Các hệ thống an toàn trong NMĐHN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN KỸ THUẬT HẠT NHÂN & VẬT LÝ MÔI TRƯỜNG
====o0o====

BÁO CÁO HỌC PHẦN NE4115
ĐỀ TÀI:

cCác hệ thống an toàn trong nhà máy điện hạt nhân
GVDH: ThS. Lê Anh Đức
Nhóm thực hiện: Nhóm 8:

Danh sách nhóm 8
1. Lê Thị Luyến
2. Nguyễn Quốc Toản
3. Nguyễn Vũ Duy
4. Phùng Thị Quỳnh

1


Danh sách sinh viên (Nhóm 3)
1. Lê Thị Luyến
2. Nguyễn Quốc Toản
3. Nguyễn Vũ Duy
4. Phùng Thị Quỳnh

2


Mục Lục
Hệ thống làm lạnh khẩn cấp của lò PWRs

(Emergency cooling systems of PWRs)
2. Nhà lò (Containment)
3. Các loại nhà lò (Containment Types)
1.

3


4

Hệ thống làm lạnh khẩn cấp của lò PWRs
(Emergency cooling systems of PWRs)


Hệ thống làm lạnh khẩn cấp của lò
Lịch sử về quy định an toàn kỹ thuật của USA:
 Nhà máy điện hạt nhân đầu tiên vào những năm 1950: khu vực cấm xung quanh nhà máy phụ
thuộc vào công suất lò (đơn vị dặm: R = 0.01*sqrt (P [kW]) 
 Sự mở rộng lò phản ứng hạt nhân: để giảm thiểu khu vực che chắn 
 1965: "Hội chứng Trung Quốc" có thể ảnh hưởng tới tính nguyên bản của vỏ lò, vì vậy hệ
thống ECCS dùng để duy trì khỏi sự ảnh hưởng. 
 China Syndrome may refer to the "China syndrome", a nuclear meltdown scenario so named
for the fanciful idea that there would be nothing to stop the meltdown tunneling its way to the
other side of the world ("China")
 Vào những năm 70 – 80: từ các cơ sở thí nghiệm (Semiscale, LOFT)-> các yêu cầu cho sự cố
mất chất tải nhiệt LOCA( tai nạn do thiết kế design basic accident DBA)
 Sau vụ TMI: các sự cố được phổ biến  phân tích mở rộng (phá vỡ tính vừa và nhỏ) 

5

Hệ thống làm lạnh khẩn cấp của lò

Chức năng: Bảo đảm rằng
•

Giới hạn các thông số của vỏ bọc và nhiên liệu sẽ không vượt quá đối
với những tai nạn do thiết kế (DBA).

•

Các phản ứng hóa học có thể được giới hạn ở mức cho phép.

•

Làm lạnh khẩn cấp có hiệu quả trong trường hợp thay đổi cấu trúc của
nhiên liệu và kết cấu bên trong.

•

Làm lạnh lõi sẽ được đảm bảo trong thời gian dài.

 Các tính năng thiết kế: phát hiện rò rỉ, kết nối thích hợp, khả. năng cách
ly, dự phòng và đa dạng.
 Xem xét loại bỏ nhiệt cả trong điều kiện đánh giá an toàn.
 Kiểm tra và thử nghiệm nên được cho phép.
 Các hệ thống thụ động và chủ động.

6

7

Hệ thống làm lạnh
khẩn cấp của lò


Hệ thống làm lạnh
khẩn cấp của lò - kiểu EPR
o Hệ thống bơm trích/ xử lý cặn còn sót lại (SIS / RHRS):
dựa trên hình dạng N4 lò ECCS.
o Hoạt động tốt trong điều kiện bình thường và trong sự cố.
Hệ thống phụ:
•

Hệ thống phun trích cỡ vừa

•

Ắc quy

•

Hệ thống bơm an toàn dưới nguồn.

•

Dung tích bể chứa dự trữ cung cấp nhiên liệu .

 4 dãy máy riêng biệt và độc lập

8


Hệ thống làm lạnh
khẩn cấp của lò - kiểu
VVER-440
Hệ thống phụ:

Hệ thống bơm áp suất cao:
• Hệ thống kích hoạt.
• Nồng độ Bo 40 g/m3.
• Áp suất hoạt động trên 135 bar.
• 3 hệ thống trụ bơm lạnh riêng biệt cho vòng 2,3,5.
• Dung tích bể chứa HPIS : 108/96/96 m3.

9

Bình chứa hydro (HA):
• Là một hệ thống thụ động (có áp suất nito cao và
van kiểm tra) 
• Nồng độ Bo 40 g/m3.
• Áp suất hoạt động trên 35 bar.
• 4 bể chứa HA riêng biệt.
• Hệ thống bơm vào RPV.
• Dung tích bể chứa HA : 40 m3.
Hệ thống bơm áp suất thấp:
Hệ thống kích hoạt.
Nồng độ Bo 12 g/m3.
Áp suất hoạt động trên 8 bar.

3 hệ thống vòi phun riêng biệt bơm vào HA và trụ vào
nóng và lạnh của vòng 4.
Dung tích bể chứa LPIS : 297/285/285 m3.
Sau khi chảy vào bể LPIS,chế độ bể chứa tuần hoàn được kích hoạt


Hệ thống phun nước trong
lò (Containment spray
system)
o Hệ thống làm giảm áp suất bộ phận của dung tích.
o Chức năng : giới hạn thời gian và chọn giá trị nhiệt độ
và áp suất trong DBA.
o Thường xuyên sử dụng nước bể dự trữ ( cùng axit
boric ) sau đó phương pháp tuần hoàn trống từ thùng
lắng dung tích hoặc từ bể hàn bỏ.
Yêu cầu thiết kế:
• Đảm bảo phần chính của dung tích có thể bơm tự do
• Đảm bảo sự phân bố của nước bằng giọt nhỏ ( cùng
với sự phân bố đường kính nhỏ).
• Trong trường hợp phương pháp tuần hoàn, làm khớp
miệng của bình bơm ( và thùng lắng ) nên bị cản trở.

10


Hệ thống phun nước trong lò (Containment spray system)

Đặc điểm:
• Làm giảm lượng sản phẩm phân hạch trong không khí (như iot), do đó phải thêm NaOH hoặc KOH
• Axit boric thêm vào ngăn cản phản ứng hạt nhân tự duy trì.

• Làm lạnh bằng bộ trao đổi nhiệt ( hệ thống làm mát thành phần ).
VVER-440 ( sprinkler system ) : hệ thống phun nước
• Hệ thống chủ động, bơm vào các khoang kín.
• 3 chuỗi riêng biệt , đặt ở các phòng tách biệt.
• Bình phun bơm hút từ bể hạ áp hệ thống làm lạnh khẩn cấp.
• Bắt đầu ở áp suất tương đối trên 100 mbar .
• Nồng độ axit boric 12g/kg.

11


12

Nhà Lò
(Containment)


Nhà lò
Hệ ngăn chặn bảo vệ bức xạ được thiết kế
để ngăn chặn sự phát thải các chất phóng xạ ra
môi trường.
Ngăn chặn là cấu trúc đặc trưng nhất của
một nhà máy điện hạt nhân.

13


14


Hệ thống ngăn chặn phải được thiết kế để đảm bảo hoặc đóng góp vào
việc đạt được các chức năng an toàn sau đây :

 Sự

cô lập : Cô lập vật liệu phóng xạ ở trạng thái hoạt động và trong điều
kiện tai nạn xảy ra .

Nhà lò

 Sự

bảo vệ :Bảo vệ nhà máy điện chống lại các sự kiện gây ra bởi tự nhiên và
con người bên ngoài .

 Che

chắn : Che chắn các bức xạ ở các trạng thái hoạt động và trong điều
kiện tai nạn .



Hệ thống ngăn chặn bao gồm :

 Cấu
 Hệ

trúc bảo vệ .

thống liên kết để kiểm soát áp suất và nhiệt độ .

 Tính

năng cô lập, quản lí và loại bỏ phân hạch sản phẩm ,hydro ,oxy,...


Nhà lò

Nhà lò bao gồm 3 phần:
1.Vỏ nhiên liệu (fuel cladding).
2.Thùng lò phản ứng (reactor vessel).
3.Nhà bảo vệ lò phản ứng

15


Nhà lò
1.Vỏ thanh nhiên liệu
 Là

lớp phủ bên ngoài thanh nhiên liệu,đây là
lớp đầu tiên bảo vệ vùng xung quanh thanh
nhiên liệu
 Nhiệm

vụ: Đảm bảo tính nguyên vẹn, độ bền
vững cơ học và ngăn cản sự thoát vật liệu phóng
xạ vào nước tải nhiệt vòng 1 lò phản ứng.
Yêu cầu: -Đảm bảo độ bền và độ kín trong
điều kiện hoạt động bình thường và trong điều

kiện sự cố
-Bền khi chiếu xạ, tính chống giòn,
tính giãn nở thể tích, tính chống rão khi chiếu xạ
và thính chống ăn mòn

16


Nhà lò
2.Thùng lò phản ứng (reactor vessel):
Là

lớp che chắn đầu tiên xung quanh thanh
nhiên liệu .

Chức năng :-Chặn vật liệu phóng xạ đang
trên đường thoát ra ngoài
-Tải được nhiệt sinh ra trong vùng hoạt trong
thời gian lò phản ứng làm việc bình thường

Yêu cầu :-Thùng lò phải đảm bảo độ kín
trong suốt thời gian vận hành lò phản ứng
(khoảng 40 – 60 năm)
- Vật liệu cấu trúc của thùng lò phải thỏa mãn
yêu cầu độ chống ăn mòn và độ bền vững
chống lại bức xạ cao

17

18

 

Nhà lò

3.Nhà bảo vệ lò phản ứng

Dùng để cách ly sự cố và chống thoát xạ ra môi trường thường
có dạng hình trụ và có thể có một hoặc hai lớp. Nếu hai lớp thì lớp
bên trong bằng thép, lớp bên ngoài bằng beton cốt thép và mặt
trong được lót bằng thép. . Nhà bảo vệ lò có các chức năng sau:
Giữ được áp cao ở bên trong và hạn chế sự tỏa năng lượng khi sự
cố mất chất tải nhiệt (LOCA) xảy ra.
Ngăn ngừa gia tăng vượt giới hạn cho phép của áp suất bên trong
nhà bảo vệ lò và sự phát sinh hydro đạt đến nồng độ gây nổ.

Hạn chế sự thoát ra môi trường của các chất phóng xạ trong và
sau sự cố (LOCA)
Bảo vệ lò phản ứng khỏi bị tác động từ bên ngoài


Nhà lò


Các tham số yêu cầu cho thiết kế :

 Tỷ

lệ rò rỉ tổng thể ở áp suất thiết kế .

 Sự

rò rỉ trực tiếp.

 Giới

hạn phát phóng xạ ,giới hạn liều hoặc hạn chế liều
được chỉ định,tai nạn thiết kế cơ sở và tại nạn nghiêm
trọng, chức năng giam giữ phóng xạ .

 Liều

giới hạn hoặc giới hạn tốc độ liều và liều hạn chế
cho nhân viên ,được chỉ định cho chức năng che chăn
sinh học .

19


Nhà lò
Cân nhắc thiết kế :
• Độ tin cậy của Nhà lò .
• Trình độ môi trường .
• Khả năng tiếp cận của Nhà lò .
• Xếp hạng an toàn .
• Hoạt động của nhà vận hành .
• Phân chia các phần của Nhà lò giữa các thiết bị .
• Thời gian hoạt động.
Tải trọng địa chấn :chịu được các tác động có nguồn gốc từ tự nhiên và

con người bên ngoài .

20


21

Thiết kế chung của Nhà lò

Cơ

sở thiết kế bắt nguồn từ các sự kiện được mô phỏng .
Các yếu tố liên quan của thiết kế cơ sở cho hoạt động bình thường
bắt đầu từ các yêu cầu sau:
• Hạn chế phóng xạ các chất tạo ra bởi neutron hoặc bức xạ gamma .
• Để loại bỏ nhiệt sinh ra .
• Để cung cấp sự di chuyển ra vào của nhân viên và thiết bị .
• Thực hiện kiểm tra ngăn chặn áp suất và kiểm tra rò rỉ .
• Để bảo vệ môi trường xung quanh.

Các sự kiện xảy ra sự cố:
•Mất chất tải nhiệt (LOCA)
•Lỗi trong đường ống dẫn hơi nước
•Vỡ đường ống dẫn nước
•Vô tình mở van an toàn áp suất hoặc
van xả
•Tai nạn khi xử lí nhiên liệu khi ngăn
chặn
•Rò rỉ hoặc hỏng hóc của thiết bị
mang phóng xạ

Các sự kiện bên ngoài điển hình
được xem xét trong các Nhà lò
thiết kế
Nguy hiểm do
con người:
•Tai nạn máy bay
•Vụ nổ của thùng
chứa chất nỏng
dễ cháy (tai nạn
khi vận chuyển )

Nguy hiểm do
thiên nhiên:
•Động đất
•Vòi rồng
•Bão tuyết
•Sóng thần
•Sụ phun trào núi
lửa


22

Cơ

sở thiết kế ngặn chặn :dựa trên phân tích thống kê bao
gồm tập hợp các khả năng.
Thiết kế Nhà lò
theo sự cố thiết kế
cơ bản (DBA)

Bố
•Bố

cục và cấu hình Nhà lò là :

trí thiết bị và kết cấu để tối ưu hóa việc che chắn sinh học

•Tối

ưu hóa vị trí của toàn bộ hệ thống chính tăng cường làm
mát lõi bằng cách lưu thông tự nhiên.
•Tạo

không gian cần thiết để có nhân viên có thể kiểm tra theo
dõi và bảo trì và di chuyển thiết bị.
•Phân

chia giữa các bộ phận của hệ thống an toàn.


23


Thiết kế Nhà lò
theo sự cố thiết kế
cơ bản (DBA)

Trong trường hợp sự kiện LOCA,các tham số cần
phải cần quan tâm :

 Khối

lượng và lưu lượng năng lượng từ hệ thống chất
làm mát vào ngăn chặn(số lượng và thời gian )..

 Tải

trọng cơ học.

 Giải

phóng hạt nhân phóng xạ vào ngăn chặn.

 Giải

phóng hạt nhân phóng xạ từ ngăn chặn.

 Tạo

hỗn hợp khí nổ.


Thiết kế Nhà lò cho sự kiện nghiêm trọng
(SA)
Tai

nạn nghiêm trọng cần được xem xét phân tích xác định để phòng
ngừa hoặc tìm các biện pháp giảm nhẹ thiệt hại
Tai

nạn nghiêm trọng cần được đánh giá bằng trung bình của phương
pháp ước tính tốt nhất
Đối

với các nhà máy mới có thể xảy ra các tai nạn nghiêm trọng xem xét
ở giai đoạn thiết kế của Nhà lò.
Yêu

cầu đối với nhà máy mới: Phải loại bỏ sự thất bại của ngăn chặn từ
sớm,quá trình hỏng chậm,xảy ra sự cố khi ngăn chặn mở

24


Thử nghiệm độ bền Nhà lò

25