2021年2021年度切尔诺贝利核电站事故的直接原因讲义.ppt

§ 严重事故对策
§ 严重事故的处置与缓解
§ 严重事故的处置程序
第十章 核动力严重事故的处置与缓解
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切尔诺贝利核电站事故的直接原因
严重事故
定义 ：
堆芯大面积燃料包壳失效，威胁或破坏核电厂压力容器或安全壳的完整性，并引发放射性物质泄漏的一系列过程。
事故过程
1、堆芯熔化解体
2、压力容器失效
3、安全壳失效
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切尔诺贝利核电站事故的直接原因
核电站设计基准事故
核反应堆冷却水管道双端断裂大破口失水事故(LOCA)
单一故障原则
ECCS堆芯应急注水
(非断裂回路)
正常工况流动
事故工况流动
事故应急注水
压力壳
堆芯
冷却剂管道断裂
核电站设计基准事故 (失水事故)
核电站严重事故
核反应堆堆芯熔化大面积燃料包壳失效
超设计基准事故
多重失效 (人因、故障等）
ECCS堆芯应急注水失效
正常工况流动
事故工况流动
事故应急注水
冷却剂管道破裂
核电站严重事故（堆芯熔化）
压力壳
全厂断电
...
堆芯熔化
美国三里岛核电站事故（1979）
苏联切尔诺贝里核电站事故（1986）
VS
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切尔诺贝利核电站事故的直接原因
严重事故
1、堆芯熔化解体
1700K，控制棒首先失效，熔融不锈钢与控制棒格架下移；
2100K，锆与水、UO2化学反应，形成低熔点合金，同时释放出大量挥发性裂变产物及氢气，熔融物下移；
热量积累，堆芯及堆内固体材料继续熔化，熔融物下移；
温度足够高，堆芯将全部熔化。
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切尔诺贝利核电站事故的直接原因
严重事故
2、压力容器失效
堆芯底部裂变碎片因衰变热从中心开始熔化，直至堆芯底部支撑失效；
压力容器底部碎片得不到冷却，则会出现局部熔穿
高压过程 低压过程
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切尔诺贝利核电站事故的直接原因
严重事故
高压过程
堆芯熔化时压力容器内处于高压状态，压力容器底部熔穿前，底部焊缝因高温蠕变失效突然断裂。
事故后果
裂变碎片自压力容器喷出（高温熔喷），安全壳内快速积聚大量热量，温度和压力迅速提高，可能引发安全壳早期超压失效。
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切尔诺贝利核电站事故的直接原因
严重事故
低压过程
堆芯熔化时压力容器内压力低，压力容器底部熔融物在重力作用下毁坏压力容器的贯穿件向安全壳扩散。
事故后果
熔融物与水接触可能出现蒸汽爆炸；
熔融物或碎片落到混凝土上并与之产生化学反应，混凝土熔化分解，产生H2、CO、CO2；
安全壳被熔穿后，熔融物会继续穿透几米的地下土层，最后与环境达到热平衡。
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切尔诺贝利核电站事故的直接原因
严重事故

堆芯-混凝土反应产生的大量气体和热量将注入安全壳，升温升压，可能导致安全壳超压失效。
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切尔诺贝利核电站事故的直接原因
严重事故时的主要现象总结
安全壳
反应堆压力容器
安全壳直接加热
堆芯熔融的进展
裂变产物气溶胶的迁移
氢气爆炸
熔融物/堆坑水的相互作用
水蒸气爆炸
堆芯
熔融物与混凝土相互作用
下封头的熔穿
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切尔诺贝利核电站事故的直接原因
严重事故的对策
设计中仅仅以DBA为限是不充分的，不足以确保核安全，必须将严重事故对策作为核安全战略的一部分。
纵深防御原则、多道屏障设置、质量保证、专设安全设施和选址要求。既要防止采用未经验证的技术、装备、材料，也要防止拒绝采用新技术的墨守陈规倾向。
严重事故的发生与发展与人差错的关系极为密切。防止严重事故的最有效手段就是“安全工作，人人有责”。
严重事故管理的总战略就是倡导安全文化，建立完善的管理制度，同时辅以必要的监督和量化考核手段。
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切尔诺贝利核电站事故的直接原因