HTR-PM两根一回路连接管断裂的进气事故分析

摘要

进气事故是模块式高温气冷堆关注的超设计基准事故之一，石墨氧化腐蚀反应可能导致反射层结构强度减弱、燃料元件完整性和包容裂变产物能力被破坏，以及产生可燃气体等较严重后果。进气事故的分析研究对进一步掌握高温气冷堆的事故特性以及提高反应堆的安全设计具有重要意义。本文基于200 MWe球床模块式高温气冷堆示范工程（HTR-PM）的初步设计，假设与一回路压力边界上、下相连的燃料元件进料管和卸料管同时发生断裂，从而形成烟囱效应并导致空气进入堆芯，利用高温气冷堆专用系统分析软件TINTE对自然循环建立及后续的进气腐蚀过程进行了研究，分析了自然循环流量、堆内石墨腐蚀速率、舱室氧气消耗量、燃料元件温度等关键参数的变化。结果表明，即使考虑腐蚀反应的不均匀性，事故后约60 h时才会出现首个燃料包覆颗粒裸露现象，燃料元件最高温度峰值低于1 620 ℃的设计限值，保持完好的燃料包覆颗粒仍具有包容放射性裂变产物的能力。同时，如果在相应的时间内采取措施切断进气源，使石墨腐蚀反应不能继续发展，将不会对反应堆的安全造成严重的影响。