[发明专利]一种安全壳热工水力响应与质能释放耦合的方法

说明书

本发明涉及一种安全壳热工水力响应与质能释放耦合的方法，使用系统分析软件进行高能管道破口质能释放的计算，使用安全壳分析软件进行安全壳热工水力响应的计算，将安全壳热工水力响应与质能释放进行耦合，将两种软件的计算结果作为对方的输入边界，经过多次迭代，最终得到较为实际的模拟结果。本发明给出了一种核电厂事故分析的方法，解决了部分事故序列计算过于保守的问题，避免了新增缓解措施，满足安全要求，从而提高核电厂的经济性。

技术领域

本发明属于核电厂设计技术，具体涉及一种安全壳热工水力响应与质能释放耦合的方法。

背景技术

压水堆核电厂都设置有安全壳，安全壳及其有关系统的设计要保证核电厂实现放射性包容、防御外部和内部危险，以及生物屏蔽。安全壳的设计特性包括将压力和温度维持在可接受的限值内。安全壳内一旦出现高能管道破裂的事故，由于高温高压的水和蒸汽混合物进入到安全壳空间，安全壳的压力和温度将上升，并在一段时间后达到稳定状态。在这个事故过程中，安全壳内空间的自由容积容纳了安全壳内大规模的质量和能量释放；安全壳及内部结构和安全壳内贮存的水都作为热阱；还有各类热量排出系统运行，如安全壳喷淋系统、非能动安全壳热量导出系统等。

在事故分析中，通常反应堆冷却剂系统或二回路系统破裂的质量和能量释放与安全壳压力和温度瞬态分析采用不同的计算模型或计算软件。分析过程包括质能释放的获取和安全壳压力计算两个步骤，传统的设计基准事故分析将两个步骤分开，每个步骤采取保守的假设，而不进行迭代。为获得较大的安全壳压力，则需要较大的质能释放量，且安全壳自由容积、热阱、热量排出系统等参数的设置都选择设计范围的较小值；为获得最大的质能释放量，则需要较小的安全壳压力，这样破口压差更大，可以喷出更多的流体，此时安全壳自由容积、热阱、热量排出系统等参数的设置都选择设计范围的较大值。

新建的核电厂需要进行设计扩展工况的事故分析，若采用保守的计算方法，可能导致计算得到的安全壳压力高于设计压力，进而导致需要更多的设备，降低电厂的经济性。

发明内容

本发明的目的在于针对核电厂安全壳的热工设计，提供一种安全壳热工水力响应与质能释放耦合的方法，从而对安全壳内高能管道破裂事故后高能系统和安全壳系统的热工水力现象进行较为实际的模拟，给出所有高能系统的热工水力响应和安全壳的热工水力响应，包括温度和压力等参数变化情况，对核电厂堆芯及安全壳的热工水力状态进行安全评价。

本发明的技术方案如下：一种安全壳热工水力响应与质能释放耦合的方法，包括如下步骤：

(S01)确定事故类型，计算初始质能释放；

(S02)进行初始的质能释放数据处理，用于安全壳热工水力相应的初始计算；

(S03)进行安全壳热工水力响应的初始计算；

(S04)对安全壳热工水力响应计算得到的安全壳压力和壳内水温进行数据处理，得到可用于质能释放计算的输入参数；

(S05)使用步骤(S04)处理的参数进行质能释放的迭代计算；

(S06)将步骤(S05)计算得到的质能释放进行数据处理，用于安全壳热工水力响应的迭代计算；

(S07)使用步骤(S06)处理的数据进行安全壳热工水力响应的迭代计算；

(S08)将步骤(S07)计算得到的安全壳压力与步骤(S03)或上一次迭代中步骤(S07)的计算结果进行对比，使用收敛准则对结果偏差进行判断，若偏差不满足收敛准则，则返回步骤(S04)，继续开始迭代计算；若偏差满足收敛准则，则结束计算。

进一步，如上所述的安全壳热工水力响应与质能释放耦合的方法，其中，质能释放计算采用系统分析软件，安全壳热工水力响应计算采用安全壳分析软件。