【摘 要】
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核电厂严重事故下安全壳内可能的爆炸风险主要为氢气爆炸和蒸汽爆炸。氢气爆炸和蒸汽爆炸威胁到安全壳的完整性,影响事故处理措施的有效性。国内外核安全法规对于防止氢气爆
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核电厂严重事故下安全壳内可能的爆炸风险主要为氢气爆炸和蒸汽爆炸。氢气爆炸和蒸汽爆炸威胁到安全壳的完整性,影响事故处理措施的有效性。国内外核安全法规对于防止氢气爆炸和蒸汽爆炸都有相关规定和要求。本文对氢气爆炸和蒸汽爆炸的机理、过程及其防范措施进行了研究。这些研究对于核电厂设计如何满足核安全法规、保证核电厂安全和切实消除大规模放射性释放都具有重要的意义。本文调研总结了氢气爆炸国内外研究现状,分析研究了氢气的来源、氢气浓度分布、氢气燃爆的判断准则和氢气浓度控制手段,总结研究了国内AP1000、EPR和自主三代核电机组HPR1000的氢气爆炸防范措施设计。氢气来源主要为压力容器内的锆-水反应和压力容器外堆芯熔融物与堆坑底板混凝土的反应(MCCI),通过在氢气浓度分布高的位置设置非能动氢复合器或点火器进行消氢,并连续监测安全壳内氢气浓度,可有效降低氢气浓度和消除氢气爆炸的风险。本文调研了国内外对蒸汽爆炸的研究现状,分析了蒸汽爆炸的机理,研究了主流计算分析软件MC3D,并使用MC3D软件进行了典型的堆坑蒸汽爆炸的分析计算,最后分析总结了目前对蒸汽爆炸防范措施的设计。蒸汽爆炸的机理非常复杂,主要影响因素包括压力环境、熔融物的性质、组分等。通过MC3D程序计算表明,在堆坑侧面墙壁基本没有产生附加的压力,堆坑中央产生的压力在爆炸瞬间最高达到了 500MPa,冲量也超过了 120kPa.s,对堆腔结构造成了威胁。核电厂在设计时采取了避免堆芯熔融物直接跌落到堆坑水中的措施,以避免发生蒸汽爆炸,并从堆腔结构设计上缓解蒸汽爆炸的后果。
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