CÁC HIỆN TƯỢNG ĐỐI LƯU CƯỠNG BỨC MỘT PHA TRONG VÙNG HOẠT KHI CÓ SỰ CỐ Tài liệu tham khảo dựa trên báo cáo nhiệm vụ “HỢP TÁC NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH, ĐÁNH GIÁ AN TOÀN VÙNG HOẠT LÒ PHẢN ỨNG NĂNG LƯỢNG NƯỚC NHẸ TRONG CÁC ĐIỀU KIỆN CHUYỂN TIẾP VÀ SỰ CỐ” Mục lục Bảng viết tắt ......................................................................................................................... 3 1. Hiện tượng đối lưu cưỡng bức ......................................................................................... 4 1.1. Khái niệm chung ......................................................................................................... 4 1.2 Các thông số đặc trưng trong đối lưu ............................................................................ 4 1.3. Hiện tượng thủy nhiệt trong vùng hoạt lò phản ứng ..................................................... 8 1.3.1. Nguyên nhân gây ra sụt áp trong vùng hoạt........................................................... 9 1.3.2. Các thành phần sụt áp ......................................................................................... 10 2. Hiện tượng đối lưu cưỡng bức trong vùng hoạt khi có sự cố ....................................... 15 2.1 Hệ thống làm nguội tâm lò khẩn cấp (ECCS) ............................................................. 16 2.1.1 Hệ thống ECCS trong lò nước áp lực (PWR) ....................................................... 17 2.1.2 Hệ thống ECCS trong lò nước sôi (BWR)............................................................ 19 2.2 Sự cố mất chất tải nhiệt (LOCA) ................................................................................ 21 2.2.1 Sự cố LOCA trong lò PWR ................................................................................. 21 2.2.2 Phân loại sự cố LOCA trong lò PWR................................................................... 24 2.2.3 Sự cố LOCA trong lò BWR ................................................................................. 27 2.2.4. Kịch bản sự cố LOCA trong lò BWR và phân loại ............................................. 28 2.3. Sự cố vỡ lớn chân nguội trong lò PWR...................................................................... 29 2.3.1 Quá trình xả nước xuống ..................................................................................... 30 2.3.2 Quá trình làm đầy lại ........................................................................................... 31 2.3.3. Quá trình làm ngập lại ....................................................................................... 32 2.4. Một số ảnh hưởng quan trọng khi xảy ra sự cố đối với vùng hoạt............................... 33 Kết luận .............................................................................................................................. 35 Tài liệu tham khảo ................................................................... Error! Bookmark not defined. 2 Bảng viết tắt DBA BDBA SA ECCS LOCA PCT DNB CCFL RWST HPIS HPCI HPCS LPIS LPCI LPCS RHR RHS ADS RCIC RV LB-LOCA SB-LOCA NPP Design Basis Accident – Sự cố cơ bản theo thiết kế Beyond Design Basis Accident – Sự cố cơ bản ngoài thiết kế Severe Accident – Sự cố nặng Emergency Core Cooling System – Hệ thống làm nguội tâm lò khẩn cấp Loss of Coolant accident – Sự cố mất chất tải nhiệt Peak Cladding Temperature – Đỉnh nhiệt độ lớp vỏ Departure from Nucleate Boiling – Dời khỏi độ sôi nhân Counter Current Flow Limiting – Giới hạn dòng chảy ngược Refueling Water Storage Tank – Bể chứa nước thay nhiên liệu High Pressure Injection System – Hệ thống phun áp cao High Pressure Coolant Injection – Hệ thống phun áp cao High Pressure Core Sprays – Hệ thống phun vùng hoạt áp cao Low Pressure Injection System – Hệ thống phun áp thấp Low Pressure Coolant Injection – Phun chất làm nguội áp lực thấp Low Pressure Core Sprays – Hệ thống phun vùng hoạt áp thấp Residual Heat Removal – Hệ thống tải nhiệt dư Residual Heat System – Hệ thống tải nhiệt dư Automatic Depressurization System – Hệ thống giảm áp tự động Reactor Core Isolation Cooling System – Hệ thống làm nguội cô lập vùng hoạt lò phản ứng Reactor vessel – Thùng lò phản ứng Large Break – LOCA – Sự cố LOCA vỡ lớn Small Break – LOCA – Sự cố LOCA vỡ nhỏ Nuclear Power Plant – Nhà máy điện hạt nhân 3 1. Hiện tượng đối lưu cưỡng bức 1.1. Khái niệm chung Phương thức truyền nhiệt thông qua sự tiếp xúc giữa bề mặt vật rắn và chất lưu chảy qua gọi là truyền nhiệt đối lưu (đối lưu nhiệt), bao gồm hai kiểu chính:  Nhiệt được lấy ra một cách thụ động dưới tác dụng của ngoại lực gây ra chuyển động của chất lưu. Quá trình truyền nhiệt này gọi là đối lưu cưỡng bức hay bình lưu nhiệt.  Nhiệt mà bản thân nó gây ra chuyển động chất lưu (theo đường giãn nở và lực nổi), trong lúc đó xảy ra truyền nhiệt bởi chuyển động khối của chất lưu. Quá trình này được gọi là đối lưu tự nhiên, hay đối lưu tự do. Cả hai kiểu đối lưu tự nhiên và đối lưu cưỡng bức có thể cùng xảy ra (trong trường hợp xảy ra đối lưu hỗn tạp ). Truyền nhiệt đối lưu là một hiện tượng cơ học của truyền nhiệt xảy ra do chuyển động khối của chất lưu. Điều này trái ngược với truyền nhiệt theo phương thức dẫn nhiệt (năng lượng nhiệt được truyền bởi sự dao động tại một chỗ của các phần tử vật chất trong chất rắn hoặc chất lưu) và bức xạ nhiệt (năng lượng nhiệt được truyền theo dạng sóng điện từ). Đối lưu phụ thuộc vào sự di chuyển khối của chất lưu, nó chỉ có thể xảy ra trong môi trường chất lỏng, khí và hỗn hợp đa pha (khí và lỏng). Đối lưu tự nhiên phân biệt được từ sự biến đổi của đối lưu cưỡng bức. Đối lưu cưỡng bức truyền nhiệt bởi sự chuyển động của chất lưu dưới tác dụng của nhiều lực khác nhau ( máy bơm, quạt, thiết bị hút… ). Một dòng chảy chất lưu không nén được chảy ngang qua bề mặt của một tấm phẳng đặt song song với dòng chảy. dòng chất lưu tiến tới tấm với vận tốc đồng nhất U, bỏ qua độ nhớt của chất lưu. Chất lưu tới bề mặt tấm bám vào bề mặt tấm và điều kiện biên là chất lưu không trượt trên tấm. Tiến hành quan sát cho thấy, có một miền gần bề mặt trong đó vận tốc chất lưu thay đổi từ giá trị không tới giá trị U, được gọi là lớp biên thủy lực. Ở bên ngoài lớp biên, dòng chất lưu với vận tốc U chảy song song với tấm. Nếu nhiệt độ của bề mặt tấm phẳng và của chất lưu khác nhau thì phần lớp biên đó được gọi là lớp biên nhiệt. 1.2 Các thông số đặc trưng trong đối lưu Các số không thứ nguyên đặc trưng trong truyền nhiệt đối lưu là: Số Nusselt: Biểu diễn không thứ nguyên cho sự chênh lệch nhiệt độ tại bề mặt và cho ta phép đo hệ số đối lưu, được định nghĩa là: Nu L  hL k (1.1) Trong đó, L là chiều dài đặc trưng của bề mặt. Dựa trên lời giải phân tích và quan sát thực nghiệm, số Nusselt biểu diễn cho đối lưu cưỡng bức và hệ số đối 4 lưu cục bộ, trung bình được xác định bởi mối liên hệ tương ứng từ hai phương trình sau: Nu x  f x * , Re x , Pr  và Nu x  f Re x , Pr  Số Reynolds, Re, là tỷ số của lực quán tính và lực nhớt. Nó được sử dụng mô tả cho dòng chảy lớp biên. Số Reynolds là một trong những thông số quan trọng trong cơ học chất lỏng. Nếu số Reynolds lớn thì quán tính của chất lưu là chi phối lên ảnh hưởng nhớt. Ngược lại, số Reynolds nhỏ thì ảnh hưởng nhớt là chi phối. Re L  UL  (1.2) Trong đó, U, L lần lượt là vận tốc dòng chất lưu, chiều dài đặc trưng bề mặt tấm phẳng và υ là hệ số nhớt động học, được tính bằng tỷ số    /  (với µ là hệ số nhớt của chất lưu và ρ là mật độ chất lưu). Trong phân tích hoạt động của lớp biên cho trường hợp tấm phẳng, sự chuyển tiếp dòng chảy lớp biên xảy ra tại vị trí xc dọc theo tấm phẳng nào đó, tương ứng với số Renolds tới hạn, Re x ,c . Số Renolds tới hạn biến đổi từ 105 tới 3  106 , nó phụ thuộc vào độ nhám bề mặt và mức độ rối của dòng chảy tự do. Một giá trị tiêu biểu thường xuyên được sử dụng cho tính toán truyền nhiệt là: Re x ,c  u xc  5 105  (1.3) Số Prandtl, Pr, là một thuộc tính truyền của chất lưu và cung cấp hiệu suất truyền động lượng và năng lượng trong lớp biên thủy lực và lớp biên nhiệt. Pr  Cp k    (1.4) Trong đó,  được gọi là hệ số khuếch tán nhiệt của chất lưu. Biểu thức thực nghiệm cho trường hợp đối lưu cưỡng bức dòng chảy bên ngoài lên tấm phẳng có dạng: Nu x  C Re mx Pr n (1.5) Trong đó, C, m, n không phụ thuộc vào chất lưu mà phụ thuộc vào hình học bề mặt và điều kiện dòng chảy (chảy tầng, chảy rối). Trong trường hợp đối lưu cưỡng bức dòng chảy bên trong, mối liên hệ tương tự được ứng dụng, mặc dù đặc tính của lớp biên là khác nhau trong hai trường hợp. Trong đối lưu tự nhiên, dòng chảy lớp biên được gây ra do lực đẩy sinh ra do nhiệt tăng từ sự khác nhau giữa nhiệt độ bề mặt, Ts , và nhiệt độ chất lưu, T . Dòng chảy được đặc trưng bởi số Grashof, là tỷ lệ của lực đẩy và lực nhớt: GrL  g  Ts  T  L3 2 (1.6) Trong đó, g là gia tốc trọng trường và  là hệ số giãn nở thể tích do nhiệt. Hệ số đối lưu cục bộ và hệ số đối lưu trung bình được liên hệ tương ứng bởi phương trình có dạng: 5  Nu x  f x* , Grx , Pr  Nux  f  Grx , Pr  và Chú ý rằng, hai dạng phương trình trên tương tự với trường hợp đối lưu cưỡng bức, số Grashof thay thế cho số Reynolds. Để thuận tiện cho việc biểu diễn, nhân hai số Gr và Pr được gọi là số Rayleigh. Về mặt vật lý, số Rayleigh tương tự với số Grashof. RaL  g   Ts  T  L3 (1.7)  Bảng 1.1: Tóm tắt các thông số đặc trưng trong truyền nhiệt đối lưu Số không thứ nguyên Định nghĩa Ứng dụng Số Nusselt, NuL hL k Sự chênh lệch nhiệt độ không thứ nguyên tại bề mặt. Phép đo hệ số truyền nhiệt đối lưu. Số Reynolds, Re L UL  Tỷ số giữa lực nội tại và lực nhớt. Đặc trưng cho dòng chảy đối lưu cưỡng bức. Cp  Số Prandtl, Pr k    g   Ts  T  L3 Số Grashof, GrL  2 g   Ts  T  L3 Số Rayleigh, RaL  Tỷ số của tính khuếch tán động lượng và khuếch tán nhiệt. Tính chất của chất lưu. Tỷ số giữa lực đẩy và lực nhớt. Đặc trưng cho dòng đối lưu tự nhiên. Tích của hai số Gr và Pr. Đặc trưng cho dòng chảy đối lưu tự nhiên. Các chương trình tính toán động học, các phương pháp phân tích và thực nghiệm (cho nhiều dạng hình học khác nhau) cho phép tiên đoán quá trình truyền nhiệt và các điều kiện dòng chảy trong các hình dạng biến đổi khác nhau. Một vài tương quan truyền nhiệt trong dòng chảy rối cơ bản dựa trên phân tích số Reynolds được phát triển vào những năm 1930 cho dòng chảy trong ống, hầu hết sử dụng các mối tương quan sau: Mối tương quan của Dittus và Boelter cho chất lưu làm nóng: NuD  0, 0265  Re D  0,8  Pr  0,4 (1.8) Mối tương quan của Colburn cho quá trình làm nóng hoặc làm lạnh trong ống: 6 Nu D  0, 023  Re D  0,8 1/ 3  Pr  (1.9) Và mối tương quan của Sieder và Tate cho quá trình làm nóng và làm lạnh trong ống: Nu D  0, 027  Re D  0,8 1/ 3  Pr    /  w  0,14 (1.10) Trong đó, các tính chất của chất lưu trong hai biểu thức đầu được tính tại giá trị nhiệt độ trung bình Tb  Tw  / 2 và đối với công thức số 3 tính tại nhiệt độ cục bộ của chất lưu. Đối với kênh dẫn không phải là ống hình trụ, Carpenter sử dụng đường kính thủy lực tương đương thay thế cho đường kính ống trong mối tương quan Sieder-Tate:  Nu De  0, 023 Re De 0,8 1/ 3   Pr    /   0,14 (1.11) w Trong đó, De là đường kính thủy lực tương đương. Nhiều mối tương quan khác sử dụng tính toán cho số Nusselt và hệ số ma sát. Mối tương quan Petukhov cho dòng chảy trong ống:      Nu D   f / 8  Re D Pr/ 1, 07  12, 7 f / 8 Pr 2 / 3  1 b / w  n (1.12) Trong đó, b /  w nằm giữa khoảng o tới 40, Re D giữa khoảng 104 tới 5 106 , số Pr giữa khoảng 0,5 và 200 với độ tin cậy 6% và số Pr giữa khoảng 200 tới 2000 với độ tin cậy 10%, n = 0,11 với Tw  Tb , n = 0,25 với Tw  Tb và n = 0 đối với trường hợp chất lưu là khí. 2 Và f  1/ 1,82 log10 Re D  1, 64  đối với ống nhẵn; hoặc sử dụng giản đồ Moody trong cả hai trường hợp ống nhẵn và ống nhám. Sleicher và Rouse đề xuất lại một biểu thức đơn giản hơn với trường hợp dòng chảy trong ống: a Trong đó, b Nu D  5  0, 015  Re D   Pr  (1.13)  a  0,88  0, 24 /  4  Pr   0,6Pr b  1/ 3  0,5e (1.14) Và số Pr nằm giữa khoảng 0,1 và 105 và số Re D ở giữa khoảng 104 và 106 . Số Reynolds được tính toán tại nhiệt độ Tb  Tw  / 2 và các tính chất của số Pr tính toán ở nhiệt độ bề mặt cục bộ. Đối với dòng chảy tầng phát triển đầy đủ trong ống với thông lượng nhiệt đồng nhất, hệ số truyền nhiệt là hằng số thì:  Nu D  4,36   Pr  0, 6 (1.15) 7 1.3. Hiện tượng thủy nhiệt trong vùng hoạt lò phản ứng Trong điều kiện vận hành thường cơ chế tải nhiệt từ vùng hoạt ra bên ngoài lò phản ứng là cơ chế đối lưu tự nhiên. Dòng chất làm nguội được đưa vào nhờ các bơm cấp nước chính và được giữ bởi một tốc độ đi vào ổn định. Có ba loại hiện tượng cục bộ trong vùng hoạt có thể tác động đến các biểu hiện của đối lưu tự nhiên trong hệ thống. Thứ nhất là sự truyền nhiệt trong vùng hoạt vì nó là cơ chế làm chất lưu nổi lên trên tạo nên dòng tuần hoàn lưu thông tự nhiên. Thứ hai là độ sụt áp gây ra khi dòng chất lưu xuyên qua vùng hoạt có xu hướng là nguồn lực cản lớn nhất của dòng chảy trong vòng đối lưu tự nhiên. Cuối cùng là sự ổn định dòng chảy trong vùng hoạt và nó là một hiện tượng đặc biệt quan trọng đối với các lò nước đang sôi có một số lượng lớn các kênh song song. Khả năng tải nhiệt vùng hoạt của chất lưu phụ thuộc vào nhiều yếu tố như hình dạng của nhiên liệu (nhiên liệu dạng bó, nhiên liệu có hình vành khăn, các bảng hình vuông, hình tam giác, diện tích bề mặt…), các tính chất của chất lỏng (hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung riêng, mật độ, độ nhớt), các tính chất dòng chảy (vận tốc của chất lỏng, sự phân bố của chất lỏng ), vật liệu làm nhiên liệu (hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung riêng, năng lượng tích lũy) và nhiệt dư nhiên liệu. Phần lớn những sự hiệu chỉnh truyền nhiệt đối lưu đã được phát triển trong nhiều năm. Quá trình lưu thông chất làm nguội trong vùng hoạt trong điều kiện vận hành thường cũng như điều kiện xảy ra sự cố chịu ảnh hưởng bởi sự mất áp trong quá trình lưu thông. Tính toán độ sụt áp giúp tiên đoán khả năng tải nhiệt của chất làm nguội ra bên ngoài vùng hoạt. Lưu lượng của chất tải nhiệt được đưa vào nhờ các máy bơm ảnh hưởng tới sự mất áp. Lưu lượng dòng chảy hay mật độ của dòng chảy luôn biến đổi. Đối với dòng một pha, mật độ của chất lỏng có thể được dự đoán một cách hợp lý cùng với các mối liên hệ cho tính chất nhiệt vật lý của chất lỏng được thiết lập. Đối với dòng hai pha mật độ của hỗn hợp dòng hai pha tại một mặt cắt bất kỳ trong dòng chảy được đưa ra bởi phương trình:    g  1     l (1.16) 8 Trong đó,  g là mật độ của pha hơi, l là mật độ của pha lỏng và  là hệ số rỗng. Đối với dòng chảy hai pha, sự cần thiết phải xác định đại lượng hệ số rỗng . 1.3.1. Nguyên nhân gây ra sụt áp trong vùng hoạt Trong lò phản ứng hạt nhân, lượng nhiệt sinh ra, Q, được triết ra từ vùng hoạt bởi phương thức lưu thông của chất làm nguội. Giả thiết thứ nhất rằng thiết kế thủy nhiệt của lò phản ứng đảm bảo trong suốt thời gian vận hành dừng của lò phản ứng với lượng nhiệt được triết ra là QE . Giả thiết thứ hai, trong điều kiện xảy ra sự cố sự định lượng độ chênh lệch giữa lượng nhiệt Q và QE là cần thiết cho tiên đoán hoạt động của nhà máy. Định lượng giá trị nhiệt lượng triết ra được tính theo mối liên hệ: . QE  m .I (1.17) . Trong đó, I là độ chênh lệch enthalpy giữa lối vào và lối ra của vùng hoạt và m (kg/s) là tốc độ khối của chất lưu. Như vậy để tính toán lượng nhiệt triết ra cần biết được tốc độ khối của chất lưu. Một trong những yếu tố ảnh hưởng quan trọng tới độ mất áp là dạng hình học. Trong lò phản ứng hạt nhân, hình dạng cơ bản như các ống tròn, vành xuyến…, các hình dạng đặc biệt như bó nhiên liệu, bộ trao đổi nhiệt, các van, khoang bên trên và bên dưới vùng hoạt, máy bơm, các bể…, tính chất của chất lưu (một pha, hai pha hay đa pha), phương thức dòng chảy (chảy tầng, chảy rối), mẫu hình dòng chảy (dòng bọt khí, dòng túi, dòng vành xuyến…), chiều của dòng chảy (chảy thẳng đứng lên trên, chảy hướng xuống dưới, chảy nghiêng, dòng chảy ngược, dòng nằm ngang) và điều kiện vận hành (chuyển tiếp, dừng). Cuối cùng, yếu tố rất quan trọng được đề cập tới là lực tác dụng lên dòng chảy. Nếu sự chuyển động của dòng chảy gây ra bởi sự chênh lệch mật độ trong chất lưu thì phương thức truyền nhiệt gọi là đối lưu tự nhiên, nếu dòng chảy được điều khiển bởi một bơm thì phương thức truyền nhiệt là đối lưu cưỡng bức. Sự sụt áp cục bộ gây ra trong thùng lò áp lực xuất hiện trong các thành phần sau của lò phản ứng: Từ chân nguội của vùng hoạt tới downcomer, từ downcomer tới lối vào của khoang bên dưới vùng hoạt, lối vào của vùng hoạt (tiếp giáp với khoang bên dưới vùng hoạt), lưới giằng, lối ra của vùng hoạt (tiếp giáp với khoang phía trên vùng hoạt), từ khoang phía trên vùng hoạt tới chân 9 nóng của vùng hoạt, thành phần chất làm nguội bypass (phần bypass từ khoang phía dưới vùng hoạt tới vùng hoạt, bypass từ vùng hoạt tới khoang phía trên của vùng hoạt, từ downcomer bypass sang chân nóng mà không đi vào vùng hoạt, từ downcomer tới phía trên vùng hoạt mà không đi qua vùng hoạt, từ đỉnh phía trên đi trực tiếp tới đỉnh của khoang phía trên vùng hoạt, phần bypass qua các ống dẫn thanh điều khiển). 1.3.2. Các thành phần sụt áp Sụt áp tổng bao gồm bốn thành phần: Sụt áp do ma sát của dòng chảy với thành, sụt áp do hình dạng hình học, sụt áp do gia tốc và sự sụt áp do chênh lệch độ cao của dòng chảy. P  Pf  Pl  Pa  Pe (1.18) a) Sụt áp do ma sát Đây là thành phần sụt áp không thể phục hồi gây ra bởi ứng suất trượt trên thành và có thể được biểu diễn là: 2  m.  fL   Pf  De 2  A2 (1.19) Trong đó, f là hệ số ma sát, L là chiều dài dòng chảy, A là diện tích dòng chảy,  là mật độ chất lưu và De là đường kính thủy lực tương đương (được tính bằng bốn lần diện tích dòng chảy chia cho chu vi ướt). Độ sụt áp diễn ra dọc theo chiều dài và do vậy đôi khi được thể hiện như phân bố áp suất. Phương trình này được ứng dụng cho dòng một pha và dòng hai pha đồng nhất, mặc dù phương pháp tính toán hệ số ma sát f và mật độ  là khác nhau trong hai trường hợp. Độ sụt áp qua các ống, các kênh hình chữ nhật, vành xuyến, các bó nhiên liệu để trần (không có lưới chằng và giá đỡ)... là các ví dụ của thành phần này. Sự hiệu chỉnh chủ yếu được dùng để xác định hệ số ma sát f được đưa ra dưới đây.  Ống hình tròn Đối với dòng đoạn nhiệt một pha Đối với dòng chảy tầng phát triển đầy đủ, hệ số ma sát được đưa ra bởi: 10 f  64 / Re Trong đó giá trịcủa hệ số Reynolds nhỏ hơn 2000 (Re < 2000). Đối với dòng chảy rối trong các ống trơn một vài hệ số ma sát được hiệu chỉnh được dự kiến và đưa vào sử dụng. Một vài sự hiệu chỉnh phổ biến được sử dụng cho ống trơn được sử dụng: Blastus đề xuất phương trình: f  0.316 Re 0.25 Với giá trị của Re trong miền 3000  Re  105 . f  0.184 Re 0.2 với 3000  Re  106 Colebrook đề xuất phương trình: e/ D 1 2.51  0.86 ln    f  3.7 Re f    Giá trị cho các ống trơn và nhám đối với toàn bộ miền giá trị của hệ số Reynolds là lớn hơn 3000. Theo như phương trình được đề xuất bởi Filonenko là một phép xấp xỉ tốt của phương trình Colebrook cho các ống trơn với 4 x103  Re  1012 : f  [1.82log(Re)  1.64]2 Chú ý: Các công thức trên được thiết lập cho hệ số ma sát không tồn tại trong vùng chuyển tiếp miền nằm giữa 2000  Re  3000 . Một cách đơn giản để khắc phục vấn đề này là sử dụng các chuẩn cho sự chuyển từ phương trình dòng chảy tầng sang phương trình dòng chảy rối. Nếu f t  f l thì f  ft trong đó ft và fl là các hệ số ma sát được tính bởi phương trình dòng chảy rối và dòng chảy tầng tương ứng. Dòng một pha không đoạn nhiệt (diabatic single-phase flow). Một cách tổng quát sự hiệu chỉnh hệ số ma sát đẳng nhiệt được sử dụng với các tính chất được ước lượng nhiệt độ tại màng T f  0.4 Tw  Tb   Tb trong đó Tw và Tb là nhiệt độ của thành và của khối chất lỏng. Đôi khi hệ số ma sát đối với dòng không đẳng nhiệt thu được bởi nhân hệ số ma sát trong trường hợp đẳng nhiệt với một hệ số hiệu chỉnh F. Phương trình thực nghiệm được đưa ra bởi Leung và Groenevel được đưa ra như là một ví dụ: 11 F   b / w  0.28 trong đó chỉ số dưới b và w chỉ khối chất lỏng và thành tương ứng.  Hình vành khuyên Các sự hiệu chỉnh đối với ống hình tròn thường được sử dụng cho tính toán độ sụt áp của dòng một pha trong trương hợp hình vành khuyên sử dụng khái niệm đường kính thủy lực tương đương  Bó thanh Hình dạng của bó thanh nhiên liệu được sử dụng theo một vài cách khác nhau trong các thiết kế tiên tiến. Trong lò các lò nước áp lực và lò nước sôi các bó nhiên liệu dài (xấp xỉ 1.8m đến 4.5m). Các lưới giằng được sử dụng trong lò PWR và BWR. Trong các lò PWR và BWR, tổng độ sụt áp thu được bởi phép cộng độ sụt áp trong bó nhiên liệu và các giá đỡ. Độ sụt áp trong các bó được buộc bằng dây được hiệu chỉnh bằng thực nghiệm vì hình học cụ thể của các lưới giằng là khác nhau đối với mỗi công nghệ lò khác nhau. Bó thanh được quấn dây Trong trường hợp bó thanh nhiên liệu lưới thép, hình học và hình dạng của hệ thống là khá cố định và tìm ra một sự hiệu chỉnh tổng quát để dự đoán độ sụt áp là một công việc hợp lý. Ví dụ một sự hiệu chỉnh được đưa ra bởi Rehme được đưa ra bên dưới: P  f R L  u R2 U B De 2 U G Trong đó: U B  U S  U D là chu vi của bó nhiên liệu U G  U S  U D  U K là tổng chu vi. U K , U S , U D là chu vi giỏ vùng hoạt (shroud), chu vi ống (pins) và chu vi lưới giằng. Vận tốc chuẩn uR được định nghĩa là: u R  u F trong đó u là vận tốc trung bình trong bó thanh Hệ số hình học F phụ thuộc vào tỷ sỗ giữa độ lớn nhất của dây (the pitch) và đường kính, tỷ số giữa đường kính trung bình và độ lớn nhất của dây (H). 12 F pt 0.5 D    d  p 2    7.6 m  t   H  D    2.16 trong đó dm là đường kính trung bình của dây cuốn. Hệ số ma sát chuẩn fR được tính dựa trên sự hiệu chỉnh bằng dữ liệu thực nghiệm của Rehme’s. fR  64 0.0816  Re R Re0.133 R đối với 2 x103  Re R  5 x105 Trong đó Re R  Re F và Re   u R Dh  / v Những giá trị này trong miền 1.12  pt / D  1.42 và 6  H / dm  45 Bó thanh nhiên liệu để trần Sự hiệu chỉnh đối với các ống hình tròn được sử dụng một cách phổ biến để tính toán độ sụt áp sử dụng đường kính thủy lực của bó thanh khi không có dữ liệu thực nghiệm. Một trong những sự hiệu chỉnh phố biến đước sử dụng: Kays: f  f cir K l trong đó K1 là một hàm của pt / D dựa trên các công trình của Diessler và Taylor: f cir sử dụng sự hiệu chỉnh đối với ống hình tròn để tính toán. b) Sụt áp do hình dạng Đây là thành phần sụt áp không thể phục hồi được gây ra bởi sự thay đổi hình dạng và hướng của dòng chảy. Độ sụt áp qua các van, khuỷu nối, hình chữ T, giá đỡ...là ví dụ. Độ sụt áp cục bộ được đưa ra bởi: 2  .   m Pl  K   2 trong đó K là hệ số mất mát cục bộ, đối với những hình học khác 2 A nhau, với dòng một và hai pha sự hiệu chỉnh là khác nhau.  Lưới giằng (Grid spacers) Do sự biến đổi và phức tạp của hình học nên thật sự rất khó khăn để có thể xây dựng được sự hiệu chỉnh hệ số sụt áp tổng quát cho lưới giằng. Nhưng có thể thu được các phương pháp tính toán có tính chính xác phù hợp với mục đích thiết kế. Một vài sự hiệu chỉnh được sử dụng để xác định độ sụt áp qua lưới được đưa ra dưới đây.. Độ sụt áp một pha được tính toán sử dụng hệ số mất mát do giá đỡ K là: 13 p  K VB2 / 2 Trong một vài trường hợp, nó có thể đạt được giá trị hệ số mất mát do giá đỡ hợp lý nếu hình học của nó có thể được xấp xỉ tới một trong những được dạng hình học đã được xem xét. Đối với những trường hợp khác, những mô hình thực nghiệm khác nhau đối với K, một trong những mô hình này được đưa ra dưới đây có thể sử dụng: Rehme [26] K  Cv 2 trong đó   Ag / AB Đối với Re B  5 X 104 , Cv  6  7 Đối với Re B  5 x104 Cv giá trị được đưa ra dưới dạng đồ thị như là một hàm của ReB. Sau đó Rehme nghiên cứu ảnh hưởng của độ nhám của bề mặt thanh nhiên liệu tới độ sụt áp qua giá đỡ. Cevolani [28] đề xuất Cv  5  6133Re0.789 cho các bó nhiên liệu vuông và ln  Cv   7.690  0.9421ln  Re   0.0379ln 2 (Re) đối với các bó hình tam giác, nếu giá trị được tính toán lớn hơn hai thì giới hạn trên K=2.  Tấm nối Một cách tổng quát các tấm nối được sử dụng tại các đầu của bó thanh nhiên liệu để liên kết tất cả các ống thanh nhiên liệu. Cũng giống như các giá đỡ, diện tích dòng tại đầu dưới và đầu trên tấm nối là khác nhau. Những tấm nối này nói chung được định vị trong những phần không được đốt nóng của bó. Các nghiên cứu cho thấy độ sụt áp đối với các tấm nối là ít. Đối với độ sụt áp cục bộ một phép tính toán xấp xỉ cho mục đích thiết kế có thể được thực hiện sử dụng mô hình co giãn. Thêm vào đó lực ma sát mất trong bề dày của các tấm nối có thể được tính toán sử dụng khái niệm đường kính thủy lực tương đương. c) Sụt áp do gia tốc Thành phần sụt áp không phục hồi lại được gây ra bởi sự thay đổi diện tích dòng. Độ sụt áp do gia tốc là do sự thay đổi của dòng một pha và dòng hai pha có thể được biểu diễn là: 2  .  (1  Ar2 )  m     Pa  2 2 A0  L Trong đó A0 =diện tích dòng nhỏ hơn và Ar là diện tích dòng chảy lớn hơn.   1 đối với dòng một pha còn đối với dòng hai pha thì: 14 3  x3 1  x     G  L   2 2  2   2   G  L (1   )   x  L  (1  x) G   Độ sụt áp do gia tốc gây ra do sự thay đổi của mật độ đối với dòng một pha và dòng hai pha là:  1 pa  G 2   ( m )0   1    (  m )i      Đối với dòng một pha thành phàn này có thể được bỏ qua nhưng có thể đáng kể đối với dòng hai pha. Để có thể tính toán được độ sụt áp do thay đổi mật độ, việc dự đoán chính xác mật độ của chất lỏng là cần thiết. Mật độ dòng hai pha được cho bởi công thức: 2 1  x  1 x2    m  g 1    l Trong đó, x là lượng dòng chảy (flow quality) được tính bằng tốc độ khối của pha hơi chia cho tốc độ khối của hỗn hợp chất lưu. d) Sụt áp do trọng lực Thành phần sụt áp này gây ra do sự chênh lệch độ cao giữa lối vào và lối ra của dòng chất lưu và được cho bởi công thức: Pe   g z.cos Trong đó,  là góc nghiêng của dòng chảy so với phương thẳng đứng. Đối với dòng hai pha, mật độ được xác định bởi:    g  1    l Đối với dòng chảy thẳng đứng thì thành phần sụt áp do trọng lực sẽ lớn nhất. 2. Hiện tượng đối lưu cưỡng bức trong vùng hoạt khi có sự cố Phân tích sự cố là một công cụ quan trọng cho việc đảm bảo chắc chắn phòng thủ chiều sâu với vấn đề an toàn cho nhà máy điện hạt nhân. Phân tích an toàn trong điều kiện xảy ra sự cố bao gồm phân tích sự cố cơ bản theo thiết kế (DBA), sự cố cơ bản ngoài thiết kế (BDBA). Tuy nhiên các sự cố BDBA bao hàm trong một phạm vi hẹp, ngoài ra còn kể đến những sự cố nặng (SAs) với sự hư hỏng đáng kể trong vùng hoạt. Các hệ thống an toàn được thiết kế nhằm đối phó khi xảy ra sự cố (sự cố cơ bản theo thiết kế). Các sự cố này xảy ra với xác 15 suất thấp trong suốt quá trình vận hành của nhà máy điện hạt nhân. Ví dụ cho trường hợp sự cố DBAs: Vỡ đường ống trong vòng sơ cấp; đột nhiên đẩy thanh điều khiển ra khỏi vùng hoạt… Một sự cố trong nhà máy điện hạt nhân có thể gây ra bởi nhiều sự kiện bất thường, sự trục trặc và động tác sai của người vận hành. Ngày nay, lò phản ứng vận hành với sự kết hợp chặt chẽ giữa tính an toàn thụ động và chủ động. Tính thụ động và bản chất giải pháp an toàn là được chấp nhận khi chúng được thừa nhận cả về mặt hiểu quả và kinh tế. Hơn nữa, chức năng an toàn cơ bản đòi hỏi lò phản ứng hạt nhân có giới hạn dập lò, làm nguội lò phản ứng và nhà lò, nhà lò chứa phóng xạ. Tất cả các nhà máy điện hạt nhân đều có một vài hệ thống chứa nước phụ trợ làm nguội lò trong điều kiện khẩn cấp. Các hệ thống này được gọi là hệ thống phun áp cao, hệ thống phun áp thấp, hệ thống làm nguội phun tâm lò… Các hệ thống này thực hiện chức năng chính là: Cung cấp nước để làm nguội lò phản ứng trong sự kiện mất chất tải nhiệt từ hệ thống làm nguội lò phản ứng. Sự làm nguội này là cần thiết để tải nhiệt dư trong nhiên liệu lò phản ứng sau khi lò phản ứng được dập. Trong một vài kiểu lò phản ứng nó còn thực hiện chức năng cung cấp hóa học tới lò phản ứng và bảo đảm lò phản ứng không sinh ra nhiệt lượng. 2.1 Hệ thống làm nguội tâm lò khẩn cấp (ECCS) Hệ thống ECCS bao gồm một chuỗi các hệ thống được thiết kế đảm bảo an toàn cho việc dập lò phản ứng hạt nhân trong điều kiện xảy ra sự cố. ECCS bao gồm các hệ thống chính sau:  Hệ thống phun áp cao (High Pressure Injection System – HPCI): Hệ thống này gồm một máy bơm hoặc nhiều máy bơm , bơm có khả năng tạo áp lực tiêm chất làm nguội vào thùng lò phản ứng (RV). Nó được thiết kế để giám sát mức chất làm nguội trong RV và tự động tiêm chất làm nguội khi mức nước thấp hơn điểm đặt.  Hệ thống giảm áp suất (Sepressurization System): Hệ thống này bao gồm một chuỗi các van, có tác dụng mở lỗ hơi làm giảm áp suất RV và cho phép hệ thống tiêm chất làm nguội với áp suât thấp hơn hoạt động  Hệ thống phun áp thấp (Low Pressure Injection System – LPCI): Hệ thống này bao gồm một bơm hoặc nhiều bơm, bơm tiêm thêm chất làm nguội vào RV với áp suất thấp. Trong một vài nhà máy điện hạt nhân (NPP), LPCI là một phương thức vận hành của hệ thống tải nhiệt dư (RHR hoặc RHS). Một cách tổng quát thì LPCI không đứng độc lập. 16  Hệ thống phun tâm lò /bên trong (Internal/Core Spray System): Hệ thống này gồm một chuỗi các máy bơm và các vòi phun đặc biệt, phun chất làm nguội vào kết cấu thùng lò. Nó được thiết kế để ngưng tụ hơi trong kết cấu nhà lò. Các hệ thống này cung cấp nước làm nguội vùng hoạt nhằm hạn chế hỏng hóc nhiên liệu trong tình huống sự cố, đặc biệt là LOCA. Hệ cung cấp một lượng lớn nước chứa Boron vào hệ thống làm nguội lò phản ứng. Cung cấp nguồn nhiễm độc notron bổ sung để đảm bảo dừng lò phản ứng sau khi được làm nguội trong sự cố nứt vỡ đường hơi chính. Nguồn nước chứa boron được cấp từ bể chứa nước thay nhiên liệu (refueling water storage tank – RWST). 2.1.1 Hệ thống ECCS trong lò nước áp lực (PWR) Các hệ thống an toàn trong lò phản ứng PWR bao gồm hệ thống ECCS, hệ thống phun thùng nhà lò và hệ thống làm sạch không khí ở vành xuyến downcomer (khe biên giữa giỏ vùng hoạt và thùng lò áp lực, có tác dụng dẫn nước từ đầu vào tới khoang bên dưới của vùng hoạt). Đối với hệ thống ECCS trong kiểu lò PWR bao gồm các hệ thống: Hệ thống phun áp cao, hệ thống phun áp thấp, hệ thống bình tích lũy. Các hệ thống của ECCS tiêm nước có chứa boron vào hệ thống sơ cấp để ngăn ngừa độ rủi ro cho lò phản ứng. Hình 2.1 : Hệ thống làm lạnh tâm lò khẩn cấp trong lò PWR a) Hệ thống phun áp cao (HPIS) 17 Các máy bơm được điều khiển bởi động cơ tiêm chất làm nguội vào bên trong hệ thống sơ cấp ở điều kiện bão hòa (khoảng 100 bar hay 10MPa) tương ứng với nhiệt độ vận hành thường (khoảng 300°C). Các máy bơm trong hệ thống HPIS hút nước từ một thùng dự trữ nước có chứa boron và sau đó tiêm vào hệ thống sơ cấp. Trong nhiều lò phản ứng, HPIS được ngắt và cô lập do bể dự trữ hết nước (bể dự trữ gần như rỗng). Ở một vài lò phản ứng khác HPIS có thể được điều khiển bằng tay tới một hệ thống chuyển dời nhiệt dư, nó hút nước từ hầm nhà lò để đảm bảo việc cung cấp chất làm nguội lâu dài. b) Hệ thống bình tích lũy Gần như tất cả các hệ thống ECCS đều có các bình tích lũy, nó là những bể chứa nước có boron, được gây áp lực bởi khí nitrogen ở áp suất khoảng 25 tới 50 bar. Các bình tích lũy không cần cung cấp điện năng, về bản chất thì nó có khả năng tiêm một cách thụ động, do đó nó trợ giúp cho sự làm tràn khoang phía dưới của thùng lò phản ứng và downcomer sau khi xả xuống thùng lò trong suốt quá trình LOCA vỡ lớn. c) Hệ thống phun áp thấp (LPIS) Hệ thống hoạt động tương tự với hệ thống HPIS, nó trợ giúp cho quá trình làm ngập lại vùng hoạt bởi việc bơm nước có chứa boron đi vào hệ thống sơ cấp đã giảm áp suất từ hệ thống ECCS. Sự giảm áp suất của hệ thống sơ cấp xảy ra do mất khối lượng và năng lượng trực tiếp xuyên qua vị trí vỡ, xuyên qua hệ thống ECCS làm giảm sự ngưng tụ, hay sự truyền năng lượng tới bình sinh hơi. Khi bể tích lũy gần hết, sự hút tự động sẽ được thực hiện tới hầm nhà lò, nó là bộ tản nhiệt trung gian cho hầu hết năng lượng được sinh ra từ thùng áp lực và thùng lò phản ứng. LPIS duy trì vùng hoạt trong điều kiện được làm tràn bởi sự tiêm lại vào hệ thống sơ cấp do mất chất làm nguội xuyên qua vị trí vỡ tới nhà lò. Ở đây các bộ trao đổi nhiệt cài đặt trong đường bao quanh LPIS, phần nhiệt dư có thể được chuyển dời từ bể chứa tới một bộ trao đổi nhiệt cuối cùng, do đó cung cấp chất làm nguội được lâu dài. Một vài biến đổi trên sự sắp đặt LPIS cơ bản có thể được tìm thấy. Ví dụ, LPIS có thể được sắp đứng thành hàng như một hệ thống tải nhiệt dư thông thường bởi sự hút trực tiếp từ hệ thống sơ cấp tại áp suất thấp. Điều này có thể đáp ứng kế hoạch làm nguội lâu dài cho trường hợp sự cố LOCA vỡ nhỏ. Một vài lò phản ứng có các hệ thống tải nhiệt nhà lò, không phụ thuộc vào LPIS. Ngoài ra, sử dụng LPIS như một máy bơm tăng thế cho HPIS, do đó cung cấp một lượng tải nhiệt dư tại áp suất lò phản ứng ở mức trung bình. LPIS hoạt động tại áp suất khoảng 10 tới 20bar. d) Các hệ thống giảm áp suất Trong sự cố LOCA vỡ nhỏ, bình sinh hơi được chỉ định rõ cho việc làm nguội và do đó giảm áp suất hệ thống sơ cấp tới một mức mà ở đó HPIS hoặc LPIS có thể thực hiện chức năng phụ của nó, chức năng tải nhiệt dư. Năng lượng 18 được tải đi từ mặt thứ cấp ngang qua các van xả, hoặc xuyên qua bộ ngưng tụ chính nếu có. Một thiết kế cơ bản là tốc độ làm nguội thường xuyên được thiết lập bằng tay, mặc dù các thủ tục là được tự động ở một vài kiểu lò phản ứng. Khả năng làm nguội và chức năng giảm áp suất là có liên quan với nhau, bình sinh hơi, các van an toàn của chúng cũng như thiết bị phụ và cung cấp nước khẩn cấp có thể thực hiện các chức năng thay thế an toàn. Ở một vài kiểu lò phản ứng có các van an toàn vận hành ở hệ thống sơ cấp, hệ thống sơ cấp có thể giảm áp suất bởi sự xả xuống thùng chứa, và thậm trí xả xuống nhà lò. Sự mất độ dữ trữ ngang qua các van an toàn cũng như ngang qua vị trí vỡ được thay thế bởi nước làm nguội được tiêm vào từ hệ thống ECCS. Sự cung cấp này được biết như là “xả và cấp”, điều này không thuộc trong thiết kế cơ bản của ECCS. Vị trí tiêm chất làm nguội của hệ thống ECCS có thể được đưa vào từ nhiều vị trí khác nhau, được xác định trên hệ thống sơ cấp PWR (hình 2.2). Tất cả các lò phản ứng, hệ thống ECCS hầu hết là tiêm vào chân nguội của hệ thống vòng lưu thông sơ cấp, sự cung cấp chất làm nguội này trực tiếp tới downcomer; mặt khác có sự tiêm vào chân nóng và khoang phía trên của thùng lò. Cuối cùng, khả năng và kiểu hệ thống ECCS được lựa chọn cho kiểu lò PWR cụ thể phụ thuộc vào tiêu chuẩn thiết kế được sử dụng theo tính đa dạng và tính dư thừa của hệ thống. Hình 2.2: Những vị trí tiêm khác nhau của hệ thống ECCS vào vòng một của lò phản ứng PWR. 2.1.2 Hệ thống ECCS trong lò nước sôi (BWR) Hệ thống ECCS trong lò phản ứng BWR bao gồm: Hệ thống phun áp cao (HPCS), hệ thống phun áp thấp (LPCS), hệ thống giảm áp tự động (ADS), hệ 19 thống tải nhiệt dư (RHR), hệ thống làm nguội cô lập vùng hoạt lò phản ứng (RCIC). Hình 2.3: Hệ thống ECCS trong lò phản ứng BWR. a) Hệ thống phun tâm lò áp thấp (LPCS) và hệ thống phun tâm lò áp cao (HPCS) Chất làm nguội phân bố khá đồng nhất bên trong khoang bên trên vùng hoạt bởi cách thức hoạt động của các vòi phun. Các vòi phun có thể phun vào vùng hoạt để làm lạnh cả khi vùng hoạt bị phơi ra không thể làm tràn lại được từ nơi có vị trí thấp hơn. Sự phân bố các vòi phun sẽ kiểm soát tổng lượng chất làm nguội quay trở lại đỉnh của bất kỳ kênh nhiên liệu nào, và giới hạn dòng chảy ngược (CCFL) có thể ảnh hưởng tới tổng lượng chất làm nguội mà thực tế đi vào một kênh nhiên liệu. Hệ thống LPCS hoạt động khi áp suất vùng hoạt khoảng 20bar và HPCS hoạt động với áp suất khoảng 80bar. b)Tiêm chất làm nguội với áp lực thấp (LPCI) vào miền bypass của vùng hoạt bên trong lò phản ứng Chất làm nguội được tiêm với tốc độ nhanh dưới tác dụng của trọng lực ngang qua miền bypass (là các miền mà chất làm nguội đi qua không tải nhiệt ra ngoài) của vùng hoạt. Chất làm nguội này trực tiếp làm nguội phía bên ngoài các kênh nhiên liệu, nó có thể hoạt động như một bộ tản nhiệt cho lớp vỏ nhiên liệu bị hở bất kỳ. Chất làm nguội tiêu hao ra bên ngoài của miền bypass bên trong các ống dẫn thanh điều khiển, ở khoang phía dưới và bên trong phần cuối của kênh nhiên liệu; do đó xuất hiện sự làm đầy lại khoang phía dưới của thùng lò và làm tràn lại vùng hoạt bị hở từ phía dưới. Nếu vùng hoạt phơi ra, sự tiêu hao 20 chất làm nguội từ miền bypass bên trong phần cuối của các kênh nhiên liệu có thể dẫn tới sụt mức nước trong các kênh hay thậm trí là bị tiêu hao chất làm nguội từ các kênh nhiên liệu bên trong khoang phía dưới của thùng lò. Nếu chất làm nguội được tiêm bởi một hoặc nhiều hệ thống LPCI, miền bypass có thể được làm đầy và chảy tràn vào khoang phía trên. Từ đó có thể chảy tràn vào các kênh nhiên liệu trợ giúp cho việc làm nguội vùng hoạt từ phía trên. c) Tiêm chất làm nguội áp lực thấp và tiêm chất làm nguội áp lực cao vào trong vành xuyến downcomer. Chất làm nguội có thể được tiêm trực tiếp vào vành xuyến hoặc gián tiếp vào nước cấp hoặc vào các dòng chảy tuần hoàn. Với điều kiện chất làm nguội được tiêm không bypass qua vùng hoạt bởi lối thoát ngang qua vị trí vỡ LOCA, và với điều kiện vị trí vỡ không ngăn cản vùng hoạt làm ngập lại, kiểu hoạt động này là một kiểu tiêm đơn giản và tránh được sự phơi ra của vùng hoạt, hoặc sự làm tràn lại và làm ngập lại vùng hoạt sau khi vùng hoạt phơi ra. d) Hệ thống giảm áp suất tự động (ADS) Bộ ngưng tụ phụ và hệ thống giảm áp suất tự động (ADS) được sử dụng làm giảm áp suất lò phản ứng. Bộ ngưng tụ phụ có thể được tách biệt với các hệ thống ECCS khác nhau. Một kiểu ADS tận dụng khoảng một nửa số van an toàn áp lực đã được thiết lập trên hệ thống cung cấp hơi. Hệ thống phun áp cao có khả năng tiêm chất làm nguội trong suốt điều kiện vận hành thường, một cách không cố ý hoặc như là một kết quả của một sự cố vận hành và thường xuyên hút chất làm nguội từ bể dự trữ ngưng tụ. Hệ thống ECCS phun áp lực thấp luôn luôn hút chất làm nguội từ bể triệt áp (suppression pool). Chất làm nguội cung cấp tới hệ thống ECCS không chứa boron. Bể triệt áp là bộ tản nhiệt trung gian cho hầu hết nhiệt lượng được sinh ra từ thùng áp lực và nhà lò phản ứng trong quá trình xảy ra sự cố LOCA. Sự truyền nhiệt lượng này tới một bộ tản nhiệt cuối cùng, các bộ trao đổi nhiệt được lắp đặt trong một vài hệ thống LPCI, hoặc trong các hệ thống bể triệt áp tách biệt. Bằng phương thức tổ chức lại các van, một vài hệ thống LPCI có thể cũng hoạt động như hệ tải nhiệt dư thông thường bằng cách hút trực tiếp nước làm nguội từ hệ thống sơ cấp, nước làm nguội xuyên qua bộ trao đổi nhiệt và quay lại thùng lò phản ứng Số lượng, công suất và kiểu hệ thống ECCS được lựa chọn cho kiểu lò BWR phụ thuộc vào tiêu chuẩn thiết kế. 2.2 Sự cố mất chất tải nhiệt (LOCA) 2.2.1 Sự cố LOCA trong lò PWR 21 Hình 2.4: Cấu trúc hệ thống tải nhiệt sơ cấp lò PWR Vùng hoạt của kiểu lò PWR được đặt ở vị trí thấp trong một thùng lò áp lực lớn. Dưới điều kiện vận hành thường, nước chưa sôi (khoảng 150bar và 290°C) chảy từ chân nguội chảy xuống theo vành xuyến downcomer và đi vào khoang phía dưới vùng hoạt, sau đó đi xuyên qua vùng hoạt tới khoang phía trên và đi ra ngoài qua chân nóng. Nhiệt độ của nước đi qua vùng hoạt tăng khoảng 30K, lưu lượng khoảng 3000kg/m2s. Các chân nóng và chân nguội được nối với thùng lò tới bình sinh hơi. Bình sinh hơi được thiết kế rất cao (khoảng 20m). Bên trong bình sinh hơi là các hệ thống ống hình chữ U, được nối với các ống từ chân nóng và chân nguội tạo ra lưu thông vòng sơ cấp kín. Có khoảng 15000 ống hình chữ U chứa trong một bình sinh hơi. Dòng chất làm nguội trong vòng sơ cấp được điều khiển bởi bơm cấp nước làm lạnh chính được đặt ở mỗi chân nguội. Số lượng máy bơm, số lượng vòng sơ cấp cũng như số bình sinh hơi phụ thuộc vào mỗi thiết kế của nhà máy. Một bình điều áp được đặt tại một chân nóng có tác dụng điều chỉnh sự thay đổi nhiệt độ cũng như áp suất trong vùng hoạt bằng mức nước có trong bình điều áp. Giả thiết sự cố LOCA vỡ tại một vị trí nào đó của chân nguội, ta chú ý tới các đặc điểm của hệ thống sơ cấp như sau: Bởi vì chất làm nguội của vòng sơ cấp đều ở trạng thái nước chưa sôi, ngoại trừ trong bình điều áp. Sự giảm áp suất nhanh tới mức bão hòa ( khoảng 50bar) xảy ra một cách tức thời làm vỡ các ống trong hệ thống sơ cấp. Bên trong vùng hoạt được thiết kế sao cho có thể để chống lại sự biến dạng hình học trong 22 suốt quá trình xảy ra sự cố LOCA vỡ lớn. Một vài biến dạng cũng có thể được ngăn chặn đối với thanh điều khiển đang chèn vào vùng hoạt. Việc tiêm boron vào từ hệ thống ECCS làm cho lò phản ứng luôn ở trạng thái dưới tới hạn. Hình 2.5: Dòng chảy của chất làm nguội trong hệ thống sơ cấp sau khi vỡ lớn tại chân nguội trong kiểu lò PWR. Dòng chảy bên ngoài ồ ạt từ điểm vỡ trong ống của chân nguội không chỉ làm giảm áp suất trong hệ thống sơ cấp mà còn làm dừng lại hoặc đổi chiều dòng chảy ngang qua vùng hoạt, hình 3.5. Ngay lập tức tạo ra sự khủng hoảng sôi hoặc dời khởi điểm sôi nhân (DNB) xảy ra bởi sự thay đổi nhiệt độ lớp vỏ nhiên liệu, phụ thuộc vào năng lượng tích trữ, đỉnh tại 800C. Mỗi một vị trí và kích thước vỡ khác nhau, DNB có thể cũng xảy ra như một kết quả của sự giảm sức ép và sự nhả tự động của tất cả các bơm cấp nước làm lạnh chính xảy ra đồng thời với sự cố LOCA. Quá trình biến đổi lớp vỏ phụ thuộc vào thủy lực chất làm nguội trong hệ thống sơ cấp trong suốt quá trình xả xuống; lớp vỏ có thể hoặc không thể được làm nguội một cách đáng kể hoặc nó thậm trí có thể được làm ướt lại trước khi vùng hoạt bị phơi ra. Với những lý do này, DNB gây ra sự trệch nhiệt độ lớp vỏ, điều này trở thành một điều kiện ban đầu rất quan trọng sau khi vùng hoạt phơi ra, vùng hoạt luôn được làm ướt lại trước khi bị phơi. Tất cả các ống dẫn chất làm nguội trong kiểu lò PWR kết nối tới thùng lò được đặt trên vùng hoạt, điều này dẫn đến vùng hoạt được làm ngập lại mỗi khi vùng hoạt không được bao phủ hết trong trường hợp một ống bất kỳ trong hệ thống sơ cấp bị vỡ. Trong suốt quá trình bù lại và làm ngập lại vùng hoạt sau khi xảy ra sự cố LOCA được điều khiển bởi cột thủy tĩnh nhỏ chứa chất làm nguội 23 trong vành xuyến dowcomer. Kích thước vỡ và vị trí vỡ, bình sinh hơi và bình ngưng tụ, tiêm chất làm nguội khẩn cấp và phân bố chất làm nguội trong toàn bộ vòng lưu thông sơ cấp, tất cả có thể hoạt động chống lại quá trình làm ngập lại. Nói cách khác, toàn bộ hoạt động hệ thống sơ cấp bị chi phối bởi sự cố LOCA. 2.2.2 Phân loại sự cố LOCA trong lò PWR Kịch bản sự cố LOCA biến đổi theo kích thước vỡ, vị trí vỡ, kiểu lò phản ứng, độ khả dụng của hệ thống ECCS và trạng thái của bơm cấp nước làm lạnh chính. Thông thường sự cố LOCA-PWR được phân lớp theo kích thước vỡ và tách biệt với ảnh hưởng của vị trí vỡ và các thông số khác. a) Sự cố LOCA vỡ lớn (LB-LOCA) Trong sự cố cơ bản theo thiết kế cho kiểu lò PWR là chân nguội bị vỡ cả hai mặt ở giữa bơm cấp nước làm lạnh lò phản ứng và thùng lò phản ứng.  Vỡ lớn tại chân nguội Trước khi xả xuống (0-30s) xảy ra như là một kết quả của một điểm vỡ trong hệ thống làm nguội vòng sơ cấp với tốc độ nhanh. Trong khoảng 1 giây sau khi vỡ, vùng hoạt trở lên rỗng và xảy ra hiện tượng DNB. Độ phản ứng âm nhanh chóng dẫn đến quá trình dập lò phản ứng. Sự làm nguội được giảm bớt và năng lượng dự trữ phân bố lại trong nhiên liệu, lớp vỏ nhiên liệu nóng lên. Sự tương tác giữa các bơm cấp nước và dòng chảy không liên tục gây ra dòng chảy ngược. Áp suất hệ thống sơ cấp giảm nhanh chóng và hệ thống an toàn phun áp cao bắt đầu hoạt động, nhưng hầu hết dòng chảy này bị mất ra ngoài qua vị trí vỡ. Sự tiêm từ bình tích lũy tại chân nguội bắt đầu nhưng nhiều dòng chảy cũng được tiêm vào lan nhanh ra xung quanh downcomer; bên trong chân nguội của vòng sơ cấp bị vỡ và bên ngoài vị trí vỡ. Như quá trình xả nước xuống làm tăng số lượng chất làm nguội được tiêm từ bình tích lũy lưu lại trong downcomer và nước bắt đầu đi vào khoang bên dưới của vùng hoạt. Đỉnh nhiệt độ lớp vỏ trung bình (PCT) trong suốt quá trình xả xuống của LOCA vỡ lớn xấp xỉ 1500 F (815C) và PCT tại độ tin cậy 95% là khoảng 1750F (954C). Trước khi vùng hoạt được làm đầy lại (khoảng giữa 30 đến 40 giây, áp suất vòng sơ cấp giảm tới một mức mà tại đó hệ thống phun áp thấp hoạt động và bắt đầu tiêm nước vào hệ thống. Khoang phía dưới bắt đầu được làm đầy với nước ở bình tích lũy. Trong khi đang làm đầy lại khoang bên dưới, vùng hoạt nóng lên theo phương thức đoạn nhiệt gây ra do nhiệt phân rã. Một vài thanh nhiên liệu bị phồng rộp và nổ, gây ra hiện tượng kẹt một số kênh dòng chảy trong suốt quá trình làm đầy lại. Trước khi xảy ra quá trình làm tràn lại (giữa khoảng 40 tới 200 giây); khoang bên dưới đã được làm đầy và vùng hoạt bắt đầu được làm đầy lại. Nước được tiêm từ bình tích lũy sẽ làm đầy downcomer. Chiều cao bên dưới của vùng hoạt được làm nguội, sự tạo ra dòng hai pha hỗn hợp cung cấp chất làm nguội tới chiều cao bên trên của vùng hoạt. Tuy nhiên, các thanh nhiên liệu vẫn tiếp 24 tục nóng lên trừ khi được dập tắt chống lại dòng chảy hướng lên trên xuyên qua vùng hoạt. Một số thanh nhiên liệu có thể bị nổ trước khi được làm tràn lại. Phản ứng hóa học giữa nước và Zirconi có thể xảy ra tại miền nhiệt độ cao của vùng hoạt. Chiều cao bên trên của thanh nhiên liệu được làm lạnh bởi một dòng chảy hai pha hỗn hợp không cân bằng phân tán giữa hơi quá nhiệt và giọt sương mù đi vào. Cuối cùng, có khả năng làm nguội sớm trước khi nhiệt độ lớp vỏ tăng và PCT là đạt được. PCT làm tràn lại trong suốt quá trình này trước khi đạt tới 1680F (915C) và PCT tại độ tin cậy 95% là khoảng 1975F (1080C).  Vỡ lớn tại chân nóng Các hiện tượng là liên quan với việc xả nước xuống, kịch bản làm tràn lại và làm đầy lại khi vỡ chân nóng là tương tự với miêu tả vỡ chân nguội. Những khía cạnh sau tạo ra khi vỡ chân nóng: - Không có dòng chảy ngược trong vùng hoạt trong suốt quá trình xả nước xuống, dòng chảy hướng lên trên ngang qua vùng hoạt đi tới vị trí vỡ. - Hơi được sinh ra trong vùng hoạt có thế thoát ra ngoài qua điểm vỡ, vì vậy nước làm nguội được tiêm vào chân nguội sẽ không bypass qua vùng hoạt. Sự xuyên qua downcomer, làm tràn lại và làm ngập lại xảy ra với tốc độ nhanh hơn bởi vì sự ảnh hưởng của hơi là nhỏ nhất. Dòng chảy tới vị trí vỡ của chân nóng có khuynh hướng cực đại hóa dòng chảy hướng lên của hơi và đi vào trong suốt thời gian trước khi được làm ngập lại, làm tăng khả năng làm nguội vùng hoạt. b) LOCA vỡ nhỏ (SB-LOCA) Vỡ với diện tích vỡ nhỏ hơn 1 ft 2 ( 30, 482 cm 2 ) và đường kính kéo dài lớn hơn 3/8 inch (0,9525cm). Sự cố SB-LOCA có khả năng lớn nếu hệ thống sơ cấp giảm áp suất tới điểm đặt sự tiêm an toàn với áp suất cao và sự tiêm an toàn được phát ra, hệ thống HPSI tự động khởi động. Kích thước vỡ có đường kính kéo dài nhỏ hơn 3/8 inch không giảm áp suất hệ thống làm lạnh lò phản ứng bởi vì dòng chảy được nạp vào lò phản ứng có thể được thay thế bởi độ dự trữ mất đi. Các thanh điều khiển dập lò phản ứng sao cho chỉ có nhiệt phân rã là được sinh ra trong vùng hoạt. Giới hạn của SB-LOCA được xác định bởi sự tác động tương hỗ giữa mức công suất trong vùng hoạt, kiểu công suất hướng trục, kích thước vỡ, chức năng phun an toàn với áp lực cao, và áp suất tại bình tích lũy bắt đầu tiêm. Giới hạn vỡ đủ lớn để hệ thống phun an toàn áp cao không thể bổ sung khối lượng mất đi từ hệ thống lò phản ứng nhưng đủ nhỏ để hệ thống lò phản ứng không thể giảm áp suất nhanh tới điểm đặt của bình tích lũy. Sự kết hợp này dẫn đến vùng hoạt bị phơi ra. Giới hạn để xác định cho trường hợp sự cố SB-LOCA có thể được xác định thông qua lưu lượng dòng chảy qua điểm vỡ. Lưu lượng chảy quá điểm vỡ không quá 1% lưu lượng tổng trong ống thì được xét trong trường hợp sự cố LOCA vỡ nhỏ. Phân loại tai nạn LOCA có thể được minh họa trong bảng sau: 25 LOCA vỡ trung gian Có đặc điểm của cả LOCA vỡ nhỏ vàvỡ lớn LOCA vỡ rất nhỏ LOCA vỡ nhỏ LOCA vỡ lớn Kích thước vỡ Cân bằng chất làm nguội bởi hệ thống phụ thông thường Giảm áp suất từ từ, sau đó bơm cấp nước chính bị ngắt, các điều kiện tách biệt dòng chảy chịu ảnh hưởng bởi trọng lực được thiết lập. Giảm áp suất nhanh, dòng chảy rối hoàn toàn trong suốt quá trình xả xuống, vùng hoạt bị hở ra nhanh và được bù lại. - Vỡ đường dẫn thiết bị - Van xả, van an toàn mở bị kẹt - Vỡ ống trong bình sinh hơi - Thùng áp lực bị rò rỉ  Hiện tượng tiêm đồng thời vào chân nóng và chân nguội Hệ thống ECCS tiêm trực tiếp nước vào chân nóng tại một vài khoảng cách từ khoang phía trên của vùng hoạt được hợp nhất với thiết kế PWR ban đầu và sau đó là những thay đổi sau. Những thiết kế ban đầu là lo ngại rằng sản phảm hơi ở các ống tại bình sinh hơi sẽ làm tăng độ sụt áp trong vòng lưu thông và sự quan trọng là làm trễ quá trình làm ngập lại vùng hoạt. Một vài lò phản ứng hạt nhân hiện nay có sự tiêm chất làm nguội vào các chân nóng, tiêm trực tiếp hướng về khoang phía trên của thùng lò phản ứng với lượng chất làm nguội có khả năng làm ngưng tụ tất cả hơi sinh ra trong suốt quá trình làm ngập lại và tiêm vào các chân nguội như thông thường.  Nhằm kết thúc quá trình xả nước xuống, chất làm nguội được tiêm vào các chân nóng, dòng chảy theo đường từ khoang phía trên thùng lò chảy xuống xuyên qua vùng hoạt, sau đó chảy lên theo vành xuyến của downcomer và đi ra ngoài tới vị trí vỡ. Một phần vùng hoạt được dập tắt bởi dòng chảy hướng xuống phía dưới này. 26  Dòng chảy tiếp tục chảy xuống trong suốt quá trình làm đầy lại trừ khi hướng đi của dòng chảy tới vành xuyến của downcomer bị cắt bởi mức nước tăng lên trong khoang phía dưới của thùng lò. Dòng chảy xuống dưới này được tận dụng làm nguội vùng hoạt, làm giảm bớt nhiệt độ vùng hoạt và dẫn tới làm nguội vùng hoạt nhằm kết thúc quá trình xả nước xuống và làm đầy lại.  Những ảnh hưởng đáng kể nhất của việc tiêm vào chân nóng bên trong khoang phía trên là được chú ý trong suốt quá trình làm đầy lại. Sự ngưng tụ hơi và động lượng của chất lưu được tiêm vào dẫn đến lập tức vỡ cục bộ dòng chảy ngược chiều. Nước sau đó xâm nhập vào vùng hoạt từ phía trên, các dòng chảy được thiết lập trong vùng hoạt làm cho các thanh nhiên liệu được làm lạnh nhanh, góp phần vào tốc độ làm tràn phía dưới vùng hoạt. 2.2.3 Sự cố LOCA trong lò BWR Một phần hơi và nước được tái lưu thông trong lò BWR được biểu diễn trong hình 2.6. Đầu tiên hỗn hợp hơi-nước đi vào bộ tách hơi sau đó thoát ra vùng hoạt. Sau khi đi qua bộ sấy hơi khô được đặt phía trên thùng lò, hơi trực tiếp đi tới hệ thống tuabin. Nước được tách từ hơi chảy xuống theo biên ngoài của thùng lò phản ứng và hòa trộn với dòng nước cấp chính đi vào từ tuabin. Dòng chảy này bao gồm hơi được bơm vào khoang bên dưới xuyên qua các máy bơm vòi phun được trang bị xung quanh bên trong biên ngoài của thùng lò phản ứng. Các bơm vòi phun được điều khiển bởi dòng chảy từ các bơm tái tuần hoàn được đặt trong vùng tái lưu thông bên ngoài với đường kính tương đối nhỏ, điều này sẽ hút dòng chảy từ khoang phía trên máy bơm vòi phun . Hình 2.6: Phần hơi và nước tái lưu thông trong lò BWR 27 2.2.4. Kịch bản sự cố LOCA trong lò BWR và phân loại Vùng hoạt lò phản ứng BWR được đặt bên trong một thùng áp lực rất lớn phía dưới. Ở điều kiện vận hành thường, nước ở các miền phía dưới của vùng hoạt là chưa sôi (áp suất khoảng 70bar và nhiệt độ 270C), các miền phía trên vùng hoạt và các miền trung tâm vùng hoạt là hỗn hợp hai pha bão hòa, dòng hơi sau khi đi ra khỏi bộ tách hơi được đặt trên vùng hoạt là hơi khô bão hòa (nhiệt độ khoảng 280C). Dòng chất làm nguội xuyên qua vùng hoạt với lưu lượng khoảng 1500kg/(m2.s) được điều khiển bởi các bơm tái tuần hoàn, các bơm tuần hoàn có thể là ở bên trong hoặc ở bên ngoài so với các bơm phun (jet pump). Đối với lò phản ứng BWR cần chú ý tới 5 điểm sau đây:  Một lượng chất tải nhiệt luôn bị mất đi trong mỗi vòng lưu thông khi chuyển qua dòng hơi, lượng mất này được làm cân bằng bởi nước cấp. Hệ thống điều khiển tuabin, hệ thống điều khiển cung cấp nước cấp và hệ thống cô lập hơi chính có thể chịu ảnh hưởng của sự cố LOCA. Giả thiết xảy ra sự cố cơ bản theo thiết kế đó là mất công suất bổ trợ làm cho các bơm tái tuần hoàn bị ngắt, thùng lò bị cô lập và phần nước cấp trở nên mất hiệu lực khi bắt đầu xảy ra sự cố LOCA. Trong thực tế, mặc dù các bơm tái tuần hoàn bị ngắt theo một cách bất kỳ nào đó một cách tự động dựa trên tín hiệu mức nước trong vành xuyến downcomer thì các bơm cấp nước chính còn lại vẫn vận hành trong quá trình xảy ra sự cố LOCA cho một khoảng thời gian nào đó; điều này phụ thuộc vào kích thước vỡ, đặc điểm của hệ thống nước cấp và xử lý của người vận hành. Ví dụ như, các bơm nước cấp bị ngắt theo tín hiệu mức nước trong bể nước cấp và bể ngưng tụ, sự cô lập phần hơi chính sẽ ngắt các bơm nước cấp, hoặc người vận hành có thể xử lý bằng cách ngắt các bơm nước cấp (feedwater pump) để tránh được mức nước trong bể triệt áp dâng cao. Tuy nhiên, thời gian cần thiết để các bơm nước cấp còn lại có hiệu lực có thể làm giảm bớt hoặc thậm trí là tránh được hiện tượng vùng hoạt bị phơi ra trong hơi nước trong một vài hoàn cảnh xảy ra sự cố LCOA.  Sự mất cân bằng gây ra bởi việc mất nước cấp hoàn toàn, ví dụ như tốc độ mất chất làm nguội từ lò phản ứng nhanh; tuabin bị ngắt; cô lập đường hơi chính. Các chuỗi sự kiện sinh ra hơi từ thùng lò được cô lập xuyên qua các van an toàn có thể xảy ra đối với sự cố LOCA vỡ nhỏ hoặc LOCA vỡ trung bình và sự việc các van an toàn mở có thể bị tắc nghẽn xảy ra trong đường sinh hơi nào đó.  Sự có mặt của nước và hơi bão hòa trong thùng lò là hiện tượng bình thường vì áp suất toàn cục tương ứng do sự vỡ bất kỳ sẽ được cản trở bởi sự giãn nở của hơi có mặt trong vòm của thùng lò và tràn ra chất làm nguội trong thùng lò. Tốc độ rất nhanh (khoảng 0,1 giây) làm giảm sức ép của các miền nước chưa sôi xảy ra chỉ mang tính chất cục bộ trong lò BWR và bản thân nó không tự làm nguội vùng hoạt. 28  Từ một vị trí mang tính chất toàn cục, vùng hoạt không được bao trùm và làm nguội phụ thuộc vào tổng lượng nước dự trữ và mức độ giãn nở dòng hai pha. Sự kết hợp các bọt khí là phép đo thực tế cho sự đánh giá thực tế. Ngược lại, mức độ giãn nở dòng hai pha là thích hợp hơn cho sự làm nguội vùng hoạt. Sự làm nguội một bó nhiên liệu riêng lẻ nào đó trong vùng hoạt trong quá trình xảy ra LOCA phụ thuộc một cách phức hợp vào sự phân bố chất làm nguội trong vùng hoạt và phụ thuộc vào các miền mang tính chất cục bộ bao quanh vùng hoạt.  Sự rút nhanh các thanh điều khiển ra và sự dập lò phản ứng là cần thiết trong suốt quá trình xảy ra sự cố LOCA trong lò BWR. Sự phát sinh các miền không chứa chất làm nguội và giảm bớt chất làm chậm notron ở bên ngoài sự chèn thanh điều khiển vào, mức độ tới hạn được thiết lập lại khi vùng hoạt được lập tràn lại với chất làm nguội vùng hoạt khẩn cấp không chứa boron. Phân loại sự cố LOCA trong lò BWR: Vùng hoạt của lò BWR có được bao trùm hay không trong suốt một LOCA phụ thuộc vào kích thước vỡ của sự cố. Nhưng ngoài ra còn phụ thuộc vào các yếu tố sau:  Kiểu hệ thống tái tuần hoàn; các bơm bên trong hoặc bên ngoài (không tính đến các bơm phun).  Vị trí của điểm vỡ  Sự hoạt động của các hệ thống phụ (cung cấp nước cấp hoặc các hệ thống khác)  Sự hoạt động của hệ thống ECCS và mô hình phun chất làm nguội của hệ thống ECCS đó.  Hình dạng và sự vận hành của hệ thống giảm áp tự động (ADS)  Sự can thiệp của nhân viên vận hành Sự cố LOCA trong lò BWR thường được phân loại thành LOCA vỡ lớn, LOCA vỡ trung bình và LOCA vỡ nhỏ, thực tế thì được gắn liền với thùng áp lực của lò phản ứng. Một cách xấp xỉ mang tính chất tổng quát hơn và ứng dụng cho tất cả các kiểu lò BWR, thứ nhất là: Loại vỡ tương ứng với vị trí vỡ tại thùng áp lực. Loại vỡ này chỉ ra rằng khả năng vùng hoạt bị phơi ra. Thứ hai là: Kích thước vỡ và khả năng thực hiện của hệ thống phun và tiêm chất làm nguội vào như một tiêu chuẩn đánh giá cho thực tế vùng hoạt có bị phơi ra hay không, nếu có thì là bao lâu. 2.3. Sự cố vỡ lớn chân nguội trong lò PWR Một kiểu kịch bản cho sự cố LOCA hầu hết trong lò PWR phổ biến đầu tiên là tiêm nước làm nguội khẩn cấp vào chân nguội và vào ống hình chữ U trong bình sinh hơi. Sự thay đổi kịch bản được liên quan tới các kiểu thiết kế lò PWR khác nhau. Quá trình diễn biến các sự kiện và sự phức tạp của các hiện 29 tượng được miêu tả cho một ống làm nguội chính bị vỡ ở giữa máy bơm và thùng áp lực của lò phản ứng. Sự vỡ chân nguội này là một trường hợp sự cố cơ bản theo thiết kế. Dòng chảy trong vòng sơ cấp sẽ biến đổi thành các dòng chảy khác nhau đối với mỗi vị trí vỡ khác nhau. Nhưng gần như tất cả các sự phức tạp của các hiện tượng là tương tự nhau. Nếu kích thước vỡ nhỏ hơn, thì chuỗi các sự kiện xảy ra trễ, nhưng không có các hiện tượng mới nào đối lập nhau trừ khi sự tách biệt pha bắt đầu xảy ra tại trung gian của vỡ nhỏ và vỡ lớn. 2.3.1 Quá trình xả nước xuống Áp suất vòng sơ cấp giảm dần tới áp suất bão hòa, công suất giảm ngay tới mức nhiệt phân rã mà không phụ thuộc vào sự rút thanh điều khiển. Từ đầu tới cuối tương ứng với giảm mật độ chất làm chậm và độ phản ứng của vùng hoạt. Các tín hiệu bảo vệ lò phản ứng (như mức nước bình điều áp thấp, áp suất của bình điều áp thấp, áp suất nhà lò cao) xuất hiện, bắt đầu khởi động hệ thống ECCS, cô lập nhà lò, ngắt bơm cấp nước làm lạnh chính và ngắt tuabin chính. Dòng tới hạn thay đổi tốc độ trong suốt thời gian tụt áp suất. Dòng chảy trong vùng hoạt có thể bị đảo ngược hoặc những điều kiện cố định có thể xuất hiện trong một giai đoạn ngắn với dòng chảy lên trên tại lối ra của vùng hoạt và chảy xuống dưới tại lối vào của vùng hoạt. Hiện tượng DNB xảy ra trên những thanh nhiên liệu có nhiệt độ cao nhất trong vùng hoạt trong giây thứ nhất của quá trình xảy ra sự cố và sau đó lan rộng ra theo chiều bán kính và dọc theo trục tới toàn bộ vùng hoạt. Mặc dù công suất lò giảm rất nhanh và nhiệt độ lớp vỏ nhiên liệu đột ngột tăng xảy ra. Sau khi áp suất giảm tới mức bão hòa, chất lưu trong vòng sơ cấp chảy tràn ra và tạo ra hỗn hợp dòng hai pha chảy ra từ điểm vỡ, áp suất giảm từ từ. Sự tràn sóng rỗng dần tiến tới các miền nóng hơn của hệ thống sơ cấp, khoang bên trên vùng hoạt và tới các chân nóng sau đó tới các miền lạnh hơn. Dòng chảy xuyên qua vùng hoạt theo hướng lên trên có thể được thiết lập lại trong một thời gian ngắn khi vòng lưu thông bị vỡ, chân nguội, dòng chảy vỡ ra trở thành hai pha và sự làm nguội vẫn được cung cấp bởi các máy bơm chảy xuống dưới. Dòng chảy hướng lên trên có thể được tăng cường bởi sự tràn ra của chất làm nguội trong khoang bên dưới của vùng hoạt. Dòng chảy lên trên được kế theo bởi một giai đoạn duy trì dòng chảy trong vùng hoạt hướng xuống dưới mà kết thúc quá trình xả xuống. Dòng chảy hướng xuống trong vùng hoạt được duy trì bởi dòng chất làm nguội quay trở lại xuyên qua chân nóng và bình sinh hơi. Sự tràn ra và thoát chất làm nguội tại khoang phía trên của thùng lò cũng góp phần vào dòng chảy hướng xuống dưới này. Những bình sinh hơi trong vòng lưu thông không bị vỡ cũng thoát chất làm nguội ra chân nóng nối với bình sinh hơi đó, đi vào khoang bên dưới của thùng lò và đi ra ngoài điểm vỡ. 30 Bình sinh hơi trong vòng lưu thông bị vỡ trực tiếp tràn chất làm nguội ra điểm vỡ và tràn một phần tới chân nóng và vùng hoạt. Nước được chảy ra từ bình điều áp trong 10 giây đầu tiên và chảy vào dòng chảy hướng xuống vùng hoạt cho tới khi bình điều áp chỉ còn hơi. Hệ thống phun áp lực cao (HPIS) bắt đầu tiêm nước vào các chân nguội. Khi áp suất và nhiệt độ của hệ thống sơ cấp giảm xuống thấp bằng với hệ thống thứ cấp, sự truyền nhiệt đổi chiều tại bình sinh hơi xảy ra. Tại áp suất thấp hơn, bình tích lũy bắt đầu tiêm vào các chân nguội. Đầu tiên là chất làm nguội khẩn cấp tích lũy ở các chân nguội tiêm vào. Nước đi theo vành xuyến downcomer và đi ra ngoài điểm vỡ bởi dòng hơi chảy ngược từ khoang bên dưới. Kết thúc quá trình xả xuống được gọi là dừng quá trình “downcomer bypass” và chất làm nguội được tiêm vào thâm nhập vào downcomer. Kết thúc quá trình xả nước xuống, hầu hết hệ thống sơ cấp được làm đầy bởi hơi nước, ngoại trừ đỉnh phía trên của khoang bên trên thùng lò và khoang bên dưới vùng hoạt, các miền này chứa chất làm nguội. Trong suốt quá trình xả xuống mất khoảng 20 giây, cả dòng chảy hướng lên trên và dòng chảy hướng xuống dưới xuyên qua vùng hoạt có tác dụng lên quá trình DNB. Sự làm lạnh này vẫn tiếp tục trừ khi dòng chảy trong vùng hoạt rút xuống, nhiệt độ lớp vỏ nhiên liệu được thay đổi bởi nhiệt phân rã, tăng trở lại. Dòng chảy trong quá trình xả xuống trong hệ thống sơ cấp là dòng chảy một chiều cục bộ. 2.3.2 Quá trình làm đầy lại Có một quá trình chồng chéo lên nhau giữa xả nước xuống và làm đầy lại, lượng dữ trữ chất làm nguội trong thùng áp lực đạt được giá trị nhỏ nhất trước khi quá trình xả xuống kết thúc, tức là khi áp suất của hệ thống sơ cấp bằng với áp suất nhà lò. Giá trị nhỏ nhất này không cần thiết phải thích hợp với tốc độ tiêm chất làm nguội khẩn cấp. Chất làm nguội được tiêm vào được phân bố trong toàn bộ hệ thống sơ cấp , với tốc độ dòng chảy cao tới vị trí vỡ sẽ dẫn tới sự tràn nhanh ra ngoài. Sự làm đầy lại khoang bên dưới của thùng lò chịu ảnh hưởng lớn bởi bình tích lũy tiêm chất làm nguội khẩn cấp, có thể xuyên qua vành xuống downcomer và đạt tới khoang bên dưới. Dòng hơi sinh ra do sự tràn chất làm nguội trong suốt quá trình xả xuống, mặt khác năng lượng tích trữ còn tồn tại trong thành vành xuyến downcomer. Dòng hơi bắt đầu xâm nhập vào chất nguội từ hệ thống ECCS tiêm vào. Quá trình xả xuống kết thúc, dòng hơi chảy ngược lại giảm dần. Cả hai hệ thống phun áp lực cao và áp lực thấp cùng vận hành, nhưng sự đóng góp tới ECCS ban đầu là nhỏ, được so sánh với bình tích lũy. Sự ảnh hưởng đa chiều và ngưng tụ hơi làm giảm đi lượng hơi còn lại. Dòng chất làm nguội chảy xuống theo downcomer và làm đầy khoang bên dưới vùng hoạt. Trong một thời gian ngắn làm đầy phía dưới vùng hoạt. Kết thúc quá trình làm đầy lại vùng hoạt và bắt đầu quá trình làm tràn lại vùng hoạt. 31 Quá trình làm đầy lại cuối cùng mất khoảng 20 giây. Nếu nhiệt độ đủ cao thì tương tác giữa lớp vỏ zircaloy và hơi bắt đầu. Cuối cùng, một quá trình của dòng chảy vỡ đảo ngược có thể xảy ra. Áp suất hệ thống sơ cấp có thể giảm xuống thấp hơn nhà lò. 2.3.3. Quá trình làm ngập lại Quá trình tiêm chất làm nguội khẩn cấp vào tâm lò sớm đạt tới các thanh nhiên liệu nóng và một lượng lớn hơi được sinh ra bởi năng lượng từ các thanh nhiên liệu có nhiệt độ cao. Lượng hơi này sinh ra áp suất chống lại dòng chất làm nguội trong vành xuyến downcomer và do đó mức nước gia tăng trong vùng hoạt chậm. Dù vậy quá trình làm ngập lại vùng hoạt và downcomer xảy ra đồng thời. Độ sụt áp gia tăng bởi các yếu tố:  Hơi được sinh ra bên ngoài vùng hoạt do sự truyền nhiệt từ vòng thứ cấp hoặc bởi năng lượng tích trữ trong các ống dẫn nóng hay thành của thùng lò. Chất lỏng tại lối ra của thùng lò được tiêm chất làm nguội hoặc nước còn lại trong vòng lưu thông tại điểm kết thúc của quá trình xả xuống, hoặc chất lỏng đi vào thùng lò từ lối ra, chất làm nguội được tiêm vào hoặc phần nước còn lại trong vòng lưu thông tại quá trình kết thúc sự xả nước xuống hoặc thậm trí là rò rỉ qua các ống trong bình sinh hơi.  Áp suất hệ thống lò phản ứng thấp, hơi có thể giãn nở làm tăng thể tích riêng của hơi trong vòng lưu thông. Áp suất hệ thống có khuynh hướng theo áp suất nhà lò.  Nitrogen được tiêm vào chân nguội sau khi chất làm nguội được đưa vào từ bình tích lũy. Sự tiêm khí vào có thể hoàn thành việc thay đổi đặc tính dòng chảy và sự truyền nhiệt của các vòng lưu thông. Mặt khác, nó có thể làm tăng dòng chảy chất lưu đi vào vùng hoạt và do đó tăng tốc độ làm ngập lại vùng hoạt. Mặt khác nó có thể gây cản trở sự truyền nhiệt và sự ngưng tụ hơi. Chất làm nguội vùng hoạt khẩn cấp được tiêm vào chân nguội không chỉ làm ngưng tụ hơi mà do đó làm giảm bớt độ sụt áp dòng lưu thông, nhưng làm tăng cột nước trong khoang vành xuyến, nó điều khiển quá trình làm ngập lại. Bình tích lũy trở lên rỗng hoặc bị cô lập, hệ thống phun áp thấp cung cấp chất làm nguội liên tục và hoàn tất quá trình làm đầy lại. Quá trình này đến một lúc nào đó hoàn thành, một phần nước đi vào vùng hoạt làm nguội đáy của các thanh nhiên liệu làm cho nhiệt độ lớp vỏ giảm xuống tới mức bão hòa, một lượng nước dạng sương mù đi vào dòng hơi nước xuyên qua vùng hoạt. Hỗn hợp dòng hơi có cuốn theo giọt nước dạng sương mù có thể làm nguội phía trên vùng hoạt. Dòng hơi hỗn hợp này có thể không đi vào những tấm chắn ở khoang phía trên vùng hoạt. Những giọt nước dạng sương mù có thể đi vào theo dòng hơi tới chân nóng hoặc có thể tràn xuống phía dưới và quay trở lại vùng hoạt. Những giọt sương mù và những màng chất lỏng được tạo nên có thể dẫn tới một 32 hình dạng của một bể chứa nước trong khoang phía trên vùng hoạt và/ hoặc ngăn chặn sự truyền dòng chảy xuống dưới đi vào vùng hoạt. Sự truyền nhiệt gây ra bởi các miền hơi nước cuốn theo những giọt nước dạng sương mù đi xuống làm cho nhiệt độ lớp vỏ trệch đi trước khi được dập tắt. Sự dao động của dòng chảy và sự có mặt của các lưới giằng trong mỗi bó nhiên liệu cả hai đều làm tăng ảnh hưởng tới sự truyền nhiệt. Trong các vùng lân cận sự chênh lệch nhiệt độ là cao. Phần tử nhiên liệu với công suất thấp hơn sẽ được dập tắt (quench) tốt trước khi chúng trở lên có nhiệt độ cao hơn. Sự truyền phóng xạ chỉ thực hiện một sự đóng góp đáng kể nếu nhiệt độ lớp vỏ vượt quá khoảng 800°C. Trong suốt quá trình làm ngập lại này, các dòng chảy trong vùng hoạt và sự dập tắt xảy ra hai chiều. Miền vùng hoạt nóng nhất có thể tồn tại dòng chảy lên trên và những miền ngoài biên lạnh hơn có thể tồn tại chất lỏng quay trở lại và dập tắt được sớm hơn. Một vài dòng chảy cắt ngang xảy ra ở các miền ở giữa. Trong các miền nóng hơn của vùng hoạt, sự nóng chảy lớp vỏ nhiên liệu và một vài sự nổ có thể xảy ra trong suốt quá trình xảy ra hiện tượng DNB. Làm nguội thanh nhiên liệu được phân biệt giữa các miền vùng hoạt, nó phụ thuộc vào vị trí dòng chảy cục bộ. Những vị trí trong vùng hoạt không được dập tắt tồn tại hiện tượng truyền nhiệt trong chế độ sôi màng với dòng phân tán sau quá trình làm ngập lại. Trong chế độ dòng chảy phân tán, sự ảnh hưởng tới truyền nhiệt là lớn do mật độ của các giọt nước dạng sương mù đi vào. Kết thúc quá trình làm ngập lại mất khoảng 150 giây, nó là đáng kể trong quá trình hoàn tất việc dập tắt vùng hoạt. Sau đó, nước dự trữ trong hệ thống sơ cấp tăng nhanh trừ khi chất làm nguội mất đi xuyên qua vị trí vỡ cân bằng với chất làm nguội được tiêm vào. Sự tiêm liên tục chất làm nguội vào hệ thống sơ cấp có thể thực hiện được tải nhiệt phân rã tới thùng lò và tới bộ tản nhiệt với giả thiết chất làm nguội được cung cấp lâu dài. 2.4. Một số ảnh hưởng quan trọng khi xảy ra sự cố đối với vùng hoạt Trong quá trình xảy ra sự cố, các hiện tượng xảy ra đối với vùng hoạt gây ra sự hỏng hóc nghiêm trọng, ảnh hưởng tới hoạt động của nhà máy; nghiêm trọng hơn là ảnh hưởng tới con người và môi trường sống xung quanh. Vùng hoạt lò phản ứng chịu ảnh hưởng trực tiếp khi xảy ra sự cố. Quá trình sinh khí phân hạch trong thanh nhiên liệu làm cho nhiệt độ vỏ nhiên liệu và áp suất trong thanh nhiên liệu tăng. Nhiệt độ lớp vỏ nhiệt liệu đạt khoảng 1100K dẫn tới căng phồng lớp vỏ. Các thanh điều khiển bị thoái hóa theo thời gian do sự căng phồng của lớp vỏ. Thanh nhiên liệu bắt đầu bị hư hại do oxi hóa lớp vỏ nhiên liệu. Dần dần thanh điều khiển bị gãy, các thanh nhiên liệu trở lên hư hại nặng. Cuối cùng, tất cả vật liệu nóng chảy được chuyển tới khoang bên dưới của vùng hoạt và chúng sẽ định dạng theo hình dạng của khoang. Lớp vỏ được tạo 33 khi vật liệu nóng chảy được làm nguội xung quanh. Các hiện tượng liên quan tới dòng chảy trong khoang, thông lượng nhiệt, khoảng cách giữa lớp vỏ của phần nóng chảy được đông tụ và thùng lò là những hiện tượng quan trọng. Khi loại bỏ phần bị nóng chảy trong khoang bên dưới vùng hoạt có thể dẫn tới hỏng hóc vùng hoạt. Sự hỏng hóc của lò phản ứng và phương pháp tách nóng chảy cũng là hiện tượng quan trọng. Các ống dẫn thanh điều khiển bị hỏng hóc đầu tiên bởi vì so với thùng lò phản ứng thì nó yếu hơn. Khi áp suất của hệ thống làm lạnh lò phản ứng cao, mảng đông tụ được đẩy ra và vào khoang lò phản ứng (reactor cavity). Khi áp suất hệ thống làm lạnh lò phản ứng hạ thấp như LB-LOCA, các mảng đông tụ sẽ thoát vào khoang bên dưới vùng hoạt do trọng lực. Các kiểu chuyển tiếp trong sự cố LOCA sẽ bắt đầu với điều kiện nhiên liệu dưới vận hành thường. Nhiệt độ lớp vỏ trên 300C. Bề mặt lớp vỏ nhiên liệu, nhiệt độ khoảng 400C với một phép phân bố nhiệt độ trong viên nhiên liệu là hình parabol. Nhiệt độ tại trung tâm viên nhiên liệu cỡ khoảng 1200 2000C, phụ thuộc vào mức công suất cục bộ. Tại thời điểm bắt đầu xảy ra LOCA, dừng phản ứng phân hạch nhanh gây ra mất chất làm chậm notron và các thanh điều khiển được chèn vào. Mất chất tải nhiệt, lớp vỏ sẽ bắt đầu nóng lên. Năng lượng tích trữ trong viên nhiên liệu được phân bố lại. Trong thời gian dài, nhiệt phân rã làm cho lớp vỏ nóng lên nhanh chóng. Nhiệt độ lớp vỏ nóng lên, áp suất trong thanh nhiên liệu tăng. Lớp vỏ bị biến dạng và dẫn dão ra. Chính vì vậy, cần có sự hiểu biết về chiều sâu các tính chất của lớp vỏ Zircaloy. Phía trên là một số ảnh hưởng quan trọng xảy ra trong vùng hoạt, cụ thể là những ảnh hưởng tới phần tử nhiên liệu trong vùng hoạt. Ngoài ra còn nhiều ảnh hưởng khác tới các hệ thống bên trong cũng như bên ngoài vùng hoạt cần được quan tâm và nghiên cứu. 34 Kết luận Quá trình lưu thông chất tải nhiệt trong vùng hoạt nhằm đảm bảo rằng nhiệt lượng sinh ra trong vùng hoạt được tải ra bên ngoài với hiệu suất cao nhất. Các hiện tượng thủy nhiệt xảy ra đối chất làm nguội lưu thông qua vùng hoạt cần được phân tích và nghiên cứu nhằm tiên đoán cách thức hoạt động của lò phản ứng nhằm ứng phó khi xảy ra sự cố. Phần một đã đề cập tới khái niệm và những thông số đặc trưng cho đối lưu cưỡng bức. Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình truyền nhiệt trong vùng hoạt lò phản ứng. Phương thức truyền nhiệt đối lưu cưỡng bức trong vùng hoạt được thực hiện nhờ các máy bơm, lưu lượng dòng khối là đại lượng đặc trưng cần quan tâm tới trong quá trình tính toán. Phần hai của chuyền đề tìm hiểu chi tiết hệ thống ECCS trong lò phản ứng nước nhẹ và cách thức hoạt động của nó. Kịch bản sự cố LOCA theo thiết kế là một trong những kịch bản sự cố tiêu biểu sử dụng phương thức đối lưu cưỡng bức để tải nhiệt ra bên ngoài vùng hoạt khi có sự cố. Hệ thống ECCS hoạt động, nước làm nguội khẩn cấp được tiêm vào các vị trí trong vùng hoạt, vị trí tiêm phụ thuộc vào kiểu thiết kế của hệ thống ECCS. Với mục đích làm nguội vùng hoạt khi vòng sơ cấp của lò PWR bị mất nước hoàn toàn, sau đó là quá trình làm tràn lại và làm ngập lại vùng hoạt sau khi dập lò phản ứng. Nhiệt độ của vùng hoạt sẽ tăng đột ngột khi xảy ra sự cố, mặc dù lò đã được dập nhưng vẫn tồn tại phần nhiệt dư. Hệ thống ECCS có nhiệm vụ làm nguội vùng hoạt một cách khẩn cấp và đảm bảo không xảy ra sự cố nghiêm trong khác và dập lò thành công, đảm bảo cho con người và nhà máy an toàn. Tìm hiểu các hiện tượng và cơ chế hoạt động của các hệ thống an toàn trong nhà máy điện hạt nhân là điều quan trọng trong nghiên cứu phân tích an toàn. Từ những hiện tượng cơ bản ta có thể tiên đoán cho các tình huống có thể xảy ra khi có sự cố. Những hư hỏng vùng hoạt tới mức độ nào là được cho phép, các tiêu chuẩn an toàn cho vùng hoạt cần được đưa ra cho từng quốc gia và với từng công nghệ lò cụ thể. 35 [...]... nhiên liệu lò phản ứng sau khi lò phản ứng được dập Trong một vài kiểu lò phản ứng nó còn thực hiện chức năng cung cấp hóa học tới lò phản ứng và bảo đảm lò phản ứng không sinh ra nhiệt lượng 2.1 Hệ thống làm nguội tâm lò khẩn cấp (ECCS) Hệ thống ECCS bao gồm một chuỗi các hệ thống được thiết kế đảm bảo an toàn cho việc dập lò phản ứng hạt nhân trong điều kiện xảy ra sự cố ECCS bao gồm các hệ thống... cách thức hoạt động của lò phản ứng nhằm ứng phó khi xảy ra sự cố Phần một đã đề cập tới khái niệm và những thông số đặc trưng cho đối lưu cưỡng bức Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình truyền nhiệt trong vùng hoạt lò phản ứng Phương thức truyền nhiệt đối lưu cưỡng bức trong vùng hoạt được thực hiện nhờ các máy bơm, lưu lượng dòng khối là đại lượng đặc trưng cần quan tâm tới trong quá trình tính toán Phần... thống ECCS vào vòng một của lò phản ứng PWR 2.1.2 Hệ thống ECCS trong lò nước sôi (BWR) Hệ thống ECCS trong lò phản ứng BWR bao gồm: Hệ thống phun áp cao (HPCS), hệ thống phun áp thấp (LPCS), hệ thống giảm áp tự động (ADS), hệ 19 thống tải nhiệt dư (RHR), hệ thống làm nguội cô lập vùng hoạt lò phản ứng (RCIC) Hình 2.3: Hệ thống ECCS trong lò phản ứng BWR a) Hệ thống phun tâm lò áp thấp (LPCS) và hệ thống... trặc và động tác sai của người vận hành Ngày nay, lò phản ứng vận hành với sự kết hợp chặt chẽ giữa tính an toàn thụ động và chủ động Tính thụ động và bản chất giải pháp an toàn là được chấp nhận khi chúng được thừa nhận cả về mặt hiểu quả và kinh tế Hơn nữa, chức năng an toàn cơ bản đòi hỏi lò phản ứng hạt nhân có giới hạn dập lò, làm nguội lò phản ứng và nhà lò, nhà lò chứa phóng xạ Tất cả các nhà... pha là thích hợp hơn cho sự làm nguội vùng hoạt Sự làm nguội một bó nhiên liệu riêng lẻ nào đó trong vùng hoạt trong quá trình xảy ra LOCA phụ thuộc một cách phức hợp vào sự phân bố chất làm nguội trong vùng hoạt và phụ thuộc vào các miền mang tính chất cục bộ bao quanh vùng hoạt  Sự rút nhanh các thanh điều khiển ra và sự dập lò phản ứng là cần thiết trong suốt quá trình xảy ra sự cố LOCA trong lò. .. chỉnh đối với ống hình tròn thường được sử dụng cho tính toán độ sụt áp của dòng một pha trong trương hợp hình vành khuyên sử dụng khái niệm đường kính thủy lực tương đương  Bó thanh Hình dạng của bó thanh nhiên liệu được sử dụng theo một vài cách khác nhau trong các thiết kế tiên tiến Trong lò các lò nước áp lực và lò nước sôi các bó nhiên liệu dài (xấp xỉ 1.8m đến 4.5m) Các lưới giằng được sử dụng trong. .. chân nóng tại một vài khoảng cách từ khoang phía trên của vùng hoạt được hợp nhất với thiết kế PWR ban đầu và sau đó là những thay đổi sau Những thiết kế ban đầu là lo ngại rằng sản phảm hơi ở các ống tại bình sinh hơi sẽ làm tăng độ sụt áp trong vòng lưu thông và sự quan trọng là làm trễ quá trình làm ngập lại vùng hoạt Một vài lò phản ứng hạt nhân hiện nay có sự tiêm chất làm nguội vào các chân nóng,... gồm một bơm hoặc nhiều bơm, bơm tiêm thêm chất làm nguội vào RV với áp suất thấp Trong một vài nhà máy điện hạt nhân (NPP), LPCI là một phương thức vận hành của hệ thống tải nhiệt dư (RHR hoặc RHS) Một cách tổng quát thì LPCI không ứng độc lập 16  Hệ thống phun tâm lò /bên trong (Internal/Core Spray System): Hệ thống này gồm một chuỗi các máy bơm và các vòi phun đặc biệt, phun chất làm nguội vào... Quá trình diễn biến các sự kiện và sự phức tạp của các hiện 29 tượng được miêu tả cho một ống làm nguội chính bị vỡ ở giữa máy bơm và thùng áp lực của lò phản ứng Sự vỡ chân nguội này là một trường hợp sự cố cơ bản theo thiết kế Dòng chảy trong vòng sơ cấp sẽ biến đổi thành các dòng chảy khác nhau đối với mỗi vị trí vỡ khác nhau Nhưng gần như tất cả các sự phức tạp của các hiện tượng là tương tự nhau... điều khiển bị hỏng hóc đầu tiên bởi vì so với thùng lò phản ứng thì nó yếu hơn Khi áp suất của hệ thống làm lạnh lò phản ứng cao, mảng đông tụ được đẩy ra và vào khoang lò phản ứng (reactor cavity) Khi áp suất hệ thống làm lạnh lò phản ứng hạ thấp như LB-LOCA, các mảng đông tụ sẽ thoát vào khoang bên dưới vùng hoạt do trọng lực Các kiểu chuyển tiếp trong sự cố LOCA sẽ bắt đầu với điều kiện nhiên liệu ... hỏi lò phản ứng hạt nhân có giới hạn dập lò, làm nguội lò phản ứng nhà lò, nhà lò chứa phóng xạ Tất nhà máy điện hạt nhân có vài hệ thống chứa nước phụ trợ làm nguội lò điều kiện khẩn cấp Các. .. Hiện tượng đối lưu cưỡng 1.1 Khái niệm chung 1.2 Các thông số đặc trưng đối lưu 1.3 Hiện tượng thủy nhiệt vùng hoạt lò phản ứng 1.3.1 Nguyên nhân. .. lò phản ứng sau lò phản ứng dập Trong vài kiểu lò phản ứng thực chức cung cấp hóa học tới lò phản ứng bảo đảm lò phản ứng không sinh nhiệt lượng 2.1 Hệ thống làm nguội tâm lò khẩn cấp (ECCS)