Đang tải... (xem toàn văn)
Nền văn minh của con người gắn liền với sự phát triển về nhu cầu năng lượng,ngày nay năng lượng trở thành mối quan tâm hàng đầu của các quốc gia trênthế giới, đồng thời cũng là nguyên nhân của rất nhiều cuộc chiến tranh đang diễnra trên toàn cầu. Các nguồn năng lượng hóa thạch như than đá hay dầu mỏ ngàycàng cạn kiệt và khí thải từ những nguồn năng lượng này đang gây ra những tổnhại nghiêm trọng đến môi trường toàn thế giới. Các nguồn năng lượng tái tạonhư năng lượng gió, năng lượng mặt trời thân thiện với môi trường nhưng lại cógiá thành quá cao. Việt Nam là quốc gia đang phát triển và phấn đấu đến năm2020 chúng ta sẽ trở thành một nước công nghiệp. Vì vậy, nhu cầu năng lượngcủa Việt Nam là rất lớn cho phát triển công nghiệp. Năm 2010 chúng ta đã phảinhập khẩu điện với tỷ lệ 4% và sẽ tăng lên 5,35% vào năm 2020. Để đáp ứngnhu cầu ngày càng tăng cao về năng lượng, chúng ta đã quyết định sử dụng thêmnăng lượng nguyên tử bởi những ưu điểm vượt trội trên cả phương diện kinh tếcũng như môi trường. Tuy nhiên làm sao để sử dụng năng lượng hạt nhân mộtcách an toàn đặc biệt sau các sự cố TMI, Chernobyl, Fukushima cho thấy sự cầnthiết của việc đảm bảo an toàn cho các nhà máy điện hạt nhân.Trong phần đồ án của mình em đã tìm hiểu về hệ thống tải nhiệt thụ động nhà lòVVER1200V491, tìm hiểu cách sử dụng chương trình RELAP 5 và thực hiệnđánh giá hiệu năng hiệu năng hoạt động của hệ thống với chương trình RELAP5.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM VIỆN KỸ THUẬT HẠT NHÂN & VẬT LÝ MÔI TRƯỜNG Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Cung Văn Duy Lớp : Kỹ thuật Hạt Nhân Mã số sinh viên: 20124164 Khóa : 57 Tên đề tài đồ án : Đánh giá hiệu hoạt động hệ thống tải nhiệt thụ động nhà lò VVER-1200/V491 sử dụng chương trình tính tốn RELAP Nội dung : - Tìm hiểu hệ thống tải nhiệt thụ động nhà lò VVER-1200/V491 - Thực tốn lại với RELAP - Mô hệ thống tải nhiệt thụ động RELAP Họ tên giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Thái Ngày giao nhiệm vụ đồ án : 22 / 03 / 2017 Ngày hoàn thành: 02 / 06 / 2017 Ngày tháng năm 2017 Chủ nhiệm khoa Giảng viên hướng dẫn Page | LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành báo cáo thực tập này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Nguyễn Văn Thái, cảm ơn thầy dù bận hướng dẫn em suốt trình em hồn thành báo cáo, giúp em hướng hoàn thành mục tiêu đề Tiếp theo, em xin cảm ơn tập thể thầy cô Viện Kỹ thuật Hạt nhân & Vật lý môi trường giúp em giải đáp thắc mắc kịp thời, động viên em trình làm đồ án Xin cảm ơn bạn lớp Kỹ thuật hạt nhân & Vật lý môi trường K57, cảm ơn bạn động viên giúp đỡ kịp thời lúc khó khăn Page | MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TẢI NHIỆT THỤ ĐỘNG NHÀ LÒ VVER-1200/V491 1.1 Mục đích : 1.2 Yêu cầu chức : 10 1.3 Các hệ thống kết nối với JMP : 10 1.4 Sơ đồ thiết kế hệ thống : 11 1.5 Hoạt động hệ thống điều kiện thông thường : 19 1.6 Hoạt động hệ thống điều kiện cố nặng : 20 CHƯƠNG : ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG TẢI NHIỆT THỤ ĐỘNG NHÀ LÒ VVER-1200/V491 BẰNG PHẦN MỀM RELAP 23 2.1 Giới thiệu phần mềm RELAP : 23 2.1.1 Cấu trúc chương trình RELAP [2] : 23 2.1.2 Khái niệm node hóa số yêu cầu thực node hóa : 27 2.1.3 Cơ sở lý thuyết chương trình RELAP : 27 2.1.4 Cấu trúc tệp liệu đầu vào [1] : 30 2.2 Đánh giá hiệu hoạt động hệ thống tải nhiệt thụ động nhà lò VVER-1200/V491 (JMP) RELAP : 31 2.2.1 Sơ đồ node hóa hệ thống JMP : 31 2.2.2 Mô tả kịch giải thích kết : 33 KẾT LUẬN 36 TÀI LIỆU THAM KHẢO 37 PHỤ LỤC 38 Page | DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 : Hệ thống làm mát nhà lò thụ động JMP [3] 10 Hình 1.2 : Sơ đồ thiết kế hệ thống JMP [3] 13 Hình 1.3 : Thiết kế bể chứa nước EHRT trao đổi nhiệt HX [3] 14 Hình 1.4 : Thiết kế đường ống dẫn van (ví dụ kênh chi tiết) (1) [3] 16 Hình 1.5 : Thiết kế đường ống dẫn van (ví dụ kênh chi tiết) (1) [3] 17 Hình 1.6 : Thiết kế đường ống dẫn van (ví dụ kênh chi tiết) (2) [3] 18 Hình 1.7 : Ảnh hưởng hệ thống JMP tới áp suất nhiệt độ bên tồ nhà lò [3] 21 Hình 2.1 : Cấu trúc khối liệu [2] 23 Hình 2.2 : Cấu trúc khối TRNCTL [2] 24 Hình 2.3 : Sơ đồ node hóa hệ thống JMP 32 Hình 2.4 : Nhiệt độ bên tòa nhà lò 450 cố xảy 34 Hình 2.5 : Áp suất bên tòa nhà lò 450 thời gian xảy cố 34 Page | DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 : Cấu trúc input chương trình RELAP [1] [2] 26 Bảng 2.2 : Định dạng thẻ RELAP [1] 30 Page | DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT JMP Passive Heat Removal System from the Containment VVER Vodo-Vodyanoi Energetichesky Reactor Page | LỜI NÓI ĐẦU Nền văn minh người gắn liền với phát triển nhu cầu lượng, ngày lượng trở thành mối quan tâm hàng đầu quốc gia giới, đồng thời nguyên nhân nhiều chiến tranh diễn tồn cầu Các nguồn lượng hóa thạch than đá hay dầu mỏ ngày cạn kiệt khí thải từ nguồn lượng gây tổn hại nghiêm trọng đến môi trường toàn giới Các nguồn lượng tái tạo lượng gió, lượng mặt trời thân thiện với mơi trường lại có giá thành q cao Việt Nam quốc gia phát triển phấn đấu đến năm 2020 trở thành nước cơng nghiệp Vì vậy, nhu cầu lượng Việt Nam lớn cho phát triển công nghiệp Năm 2010 phải nhập điện với tỷ lệ 4% tăng lên 5,35% vào năm 2020 Để đáp ứng nhu cầu ngày tăng cao lượng, định sử dụng thêm lượng nguyên tử ưu điểm vượt trội phương diện kinh tế môi trường Tuy nhiên để sử dụng lượng hạt nhân cách an toàn đặc biệt sau cố TMI, Chernobyl, Fukushima cho thấy cần thiết việc đảm bảo an toàn cho nhà máy điện hạt nhân Trong phần đồ án em tìm hiểu hệ thống tải nhiệt thụ động nhà lò VVER-1200/V491, tìm hiểu cách sử dụng chương trình RELAP thực đánh giá hiệu hiệu hoạt động hệ thống với chương trình RELAP Việc phân tích an tồn lò phản ứng có tác dụng: - Hỗ trợ việc đưa quy tắc an toàn - Kiểm nghiệm cấp giấy phép xây dựng lò phản ứng - Đánh giá hướng dẫn nhân viên vận hành Page | - Đưa chiến lược giảm nhẹ hậu trường hợp xảy tai nạn Giảng viên hướng dẫn Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Sinh Viên Cung Văn Duy Page | CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG TẢI NHIỆT THỤ ĐỘNG NHÀ LÒ VVER-1200/V491 1.1 Mục đích : Hệ thống tải nhiệt thụ động từ tòa nhà lò (JMP) hệ thống nhằm giảm thiểu nguy hiểm có cố nặng xảy ra, hệ thống JMP có chức tải nhiệt khoảng 24 trường hợp cố xảy Hệ thống có chức làm giảm áp suất bên tòa nhà lò tải nhiệt có cố nặng cố tan chảy lõi lò Chức hệ thống thiết kế dựa điều kiện kịch cố nặng xảy lò phản ứng hạt nhân Trong hệ thống thiết kế bốn kênh hoạt động hoàn toàn riêng biệt hiệu suất làm việc kênh 33% Hệ thống JMP hoạt động dựa nguyên lý thụ động, hệ thống hoạt động tự động mà không cần tác động nhân viên vận hành vòng 24 Trong khoảng thời gian từ 24 giời tới 72 hệ thống sử dụng hệ thống cấp nước di động (Mobile equipment) bể nước dự trữ sử dụng cho vận hành hệ thồng (bổ sung cho bể tải nhiệt) [3] Page | Hình 1.1 : Hệ thống làm mát nhà lò thụ động JMP [3] 1.2 Yêu cầu chức : Hệ thực chức có cố nặng xảy cố tan chảy lõi lò trì áp suất tòa nhà lò khoảng 24 kể từ cố bắt đầu Đặc biệt 24 đầu hệ thống không cần đến việc điều khiển nhân viên vận hành không cần cung cấp điện [3] 1.3 Các hệ thống kết nối với JMP : Hệ thống tải nhiệt thụ động từ tòa nhà lò (JMP) kết nối với hệ thống sau: Các bể chứa nước hệ thống tải nhiệt thông qua bình sinh (JNB) Hệ thống ống xả phóng xạ tòa nhà lò (reactor building radioactive drain system ) (КТF) Page | 10 12010612 450050000 101 1.053 12 12010613 450060000 101 1.053 13 12010614 450060000 101 1.053 14 12010615 450060000 101 1.053 15 12010616 450060000 101 1.053 16 12010617 450070000 101 1.053 17 12010618 450070000 101 1.053 18 12010619 450070000 101 1.053 19 12010620 450070000 101 1.053 20 * heat source factor left coolant right coolant axial 12010701 * 0.0 0.0 0.0 20 (additional boundary data) 12010801 0.0 10.0 10.0 10.0 10.0 0.0 0.0 1.0 20 12010901 0.0 10.0 10.0 10.0 10.0 0.0 0.0 1.0 20 * * Condensation Tube HX3 * axial no radial mesh type 12020000 * 20 mesh flag 12020100 * heat 12020301 * 0.015 format flag composition 12020201 * no of intervals right boundary 12020101 * steady left boundary temp 0.016 no of intervals no of intervals 0.0 radial mesh no Page | 91 12020401 * volume no 12020501 * 300.15 condition 202010000 volume no 10000 length/area axial 101 1.053 20 condition length/area axial 12020601 450030000 101 1.053 12020602 450030000 101 1.053 12020603 450030000 101 1.053 12020604 450030000 101 1.053 12020605 450040000 101 1.053 12020606 450040000 101 1.053 12020607 450040000 101 1.053 12020608 450040000 101 1.053 12020609 450050000 101 1.053 12020610 450050000 101 1.053 10 12020611 450050000 101 1.053 11 12020612 450050000 101 1.053 12 12020613 450060000 101 1.053 13 12020614 450060000 101 1.053 14 12020615 450060000 101 1.053 15 12020616 450060000 101 1.053 16 12020617 450070000 101 1.053 17 12020618 450070000 101 1.053 18 12020619 450070000 101 1.053 19 12020620 450070000 101 1.053 20 * heat source factor left coolant right coolant axial 12020701 * 0.0 0.0 0.0 20 (additional boundary data) Page | 92 12020801 0.0 10.0 10.0 10.0 10.0 0.0 0.0 1.0 20 12020901 0.0 10.0 10.0 10.0 10.0 0.0 0.0 1.0 20 * * Condensation Tube HX4 * axial no radial mesh type steady left boundary 12030000 * 20 mesh flag 12030100 * composition no of intervals no of intervals 0.0 temp radial mesh no 300.15 volume no 12030501 * 0.016 heat 12030401 * 0.015 12030301 * no of intervals right boundary 12030201 * format flag 12030101 * 203010000 volume no condition 10000 length/area axial 101 1.053 20 condition length/area axial 12030601 450030000 101 1.053 12030602 450030000 101 1.053 12030603 450030000 101 1.053 12030604 450030000 101 1.053 12030605 450040000 101 1.053 12030606 450040000 101 1.053 12030607 450040000 101 1.053 12030608 450040000 101 1.053 Page | 93 12030609 450050000 101 1.053 12030610 450050000 101 1.053 10 12030611 450050000 101 1.053 11 12030612 450050000 101 1.053 12 12030613 450060000 101 1.053 13 12030614 450060000 101 1.053 14 12030615 450060000 101 1.053 15 12030616 450060000 101 1.053 16 12030617 450070000 101 1.053 17 12030618 450070000 101 1.053 18 12030619 450070000 101 1.053 19 12030620 450070000 101 1.053 20 * heat source factor left coolant right coolant axial 12030701 * 0.0 0.0 0.0 20 (additional boundary data) 12030801 0.0 10.0 10.0 10.0 10.0 0.0 0.0 1.0 20 12030901 0.0 10.0 10.0 10.0 10.0 0.0 0.0 1.0 20 * * Condensation Tube HX5 * axial no radial mesh type steady left boundary 12040000 * mesh flag 12040100 * 0.015 format flag no of intervals right boundary 12040101 * 20 composition 12040201 0.016 no of intervals Page | 94 * heat 12040301 * * radial mesh no 300.15 volume no 12040501 * 0.0 temp 12040401 no of intervals 204010000 volume no condition 10000 length/area axial 101 1.053 20 condition length/area axial 12040601 450030000 101 1.053 12040602 450030000 101 1.053 12040603 450030000 101 1.053 12040604 450030000 101 1.053 12040605 450040000 101 1.053 12040606 450040000 101 1.053 12040607 450040000 101 1.053 12040608 450040000 101 1.053 12040609 450050000 101 1.053 12040610 450050000 101 1.053 10 12040611 450050000 101 1.053 11 12040612 450050000 101 1.053 12 12040613 450060000 101 1.053 13 12040614 450060000 101 1.053 14 12040615 450060000 101 1.053 15 12040616 450060000 101 1.053 16 12040617 450070000 101 1.053 17 12040618 450070000 101 1.053 18 12040619 450070000 101 1.053 19 12040620 450070000 101 1.053 20 Page | 95 * heat source factor left coolant right coolant axial 12040701 * 0.0 0.0 0.0 20 (additional boundary data) 12040801 0.0 10.0 10.0 10.0 10.0 0.0 0.0 1.0 20 12040901 0.0 10.0 10.0 10.0 10.0 0.0 0.0 1.0 20 * * Condensation Tube HX6 * axial no radial mesh type steady left boundary 12050000 * 20 mesh flag 12050100 * composition no of intervals no of intervals 0.0 temp radial mesh no 300.15 volume no 12050501 * 0.016 heat 12050401 * 0.015 12050301 * no of intervals right boundary 12050201 * format flag 12050101 * 205010000 volume no condition 10000 length/area axial 101 1.053 20 condition length/area axial 12050601 450030000 101 1.053 12050602 450030000 101 1.053 12050603 450030000 101 1.053 12050604 450030000 101 1.053 12050605 450040000 101 1.053 Page | 96 12050606 450040000 101 1.053 12050607 450040000 101 1.053 12050608 450040000 101 1.053 12050609 450050000 101 1.053 12050610 450050000 101 1.053 10 12050611 450050000 101 1.053 11 12050612 450050000 101 1.053 12 12050613 450060000 101 1.053 13 12050614 450060000 101 1.053 14 12050615 450060000 101 1.053 15 12050616 450060000 101 1.053 16 12050617 450070000 101 1.053 17 12050618 450070000 101 1.053 18 12050619 450070000 101 1.053 19 12050620 450070000 101 1.053 20 * heat source factor left coolant right coolant axial 12050701 * 0.0 0.0 0.0 20 (additional boundary data) 12050801 0.0 10.0 10.0 10.0 10.0 0.0 0.0 1.0 20 12050901 0.0 10.0 10.0 10.0 10.0 0.0 0.0 1.0 20 * * * * ************ Material property data **************** * - material property data * Page | 97 * composition (fuel uo2 pellet) 20100100 tbl/fctn 1 * thermal conductivity table * temperature thermal conduct * (k) (watts/m-k) 20100101 273.150 1.423079e+01 20100102 360.150 1.423079e+01 20100103 440.150 1.323077e+01 20100104 500.150 5.577050e+00 20100105 533.150 5.159348e+00 20100106 616.483 3.999700e+00 20100107 699.817 3.387041e+00 20100108 866.483 2.634192e+00 20100109 1366.483 2.090755e+00 20100110 1616.483 2.199791e+00 20100111 2255.372 2.319544e+00 20100112 2533.150 2.875816e+00 20100113 2810.928 3.409533e+00 * volumetric heat capacity table * temperature heat capacity * (k) (j/m3-k) 20100151 273.150 2.042163e+06 20100152 323.150 2.303721e+06 20100153 473.150 2.987795e+06 20100154 673.150 3.064921e+06 20100155 1373.150 2.773183e+06 20100156 1973.150 4.463249e+06 Page | 98 20100157 2173.150 5.569840e+06 20100158 3113.150 6.465172e+06 20100159 4699.817 8.812486e+06 * * composition (fuel gap) 20100200 tbl/fctn 1 * thermal conductivity table * temperature thermal conduct * (k) (watts/m-k) 20100201 273.150 1.525747e+00 20100202 3255.372 1.525747e+00 * volumetric heat capacity table * temperature * (k) heat capacity (j/m3-k) 20100251 273.150 4.359297e+00 20100252 3255.372 4.359297e+00 * * composition (fuel cladding) 20100300 tbl/fctn 1 * thermal conductivity table * * temperature thermal conduct (k) (watts/m-k) 20100301 273.150 1.823523e+01 20100302 473.150 1.823523e+01 20100303 873.150 2.946908e+01 20100304 1073.150 3.146974e+01 20100305 1673.150 3.624304e+01 Page | 99 20100306 2473.150 5.664778e+01 * volumetric heat capacity table * * temperature (k) heat capacity (j/m3-k) 20100351 255.372 1.770009e+06 20100352 1077.761 2.379237e+06 20100353 1185.928 5.041761e+06 20100354 1248.428 2.975723e+06 20100355 2199.817 1.641510e+06 * * composition (inconel) 20100400 tbl/fctn 1 * thermal conductivity table * temperature * (k) thermal conduct (watts/m-k) 20100401 273.1500 1.318841e+01 20100402 838.7056 2.516807e+01 * volumetric heat capacity table * temperature * (k) heat capacity (j/m3-k) 20100451 273.1500 3.834840e+06 20100452 310.9278 3.834840e+06 20100453 477.5944 4.100422e+06 20100454 588.7056 4.276805e+06 20100455 699.8167 4.453860e+06 * * composition (stainless steel) Page | 100 20100500 tbl/fctn 1 * thermal conductivity table * temperature * (k) thermal conduct (watts/m-k) 20100501 273.1500 1.298030e+01 20100502 1199.817 2.510576e+01 * volumetric heat capacity table * temperature * (k) heat capacity (j/m3-k) 20100551 273.150 3.830413e+06 20100552 366.483 3.830413e+06 20100553 422.039 3.964814e+06 20100554 477.594 4.099214e+06 20100555 533.150 4.233615e+06 20100556 588.706 4.334415e+06 20100557 644.261 4.435081e+06 20100558 699.817 4.502416e+06 20100559 810.928 4.636816e+06 20100560 1366.483 5.376019e+06 * electric heater ** (watts) 20240100 power 20240101 0.0 0.0 20240102 50.0 0.0 20240103 50.01 0.0 20240104 20000.0 0.0 * Heat flux boundary Page | 101 * (watts) 20240200 htrnrate 20240201 0.0 0.0 20240202 10.0 0.0 20240203 200.01 -9.1e+4 20240204 20000.0 -9.1e+4 * Sink Temperature for right boundary * (watts) 20240300 temp 20240301 0.0 6.0e+2 20240302 50.0 6.0e+2 20240303 50.01 6.0e+2 20240304 20000.0 6.0e+2 * * SG Heaters Power * Table No 501 * Group No 20250100 power 610 20250101 -1.0 0.0 20250102 0.0 300.0+3 * Table No 502 * Group No 20250200 power 611 20250201 -1.0 0.0 20250202 0.0 500.0+3 * Table No 503 * Group No Page | 102 20250300 power 612 20250301 -1.0 0.0 20250302 0.0 500.0+3 * Table No 504 * Group No 20250400 power 613 20250401 -1.0 0.0 20250402 0.0 500.0+3 * * Control Variables * SG Level * * * * cntrlvar N 001 * PRZ-level 20500100 prz-lev sum 1.0 8.77 0.0 11.562 20500101 0.0 20500102 0.900 voidf 490010000 20500103 1.200 voidf 490020000 20500104 1.227 voidf 490030000 20500105 1.227 voidf 490040000 20500106 1.227 voidf 490050000 20500107 1.227 voidf 490060000 20500108 1.227 voidf 490070000 20500109 1.227 voidf 490080000 20500110 1.200 voidf 490090000 20500111 0.900 voidf 490100000 * Page | 103 * SG Water Level Controllers * SG Controllers * Control variable * SG Water Level Set Point = 7.5 m 20500200 PRZ-L constant 7.50 20500300 PRZ-ler sum 1.0 -1.991723-4 -10.0 10.0 20500301 0.0 20500302 1.0 cntrlvar 20500303 -1.0 cntrlvar * * * Control Variable * Water level in CV460 * Scaling factor = 1/Area = 1/pi = 0.3183 * Volume = A0 = 3.1416 m3 20500400 wlev sum 0.3183 0.5 20500401 3.1416 -0.31416 voidg 460010000 -0.31416 voidg 460020000 20500402 -0.31416 voidg 460030000 -0.31416 voidg 460040000 20500403 -0.31416 voidg 460050000 -0.31416 voidg 460060000 20500404 -0.31416 voidg 460070000 -0.31416 voidg 460080000 20500405 -0.31416 voidg 460090000 -0.31416 voidg 460100000 * * * Control Variable * Water level in CV450 No25 * Area = 6.6052 m2 * Scaling factor = 1/Area = 1/6.6052 = 0.1514 Page | 104 * Volume = A0 = 5.6012 m3 20500500 wlev sum 0.3183 0.5 20500501 5.6012 6.6052 voidg 460010000 * * End of input Page | 105 ... nhà máy điện hạt nhân Trong phần đồ án em tìm hiểu hệ thống tải nhiệt thụ động nhà lò VVER-1200/V491, tìm hiểu cách sử dụng chương trình RELAP thực đánh giá hiệu hiệu hoạt động hệ thống với chương. .. thiết kế hệ thống : 11 1.5 Hoạt động hệ thống điều kiện thông thường : 19 1.6 Hoạt động hệ thống điều kiện cố nặng : 20 CHƯƠNG : ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG TẢI NHIỆT THỤ ĐỘNG NHÀ LÒ VVER-1200/V491... tòa nhà lò có đóng góp hệ thống tải nhiệt thụ động JMP [3] Nhìn vào hình vẽ ta thấy nhiệt độ áp suất tòa nhà lò có hệ thống tải nhiệt thụ động thấp so với khơng có hệ thống Điều thể rõ hiệu hoạt