CÁC SỰ CỐ NHÀ MÁY ĐIỆN HẠT NHÂN

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

BÁO CÁO HỌC PHẦN NE4115
BÁO CÁO HỌC PHẦN rong nhà máy điện hạt nhân

ĐỀ TÀI:

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


1. Các sự cố thiết kế cơ bản Design Basis
Accidents (DBA)


Các sự cố thiết kế cơ bản
•

Phân tích về các sự cố thiết kế cơ bản (DBA)

•

Mục tiêu: Để chứng minh rằng các nhà máy điện hạt nhân có thể đối phó với 1 danh sách được nhận định là khác thường hoặc bất ngờ với điều kiện không gây hậu quả hoặc thiệt hại với
môi trường và con người

•

Tiêu chí lỗi đơn: Các hệ thống an toàn phải có khả năng hoàn thành chức năng của chúng một cách đầy đủ ngay cả trong trường hợp không có bất kì 1 thành phần nào của chúng:

- Lỗi chủ động hoặc thụ động
- Hệ thống bảo vệ và an toàn phải đảm bảo đầy đủ chức năng của chúng cho dù có sự cố hỏng hóc về điện hoặc hoạt động máy móc
- Bất kỳ hệ thống nào trong số các hệ thống này phải đảm bảo phục vụ trong khoảng thời gian dài ngay cả khi sau khoảng 24h, một lỗi chủ động hoặc thụ động xảy ra

•

Lỗi chế độ chung: Lỗi của 2 hoặc nhiều SSCs- structures, systems and components (Cấu trúc hệ thống hay thành phần) trong cùng 1 cách thức hoặc chế độ do 1 sự kiện hoặc nguyên nhân
duy nhất

•

Các quá trình tương tự trong trường hợp các vị trí vỡ khác (kênh nóng), nhưng thấp hơn nhiệt độ tối đa lớp vỏ.

•

Các giai đoạn chính tương tự trong trường hợp kích thước vỡ trung bình


Phản hồi trong phân tích DBA
Thông lượng notron

Nhà máy điện

Phân loại sự cố mất nước làm mát (LOCA) PWR

•
•

LOCA: Sự cố mất nước làm mát do lỗi cơ học của RCS (hệ thống làm mát lò phản ứng) hoặc hoạt động điều hành cẩu thả.

•
•
•

Hình ảnh của kích thước phá vỡ: Từ 1 lỗ nhỏ trong mạch chính  phả vỡ cả 2 mặt 200%

Tiến trình của tai nạn phụ thuộc vào vị trí, kích thước bị phá vỡ, loại lò phản ứng, tính khả dụng của ECCS(Hệ làm mát vùng
hoạt khẩn cấp) , trạng thái máy bơm

Điều quan trọng nhất là kích thước phá vỡ và vị trí
VD: - Phá vỡ đường ống dẫn chính
- Sự tổn thương bình áp suất lò phản ứng (RPV)
- Tắc nghẽn van giảm áp


Phân loại sự cố mất nước làm mát (LOCA) PWR

Mặt thứ cấp


Tiến trình của tai nạn LOCA - PWR

•

Các đặc trưng tiêu biểu của tai nạn LOCA

- Giảm áp suất cơ bản ban đầu
- Lò phản ứng tắt và đường ống làm mát chính nhả ngắt do tín hiệu bảo vệ
- ECCS(Hệ làm mát vùng hoạt khẩn cấp) hoạt động
- Tuabin nhả
- Áp lực thứ cập được hạ xuống bới van xả (giảm bên trong bình ngưng và bên trong khí quyển) hoặc các van an toàn.
- Rủi ro của vùng hoạt trần( ->Tính chất quan trọng, Giải thoát ra môi trường)


Sự cố mất nước tải nhiệt kích thước lớn
LB LOCA (large break LOCA)


Sự cố mất nước tải nhiệt kích thước lớn PWR (200%)
•
•
•
•
•

Sự giảm áp suất rất nhanh, dòng chảy hỗn loạn và đồng nhất trong quá trình xả xuống

•

Phát hiện vùng hoạt nhanh

Hệ thống sơ cấp gần như bị làm trống trong vài giây

Các quá trình vật lý và xác định trên dòng thổi xuống qua vết vỡ
Dừng khẩn cấp ngay lập tức sau khi có sự cố vỡ
Departure from nucleate boiling (DNB) Khởi hành từ hạt nhân sôi tại giây đầu tiên (*Note: DNB Điểm mà tại đó sự truyền nhiệt từ một 
thanh nhiên liệu nhanh chóng giảm do hiệu ứng cách nhiệt của một tấm chăn hơi nước hình thành trên bề mặt que khi nhiệt độ tiếp tục tăng)


Sự cố mất nước tải nhiệt kích thước lớn PWR (200%)
•
•
•

Nhiệt độ bề mặt tăng rất nhanh

•
•
•
•

Vùng hoạt làm đầy lại trong vài phút

Do sự giảm áp nhanh hệ thống làm mát lò khẩn cấp có thể cung cấp nước với axit bonic vài trong hệ thống sơ cấp
Vùng hoạt được đổ tràn đầy liên tục phụ thuộc vào phần có thể làm mát trong bình áp suất lò phản ứng (RPV) (vd: vị trí phun Hệ làm mát vùng hoạt khẩn
cấp và vị trí vỡ)
Sau khi được làm đầy lại, hệ thống phun áp suất thấp-LPIS có thể làm mát vùng hoạt
Do quá trình xảy ra rất nhanh nên ko có đủ thời gian cho người điều khiển hành động
Sự kiện mất nước tải nhiệt nghiêm trọng nhất có thể xảy ra là kết thúc kép 200% (chém) vỡ ở chân lạnh, giữa MCP ống làm mát chính và bình áp suất lò
phản ứng RPV


LB LOCA - Sự cố mất nước tải nhiệt kích thước lớn

Các giai đoạn của LB LOCA

1.
2.

Blowdown - Giai đoạn giảm mực nước (xả xuống)- pha 1 và 2 xả xuống qua chỗ vỡ
Refill - Giai đoạn làm đầy lại- Bơm lại áp lực của bình (Đầu dưới) với chất làm mát hệ làm
mất vùng hoạt khẩn cấp ECCS

3.
4.

Reflood - Giai đoạn làm ngập lại- Làm ngập vùng hoạt với chất làm mát ECCS
Recirculation - Tuần hoàn- giới hạn nhiệt dài được loại bỏ khỏi vùng hoạt với hệ thống ECC
(LPIS)


LB LOCA – blowdown (Sự cố mất nước tải nhiệt kích thước lớn)
•

Ngay khi bắt đầu hoạt động, hệ thống sơ cấp rơi vào áp suất bão hòa (khoảng 100ms)

•

Khoảng trống hình thành trên vùng hoạt -> giảm năng lượng của vùng hoạt qua hồi tiếp

•

Các tín hiệu bảo vệ lò phản ứng:

- Áp suất thấp và áp lực, ngăn chặn áp lực cao

 Lò phản ứng dừng khẩn cấp
 Kích hoạt Hệ làm mát lò phản ứng ECCS
 Nhả tuabin và ống làm mát chính


LB LOCA – blowdown
•

Tốc độ xả dòng chảy trong quá trình giảm áp suất ban đầu là rất cao do nước bị làm lạnh gần chỗ bị phá vỡ

•

Trong vòng lặp bị phá vỡ, dòng chảy đảo ngược từ bình tới chỗ vỡ

•

Dòng chảy vùng hoạt có thể đảo ngược hoặc trì trệ

•

Hạt nhân sôi xuất hiện giây đầu tiên tại thanh nhiên liệu nóng nhất

•

Nhiệt độ vỏ bọc tăng nhanh

•

Lò phản ứng tắt ngay lập tức


LB LOCA- blowdown
•
•
•
•

•
•
•
•

Sau khi đạt đến áp suất bão hòa hỗn hợp hơi nước 2 pha được thải ra
 Tốc độ xả giảm, nên tỉ lệ giảm áp cũng giảm
Truyền hơi: vùng hoạt, khoang trên vùng hoạt(upper plenum), kênh nóng
Trong pha này chất làm mát chảy lên vào trong vùng hoạt, sau đó dòng chảy xuống vùng hoạt đến cuối giai đoạn xả

Lò sinh hơi của kênh trống bị hỏng
Áp suất làm trống trong khoảng 10 giây
HP ECCS bắt đầu phun vào kênh lạnh
Áp lực chính và nhiệt độ giảm, truyền nhiệt trong các lò sinh hơi bị đảo ngược: mạch
thứ cấp làm nóng mạch chính


LB LOCA- blowdown

•

Chất làm mát HPIS không thể chảy xuống vào khoang lưu hồi trong giai đoạn đầu vì hơi đi qua từ vùng hoạt:

- Dòng đi tắt qua khoang lưu hồi: Dòng tải nhiệt đi theo chiều ngang trong khoang lưu hồi và chảy ra tại chỗ vỡ.

•

Giai đoạn giảm mực nước cuối
cùng trong khoảng 20 giây


LB LOCA

Kênh nóng

Kênh lạnh

Nhánh phun bình dự trữ

khoang lưu hồi

Khoang dưới vùng hoạt của

Tóm tắt trạng thái LB LOCA trong sự phun của một kênh lạnh (PWR) giai đoạn cuối của giai đoạn giảm mực nước/ làm đầy lại


LB LOCA

Kênh nóng

Kênh lạnh

khoang dưới vùng hoạt, đầu tiên
giảm rồi tăng

Tóm tắt trạng thái LB LOCA trong sự phun kết hợp (PWR) giai đoạn cuối của giai đoạn xả/ nạp lại


LB LOCA – Làm đầy lại
•
•
•

•

Cuối cùng của giai đoạn giảm mực nước, dòng hơi trong khoang lưu hồi giảm
Việc làm đầy lại bình áp suất trong lò bắt đầu khi chất làm mát ECCS( hệ làm mát vùng hoạt khẩn cấp) tiếp xúc với khoảng chứa thấp hơn
Bình tích thủy lực(nếu có) bắt đầu phun với tốc độ dòng chảy lớn hơn nhiều so với ECCS hoạt động

Kết thúc trạng thái làm đầy lại, chất làm mát chạm
đến đáy vùng hoạt


LB LOCA- Làm đầy lại
•

Làm nguội – chất làm mát của ECCS tới vùng hoạt, làm nguội mặt trước dọc theo bề mặt nhiệt độ cao của lớp vỏ nhiên liệu, với hơi nước đáng kể sản xuất
ra.

•

Áp lực của hơi nước tạo ra làm chậm (hoặc dừng) sự gia tăng mức độ trong vùng hoạt (hơi nước ràng buộc)

•

Mực nước giao động vì máy sinh hơi có cường độ lớn


LB LOCA- làm tràn đầy lại

Làm đầy lại khoang dưới vùng hoạt


LB LOCA- làm tràn đầy lại

• Chất làm mát tiếp xúc với toàn bộ vùng hoạt
• Trong khu vực nóng nhất vỏ phồng lên có thể gây cản trở dòng chảy nước làm mát
•

Cuối cùng của giai đoạn làm ngập lại
( khoảng 15s) mặt phía trước được làm
mát qua vùng hoạt

•

Làm mát lâu dài: Chế độ tuần hoàn bình
hứng dầu với bơm LPIS (Hệ thống bơm
an toàn áp suất thấp)


LB LOCA

Lưu lượng dòng chảy được tính toán tại lối vào và ra vùng hoạt

Nhiệt độ vỏ được tính toán trên thanh nhiên liệu năng lượng cao trong quá trình xả
(blowdown)


LB LOCA

Tính toán nhiệt độ vỏ ở 6 thang chia trên thanh nhiên liệu năng lượng cáo- các giai đoạn làm đầy và làm tràn


Kênh nóng (Hot leg) LB LOCA
•

Hiện tượng giống như trường hợp vỡ kênh lạnh ( giảm mực nước, làm đầy, làm tràn) nhưng:

- Không có dòng chảy ngược trong giai đoạn giảm mực nước, dòng tiếp tục chảy lên vào vùng hoạt
- Hơi sinh ra trong vùng hoạt có thể dể dàng vượt qua chỗ vỡ -> không có dòng tắt qua khoang lưu hồi.


2. TAI NẠN VƯỢT RA NGOÀI THIẾT KẾ CƠ BẢN