ
VVER-1200/V491 BẰNG PHẦN MỀM RELAP 5 ........................................... 23
2.1. Giới thiệu về phần mềm RELAP 5 : ....................................................... 23
2.1.1. Cấu trúc của chương trình RELAP 5 [2] :.......................................... 23
2.1.2. Khái niệm về node hóa và một số yêu cầu cơ bản khi thực hiện node
hóa : ............................................................................................................... 27
2.1.3. Cơ sở lý thuyết của chương trình RELAP 5 : .................................... 27
2.1.4. Cấu trúc tệp dữ liệu đầu vào [1] : ........................................................ 30
2.2. Đánh giá hiệu năng hoạt động của hệ thống tải nhiệt thụ động nhà lò
VVER-1200/V491 (JMP) bằng RELAP 5 : ..................................................... 31
2.2.1. Sơ đồ node hóa hệ thống JMP : ......................................................... 31
2.2.2. Mô tả kịch bản và giải thích kết quả : ................................................. 33
KẾT LUẬN.......................................................................................................... 36
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 37
PHỤ LỤC ............................................................................................................ 38

Page | 3

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1.1 : Hệ thống làm mát nhà lò thụ động JMP [3] . .................................. 10
Hình 1.2 : Sơ đồ thiết kế hệ thống JMP [3] . ..................................................... 13
Hình 1.3 : Thiết kế bể chứa nước EHRT và bộ trao đổi nhiệt HX [3] . ............ 14
Hình 1.4 : Thiết kế đường ống dẫn và van (ví dụ một kênh chi tiết) (1) [3] . ... 16
Hình 1.5 : Thiết kế đường ống dẫn và van (ví dụ một kênh chi tiết) (1) [3] . ... 17
Hình 1.6 : Thiết kế đường ống dẫn và van (ví dụ một kênh chi tiết) (2) [3] . ... 18
Hình 1.7 : Ảnh hưởng của hệ thống JMP tới áp suất và nhiệt độ bên trong toà
nhà lò [3] ........................................................................................................... 21
Hình 2.1 : Cấu trúc khối dữ liệu trên cùng [2] ................................................. 23
Hình 2.2 : Cấu trúc khối TRNCTL [2] . ............................................................. 24
Hình 2.3 : Sơ đồ node hóa hệ thống JMP. ....................................................... 32
Hình 2.4 : Nhiệt độ bên trong tòa nhà lò 450 khi sự cố xảy ra. ...................... 34
Hình 2.5 : Áp suất bên trong tòa nhà lò 450 trong thời gian xảy ra sự cố. ..... 34

Page | 4


DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1 : Cấu trúc input của chương trình RELAP 5 [1] [2] ........................... 26
Bảng 2.2 : Định dạng thẻ trong RELAP 5 [1] . ................................................. 30

Page | 5


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

JMP

Passive Heat Removal System from the Containment

VVER Vodo-Vodyanoi Energetichesky Reactor

Page | 6


LỜI NÓI ĐẦU
Nền văn minh của con người gắn liền với sự phát triển về nhu cầu năng lượng,
ngày nay năng lượng trở thành mối quan tâm hàng đầu của các quốc gia trên
thế giới, đồng thời cũng là nguyên nhân của rất nhiều cuộc chiến tranh đang diễn
ra trên toàn cầu. Các nguồn năng lượng hóa thạch như than đá hay dầu mỏ ngày
càng cạn kiệt và khí thải từ những nguồn năng lượng này đang gây ra những tổn
hại nghiêm trọng đến môi trường toàn thế giới. Các nguồn năng lượng tái tạo
như năng lượng gió, năng lượng mặt trời thân thiện với môi trường nhưng lại có
giá thành quá cao. Việt Nam là quốc gia đang phát triển và phấn đấu đến năm
2020 chúng ta sẽ trở thành một nước công nghiệp. Vì vậy, nhu cầu năng lượng
của Việt Nam là rất lớn cho phát triển công nghiệp. Năm 2010 chúng ta đã phải
nhập khẩu điện với tỷ lệ 4% và sẽ tăng lên 5,35% vào năm 2020. Để đáp ứng
nhu cầu ngày càng tăng cao về năng lượng, chúng ta đã quyết định sử dụng thêm
năng lượng nguyên tử bởi những ưu điểm vượt trội trên cả phương diện kinh tế
cũng như môi trường. Tuy nhiên làm sao để sử dụng năng lượng hạt nhân một
cách an toàn đặc biệt sau các sự cố TMI, Chernobyl, Fukushima cho thấy sự cần
thiết của việc đảm bảo an toàn cho các nhà máy điện hạt nhân.
Trong phần đồ án của mình em đã tìm hiểu về hệ thống tải nhiệt thụ động nhà lò
VVER-1200/V491, tìm hiểu cách sử dụng chương trình RELAP 5 và thực hiện
đánh giá hiệu năng hiệu năng hoạt động của hệ thống với chương trình RELAP
5.
Việc phân tích an toàn lò phản ứng có tác dụng:

- Hỗ trợ việc đưa ra những quy tắc an toàn.
- Kiểm nghiệm và cấp giấy phép xây dựng lò phản ứng.
- Đánh giá và hướng dẫn nhân viên vận hành.
Page | 7


- Đưa ra các chiến lược giảm nhẹ hậu quả trong trường hợp xảy ra tai nạn.
Giảng viên hướng dẫn

Hà Nội, ngày 2 tháng 6 năm 2017

Sinh Viên
Cung Văn Duy

Page | 8


CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TẢI NHIỆT THỤ ĐỘNG
NHÀ LÒ VVER-1200/V491

1.1.

Mục đích :

Hệ thống tải nhiệt thụ động từ tòa nhà lò (JMP) là hệ thống nhằm giảm thiểu sự
nguy hiểm khi có sự cố nặng xảy ra, hệ thống JMP có chức năng tải nhiệt trong
khoảng 24 giờ trong trường hợp sự cố xảy ra. Hệ thống có chức năng làm giảm
áp suất bên trong tòa nhà lò và tải nhiệt khi có sự cố nặng như sự cố tan chảy lõi
lò.
Chức năng của hệ thống được thiết kế dựa trên các điều kiện của các kịch bản sự

cố nặng có thể xảy ra trong lò phản ứng hạt nhân. Trong hệ thống được thiết kế
bốn kênh hoạt động hoàn toàn riêng biệt nhau và hiệu suất làm việc của mỗi
kênh là 33%. Hệ thống JMP hoạt động dựa trên nguyên lý thụ động, hệ thống
này có thể hoạt động tự động mà không cần tác động của nhân viên vận hành
trong vòng 24 giờ. Trong khoảng thời gian từ 24 giời tới 72 giờ thì hệ thống sử
dụng các hệ thống cấp nước di động (Mobile equipment) và các bể nước dự trữ
được sử dụng cho các vận hành của hệ thồng (bổ sung cho các bể tải nhiệt) [3] .

Page | 9


Hình 1.1 : Hệ thống làm mát nhà lò thụ động JMP [3] .
1.2.

Yêu cầu chức năng :

Hệ thực hiện các chức năng của nó khi có sự cố nặng xảy ra như sự cố tan chảy
lõi lò và duy trì áp suất trong tòa nhà lò trong khoảng 24 giờ đầu tiên kể từ khi
sự cố bắt đầu. Đặc biệt trong 24 giờ đầu hệ thống không cần đến việc điều khiển
của nhân viên vận hành và không cần cung cấp điện [3] .

1.3.

Các hệ thống kết nối với JMP :

Hệ thống tải nhiệt thụ động từ tòa nhà lò (JMP) kết nối với các hệ thống sau:
 Các bể chứa nước của hệ thống tải nhiệt thông qua bình sinh hơi (JNB).
 Hệ thống ống xả phóng xạ tòa nhà lò (reactor building radioactive drain
system ) (КТF).
Page | 10

 Hệ thống cấp điện khẩn cấp.
 Hệ tống điều khiển và kiểm tra.
 Hệ thống làm mát và thông gió.
Các bể chứa nước của hệ thống tải nhiệt thông qua bình sinh hơi (JNB) cấp
nước cho hệ thống JMP để đảm bảo việc tải nhiệt trong suất quá trình khi có sự
cố nặng xảy ra. Trong các điều kiện hoạt động thông thường, hệ thống KTF có
chức năng loại bỏ nước đọng trên bề mặt thiết bị trao đổi nhiệt, ngoài ra hệ
thống KTF có chức năng gom nước được xả ra từ hệ thống các bể tải nhiệt khẩn
cấp khi có trường hợp sự cố xảy ra. Hệ thống cấp điện khẩn cấp có chức năng
cấp điện cho các thiết bị được điều khiển bằng điện của hệ thống tải nhiệt thụ
động từ tòa nhà lò (JMP). Hệ thống điều khiển và giám sát có chức năng hỗ trợ
cho các nhân viên vận hành và việc điều khiển tự động để điều chỉnh các van
trong hệ thống JMP. Ngoài ra hệ thống điều khiển và giám sát còn có chức năng
kiểm soát các thông số vận hành của hệ thống JMP để người vận hành có thể
biết rõ trạng thái hoạt động của hệ thống.
Hệ thống thông gió và làm mát có chức năng duy trì thông số môi trường bên
trong hệ thống tải nhiệt thụ động JMP. Hệ thống này được đặt trong tòa nhà phụ
trợ của tòa nhà lò. Trong trường hợp khi có sự cố nặng xảy ra thì có thể các hệ
thống trên có thể bị hỏng nhưng đặng biệt bể chứa nước dự trữ tải nhiệt khẩn
cấp EHRT phải luôn hoạt động ổn định [3] .

1.4.

Sơ đồ thiết kế hệ thống :

Hệ thống tải nhiệt thụ động tòa nhà lò có 4 kênh giống nhau nhưng hoạt động thì
hoàn toàn độc lập nhau và mỗi kênh có công suất làm việc là 33,3%.
Mỗi kênh bao gồm các thiết bị sau:

Page | 11


 Gồm 4 thiết bị trao đổi nhiệt - bình ngưng: JMP11/21/31/41AC001,
JMP12/22/32/42AC001, JMP13/23/33/43AC001,
JMP14/24/34/44AC001;
 Các van hãm (Confining valves): JMP11/21/31/41AA801/802,
JMP12/22/32/42AA,JMP13/23/33/43AA801/802,JMP14/24/34/44AA801
/802;
 Các đường ống của thiết bị trao đổi nhiệt - bình ngưng:
JMP11/21/31/41AC001, JMP12/22/32/42AC001,JMP13/23/33/43AC001,
JMP14/24/34/44AC001.

Page | 12


Hình 1.2 : Sơ đồ thiết kế hệ thống JMP [3] .
Các đường ống của thiết bị trao đổi nhiệt được bố trí dọc theo bờ tường có độ
cao 49,3 m. Mỗi thiết bị trao đổi nhiệt có diện tích bề mặt trao đổi nhiệt là 75
m2, chiều cao của các bó trao đổi nhiệt là 5m, các đường ống trao đổi nhiệt có
đường kính 38 x 2 mm. Các ống trao đổi nhiệt được gắn thành một bó trao đổi
nhiệt có đường kính định danh 150mm và các ống góp trên cùng có đường kính
Page | 13


định danh 200mm. Tổng toàn bộ phần diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của cả 4
kênh là 300m2 .

Hình 1.3 : Thiết kế bể chứa nước EHRT và bộ trao đổi nhiệt HX [3] .

Page | 14


Các thiết bị trao đổi nhiệt JMP11/21/31/41AC001, JMP12/22/32/42AC001,
JMP13/23/33/43AC001, JMP14/24/34/44AC001 của tất cả các kênh được kết
nối bởi các đường ống tới các bể tải nhiệt khẩn cấp JNB10/20/30/40BB001. Để
tránh trường hợp quá áp ở hệ thống tải nhiệt thụ động trong trường họp van ngắt
(cut-off valve) bị đóng thì trong hệ thống còn thiết kế các van an toàn (safety
valve) JMP11/21/31/41AA401, JMP12/22/32/42/AA401,
JMP13/23/33/43AA401, JMP14/24/34/44AA401. Hơi trong tòa nhà lò được loại
bỏ do sự ngưng tụ của hơi qua các thiết bị trao đổi nhiệt
JMP11/21/31/41AC001, JMP12/22/32/42AC001, JMP13/23/33/43AC001,
JMP14/24/34/44AC001. Chất làm mát vận chuyển trong các đường ống theo
nguyên lý đối lưu tự nhiên thì chất làm mát sẽ được vận chuyển quay lại bể tải
nhiệt khẩn cấp JNB10/20/30/40BB001, quá trình này cứ diễn ra liên tục trong
vòng 24 giờ từ khi bắt đầu xảy ra sự cố.

Page | 15


Hình 1.4 : Thiết kế đường ống dẫn và van (ví dụ một kênh chi tiết) (1) [3] .
Các bể nước ở mỗi kênh được xây dựng bằng bê tông chịu lực tốt và được đặt
bên trong tòa nhà phụ trợ của tòa nhà lò, mỗi bể có thể tích 538m3 và có độ cao
so với sàn tòa nhà lò là 59.85m. Để hệ thống tải nhiệt thụ động từ tòa nhà lò
(JMP) vẫn tiếp tục hoạt động sau 24giờ thì hệ thống có sử dụng các phương tiện
cấp nước di động (ô tô cấp nước bên ngoài ) và bể nước tiếp nhiên liệu dự phòng
để cấp nước cho hệ thống JMP trong trường hợp khẩn cấp.
Các van hãm JMP11/21/31/41AA801/802, JMP12/22/32/42/AA801/802,
JMP13/23/33/43AA801/802, JMP14/24/34/44AA801/802 được lắp đặt trên các

Page | 16


đường ống dẫn nước của các thiết bị trao đổi nhiệt JMP11/21/31/41AC001,
JMP12/22/32/42AC001, JMP13/23/33/43AC001, JMP14/24/34/44AC001 và
các bể tải nhiệt khẩn cấp JNB10/20/30/40BB001. Trong hệ thống được thiết kế
các van ngắt (cut-off valve) với mục đích ngắt dòng trong trường hợp có hiện
tượng rò rỉ. Các van hãm này được thiết kế bên trong tòa nhò phụ trợ của tòa
nhà lò và có độ cao 54.45m so với sàn tòa nhà lò.

Hình 1.5 : Thiết kế đường ống dẫn và van (ví dụ một kênh chi tiết) (1) [3] .

Page | 17


Các bình sinh hơi-bình ngưng và một số hệ thống đường ống của JMP được đặt
bên trong tòa nhà lò (UJA), một phần khác của hệ thống đường ống và các van
được đặt bên trong tòa nhà phụ trợ của tòa nhà lò (UJB) các hệ thống van này
có độ cao 54.45m.

Hình 1.6 : Thiết kế đường ống dẫn và van (ví dụ một kênh chi tiết) (2) [3] .
Các thiết bị của hệ thống được đặt bên trong tòa nhà lò nhằm mục đích bảo về
khi có sự va chạm do vật thể bay bên ngoài, các thiết bị và bể được đặt trên cao
nhằm mục đích sử dụng trọng lực để hoạt động và không cần đến nguồn năng
lượng khác. Ngoài ra các thiết bị của hệ thông còn được thiết kế ở các vị trí
thuận tiện cho việc bảo trì và sửa chữa. Để đảm bảo tính an toàn theo nguyên

Page | 18

tắc phân tách vật lý thì hệ thống được kết nối với các nguồn điện khác nhau để
tránh trường hơp sai hỏng một bộ phận là sai hỏng cả hệ thống.
Các thiết trao đổi nhiệt – bình ngưng được thiết kế để thực hiện chức năng làm
giảm áp suất bên trong tòa nhà lò theo nguyên tắc là làm ngưng tụ hơi và loại
bỏ nhiệt do tuần hoàn tự nhiên nước làm mát của các bể tải nhiệt khẩn cấp. Các
van của hệ thống JMP được lắp đặt đạt theo yêu cầu về kỹ thuật NP-068-05. Tất
cả các van đều được làm bằng thép không rỉ và các đoạn nối với đường ống thì
được hàn chặt. Các ống được lắp đặt trong hệ thống JMP phải tuân theo các yêu
cầu PNAE G-7-008-89. Tất cả các van đều được làm bằng thép không rỉ và các
đoạn nối với đường ống thì được hàn chặt.
Các hệ thống đường ống có thể chịu được áp suất cao theo OST 34-10-416-90:
Các ống trao đổi nhiệt trong các thiết bị trao đổi nhiệt-bình ngưng có thể chịu
đượcáp suất 0.7 MPa và nhiệt độ là 190ºC. Các đường ống ở bên ngoài tòa nhà
lò tới các van cô lập (isolation valve) có thể chịu được áp suất 1.1 MPa và nhiệt
độ 190ºC. Các đường ống ở bên ngoài tòa nhà lò giữa các van và bể tải nhiệt
khẩn có thể chịu được áp suất 0.23 MPa và nhiệt độ 115ºC.
Tất cả quá trình điều khiển và kiểm soát các thông số của hệ thống, cũng như
các hệ thống cảnh báo và báo động khẩn cấp đều được đặt trong phòng điền
khiển chính MCR. Việc giám sát các thông số của quá trình , cũng như cảnh báo
và báo động khẩn cấp sẽ cung cấp các thông tin về hoạt động của hệ thống JMP
khi ở các cơ chế điều khiển khi có sự cố nặng xảy ra sẽ được hiển thị trong
phòng điều khiển khẩn cấp [3] .

1.5.

Hoạt động của hệ thống trong điều kiện thông thường :

Trong trường hợp lò phản ứng hoạt động ổn định thì hệ thống JMP không hoạt
động (ngoại trừ sự cố LOCA). Khi ở điều kiện này thì sự sẵn sàng của hệ thống
được đảm bảo về các điều sau:

Page | 19


 Kiểm tra tình trạng các thiết bị.
 Kiểm tra mực nước trong bể tải nhiệt khẩn cấp.
 Hỗ trợ nhiệt độ theo yêu cầu bên trong các bể [3] .

1.6.

Hoạt động của hệ thống trong điều kiện sự cố nặng :

Trong trường hợp xảy ra sự cố nặng hệ thống JMP sẽ hoạt động để làm giảm áp
suất trong lò trong khoảng áp suất thiết kế, đặc biệt hệ thống này hoạt động tự
động không cần tác động của nhân viên vận hành trong khoảng 24 giờ.
Ban đầu , khi sự cố vỡ ống kênh lạnh xảy ra, nước ở trong đường ống có áp suất
là 16,2 MPa và nhiệt độ khoảng 324 độ C sẽ tràn ra ngoài; dẫn tới áp suất bên
trong thùng lò phản ứng giảm xuống. Vì áp suất thiết kế của tòa nhà lò chỉ là 0,5
MPa nên nước đi ra ngoài sẽ chuyển thành hơi quá nhiệt, nhiệt độ trong tòa nhà
lò tăng lên dẫn tới áp suất trong tòa nhà lò tăng lên. Áp suất trong tòa nhà lò
tăng lên sẽ kích thích hệ thống hoạt động. Nhiệt được truyền từ hơi quá nhiệt
bên trong tòa nhà lò vào trong các thiết bị trao đổi nhiệt ở dạng ống, nhờ đó áp
suất và nhiệt độ trong tòa nhà lò giảm xuống mức ban đầu, hơi được ngưng tụ và
điều này thể hiện rõ hiệu năng hoạt động của hệ thống tải nhiệt thụ động nhà lò.
Mặt khác, nhiệt được truyền từ tòa nhà lò vào trong ống sẽ làm cho nhiệt độ của
nước bên trong ống tăng lên, cơ chế đối lưu tự nhiên sẽ xảy ra : nước nóng sẽ
chuyển động lên trên dồn nước lạnh ở phía trên đi xuống. Quá trình cứ thế tiếp
diễn trong vòng 24 giờ.
Hệ thống này được thiết kế hoạt động trong 24 giờ bởi vì nước trong các bộ trao
đổi nhiệt hấp thụ nhiệt từ tòa nhà lò sẽ tăng nhiệt độ dẫn tới tăng áp suất trong
bể, đến một mức nào đó sẽ vượt quá áp suất thiết kế của các bộ trao đổi nhiệt, vì

thế người ta phải thiết kế thêm các van an toàn (safety valve) để phòng ngừa
trường hợp quá áp trong các bộ trao đổi nhiệt. Nhiệt độ nước trong hệ thống tải
nhiệt sẽ tăng lên tới một mức nào đó sẽ chuyển thành hơi. Hơi này sẽ đi qua van
Page | 20


an toàn và xả ra ngoài khí quyển (Ultimate Heat Sink). Do đó lượng nước trong
bể tải nhiệt sẽ dần dần giảm xuống. Sau 24 giờ hệ thống sẽ được cấp nước thêm
từ các hệ thống cấp nước di động bên ngoài (mobile equipment) và các bể chứa
nước dự trữ để hệ thống JMP vẫn tiếp tục hoạt động.
Như trong hình 1.7 biểu diễn sự ảnh hưởng của hệ thống JMP đối với áp suất
bên trong tòa nhà lò khi có sự cố nặng xảy ra (vết vỡ có kích thước danh định
346 mm) [3] .

Hình 1.7 : Ảnh hưởng của hệ thống JMP tới áp suất và nhiệt độ bên trong toà
nhà lò [3] .
Đường 1 trong hình 1.7 mô tả nhiệt độ và áp suất bên trong tòa nhà lò khi không
có đóng góp của hệ thống tải nhiệt thụ động JMP.
Đường 2 trong hình 1.7 mô tả nhiệt độ và áp suất bên trong tòa nhà lò khi có sự
đóng góp của hệ thống tải nhiệt thụ động JMP [3] .
Nhìn vào 2 hình vẽ trên ta thấy rằng nhiệt độ và áp suất trong tòa nhà lò khi có
hệ thống tải nhiệt thụ động sẽ thấp hơn so với khi không có hệ thống này. Điều
này thể hiện rất rõ hiệu năng hoạt động của hệ thống.
Page | 21


Một số vấn đề cần lưu ý :
 Hệ thống gọi là thụ động bởi vì nước bên trong bể tải nhiệt chuyển động
theo cơ chế đối lưu tự nhiên : Nước nóng chuyển động lên trên dồn nước
lạnh ở phía trên đi xuống. Mặt khác, các thiết bị và bể được đặt trên cao

nhằm mục đích sử dụng trọng lực để hoạt động và không cần đến nguồn
năng lượng khác. Nếu đặt bể tải nhiệt ở phía dưới thiết bị trao đổi nhiệt,
đối lưu tự nhiên sẽ không xảy ra.
 Thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt :
Lượng nhiệt trao đổi được tính theo công thức :
Q = U A ΔT
Trong đó Q là lượng nhiệt truyền được, U là hệ số truyền nhiệt, A là diện tích
trao đổi nhiệt, ΔT là độ chênh nhiệt độ trung bình.
Ở đây ta thiết kế nhiều ống trao đổi nhiệt thay vì một ống vì như thế sẽ làm tăng
diện tích trao đổi nhiệt, qua đó làm tăng lượng nhiệt tải đi từ tòa nhà lò.

Page | 22


CHƯƠNG 2 : ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG TẢI NHIỆT THỤ ĐỘNG NHÀ LÒ
VVER-1200/V491 BẰNG PHẦN MỀM RELAP 5
2.1. Giới thiệu về phần mềm RELAP 5 :
RELAP5 là phần mềm mô phỏng các quá trình thủy nhiệt trong diễn ra trong lò
phản ứng nước nhẹ được phát triển bởi phòng thí nghiệm Idaho nhằm phân tích
an toàn lò phản ứng trong các quá trình chuyển tiếp như sự cố mất chất tải nhiệt
(LOCA), sự cố mất nước cấp hoặc mất điện toàn bộ nhà máy [1] .
2.1.1. Cấu trúc của chương trình RELAP 5 [2] :
Cấu trúc của chương trình RELAP5 được chia làm 3 khối: khối INPUT,khối
transient/steady-state(TRNCTL) và khối stripping (STRIP):

Hình 2.1 : Cấu trúc khối dữ liệu trên cùng [2] .
Trong đó :


Khối INPUT:xử lý dữ liệu đầu vào, chuẩn bị các khối dữ liệu cần thiết

cho toàn bộ lựa chọn của chương trình.



Khối TRNCTL: xử lý, tính toán trong các trạng thái chuyển tiếp và ổn
định.



Khối STRIP: trích dữ liệu từ file mô phỏng chuyển kết quả tính
toán trong RELAP5 tới các phần mềm tính toán khác.

Khối TRNCTL còn được chia làm các khối nhỏ hơn với chức năng khác nhau:

Page | 23


Hình 2.2 : Cấu trúc khối TRNCTL [2] .
Trong đó :


TRNSET : Kết nối thông tin giữa các khối dữ liệu, thiết lập các mảng
để điều khiển việc giải ma trận thưa.



TRAN : Kiểm tra sự phát triển chuyển tiếp của lời giải, gần như mọi
thời gian được thực hiện trong khối này, tiêu tốn nhiều bộ nhớ nhất và gần
như mọi khối dữ liệu động phải ở trong bộ nhớ trung tâm và bộ nhớ yêu
cầu khởi tạo, lưu trữ thường xuyên.



TRNFIN : được thực hiện khi TRAN kết thúc chương trình con giải
phóng không gian cho các khối dữ liệu động lực không cần thiết.

Các chương trình con được điều khiển bởi TRAN bao gồm :


CHKLEV (Level Module hay Mô hình cấp độ) : điều khiển sự dịch
chuyển của các mức dòng 2 pha giữa các khối thể tích.



TRIP (Trip System Module hay Mô hình hệ thống ngắt ) : định giá trị
các câu lệnh logic. Mỗi câu lệnh trip là một câu lệnh đơn giản trả về giá
trị logic “Đúng” hoặc “Sai”. Nó quyết định hành động nào được nằm
Page | 24


trong thành phần của modul khác. Chẳng hạn như thành phần của van
được cung cấp rằng việc đóng hay mở van dựa trên các giá trị của trip,
thành phần bơm kiểm tra giá trị của trip để xác định xem bơm điện nào
được ngắt bởi trip.


TSTATE (Equation of State Boundary Volume Module hay Mô hình
phương trình trạng thái ở các vùng biên của thể tích) : tính toán trạng thái
thủy động của chất lỏng tại mỗi biên thể tích thủy động (thể tích phụ
thuộc thời gian). Chương trình con này tính toán vận tốc của các khớp nối

phụ thuộc thời gian.



HTADV (Heat Structure Module hay Mô hình cấu trúc nhiệt) : giải
phương trình truyền (hay dẫn) nhiệt, tính toán lượng nhiệt truyền qua mặt
chất lỏng của thể tích thủy động.



HYDRO (Hydrodynamic Module hay Mô hình thủy động) : giải
phương trình thủy động.



RKIN (Reactor Kinetics Module hay Mô hình động học lò phản ứng) :
tính toán mức công suất trong lò phản ứng bằng cách sử dụng không gian
độc lập hay giải gần đúng phương trình động học điểm, trong đó giả thiết
rằng công suất được tách thành các hàm phụ thuộc không gian và thời
gian. Chương trình con này cũng tính toán công suất tùy ý bằng cách sử
dụng mô hình động học điểm nút đa chiều.



CONVAR (Control System Module hay Mô hình hệ thống điều khiển)
: cung cấp khả năng mô phỏng hệ thống điều khiển điển hình được sử
dụng trong hệ thống thủy động.



DTSTEP (Time Step Control Module hay Mô hình điều khiển bước
thời gian) : xác định kích cỡ bước thời gian, điều khiển hiệu chỉnh đầu ra
và xác định xem các bước nhảy tức thời có nên chấm dứt hay không.
Trong suốt thời gian thực hiện chương trình, các modul này thông thường
Page | 25