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核反应堆控制棒被卡导致功率过高的紧急停堆措施?

来源:学生作业帮 编辑:拍题作业网作业帮 分类:综合作业 时间:2024/05/01 10:35:30
核反应堆控制棒被卡导致功率过高的紧急停堆措施?
核反应堆控制棒故障紧急停堆切断电源时无法完全下坠导致炉心输出功率过高,此时,核电站有何紧急停堆的应变措施以防止蒸汽或氢气爆炸?
A1电源正常,冷却正常,安全正常;停堆正常,功率下降,无事故.
A2电源正常,冷却正常,安全正常;停堆被卡,功率停在卡棒处,无事故.
A3电源正常,冷却正常,安全关闭;停堆正常,功率下降,无事故.
A4电源正常,冷却突损,安全正常;停堆正常,功率下降,无事故.
A5电源正常,冷却正常,安全关闭;停堆被卡,功率停在卡棒处,无事故.
A6电源正常,冷却突损,安全正常;停堆被卡,功率停在卡棒处,无事故.
A7电源正常,冷却突损,安全关闭;停堆正常,功率?无事故?
A8电源正常,冷却突损,安全关闭;停堆被卡,功率骤升,爆炸熔毁.(车诺比)
B1电源全失,冷却正常,安全正常;停堆正常,该事件不存在.
B2电源全失,冷却正常,安全正常;停堆被卡,该事件不存在.
B3电源全失,冷却正常,安全关闭;停堆正常,该事件不存在.
B4电源全失,冷却突损,安全正常;停堆正常,该事件不存在.
B5电源全失,冷却正常,安全关闭;停堆被卡,该事件不存在.
B6电源全失,冷却突损,安全正常;停堆被卡,该事件不存在.
B7电源全失,冷却突损,安全关闭;停堆正常,功率上升,事故? (福岛)
B8电源全失,冷却突损,安全关闭;停堆被卡,功率骤升,事故?
楼主说的应该是压水堆吧?因为沸水堆的控制棒是由反应堆底部向上插入堆芯的.
抱歉,因为时间的关系……
稍后再补充.
对于沸水堆,控制棒系统有专门的供电,即使全厂失电,独立的后备电源也能在关键的时刻将控制棒推入堆芯.
对于压水堆(当然也包括其他堆型,比如切尔诺贝利核电站那种石墨慢化水冷堆),在需要自动停堆的时候,只要将控制棒驱动电源切断,所有控制棒的夹持机构松开,控制棒就会因重力作用掉入堆芯,使反应堆迅速进入次临界状态.
关于卡棒事故,并非会因为卡棒而导致功率上升,即使在所有控制棒都没有掉入堆芯的极限情况,也不会导致功率上升——这个概念很容易理平时功率运行的时候,控制棒基本全部抽出在堆外,哪怕所有控制棒卡在当前位置,也仅仅是维持这个功率水平而不会突然升高;也因此不会出现因卡棒而发生的“蒸汽或氢气爆炸”,绝对不会.
对于压水堆的设计,容许有一根“价值”最大的控制棒卡在堆芯外面而没有任何“后顾之忧”.
在核电站操纵员培训的过程,其中就有针对卡棒事故的应对训练,因此可以说是有成熟的手段或措施.
如何应对卡棒事故?这需要从事故的“后果”说起.
如果自动停堆的时候最多只有一根控制棒留在堆芯外面,意味着反应堆的停堆深度(也就是“负反应性裕度”)是足够的,即使快速冷却也不会因为慢化剂(也就是冷却剂)的负温度系数使反应堆重返临界,反应堆是安全的;如果有两根以上的控制棒留在堆芯外面,这个“裕度”就可能不够,因其他叠加事故而导致一回路快速冷却的话,反应堆可能有重返临界的危险,这将意味着反应堆可能处于不安全的状态.
怎么办?
——常规的做法就是维持一回路温度不变的情况下采取“直接硼化”的措施,就是将高浓度(7000~7700ppm)的硼酸直接注入一回路,补偿因卡棒丧失的“负反应性”,使反应堆处于深度抑制状态;
——如果叠加不可控冷却的事故(比如二回路蒸汽泄漏事故),则会在一回路温度低于设定值时引发自动安全注入动作,将高浓度(21000ppm)硼酸强制注入一回路,迅速使反应堆处于深度抑制状态.
目前压水堆的安全设计,是可以满足在事故后20分钟内不需要人员的介入而确保反应堆的安全的.
另外,在每次反应堆换料之后,都会对每根控制棒进行多次“落棒试验”.该试验的目的有二:
一、确保每根控制棒在换料后的首次启动之前,不会有卡棒的问题;
二、确保每根控制棒从堆外落入堆芯底部的时间不超出规范值.
有这样的措施,足以避免在关键时刻出现控制棒“集体静坐”的问题,呵呵~~
再问: 我提问时没有把前提指代清楚,我再重新把问题修正了下。不吝指教。谢!
再答: 先指出两处问题的错误: 一、切尔诺贝利核电站事故不是控制棒被卡而造成的,实际上,控制棒是正常地插进了堆芯。 二、福岛的事故不是因为停堆后功率上升,而是事故后丧失冷却(水)导致堆芯裸露(出水面)。 由于字数的限制,切尔诺贝利核电站事故就不在这里重复,请自行上网搜索。 图片中部分文字描述也存在不恰当的地方,甚至属于概念性错误。比如“当冷却系统和安全系统同时无法正常运转,此时停堆若卡棒,一回路衰变热无法及时散失肯定会导致炉心升温造成输出功率过高从而引发氢气或蒸汽爆炸甚至炉心熔毁”。 首先要说明的:所有控制棒全部卡在堆外,从设计理念也好、运行实践也好,都不可能发生,所以,根本不存在“停堆卡棒引发输出功率过高”的可能性。 其次,在控制棒插入反应堆堆芯之前,如果冷却系统故障,一回路和堆芯温度上升,由冷却剂的负温度效应及燃料的多普勒效应,均会抑制反应堆功率,使其变小;一旦一回路温度超过某个限制,将因超温保护使所有控制棒落入堆芯,迅速停闭反应堆;只要控制棒落到反应堆底部,就能使反应堆功率在1秒钟之内下降到停堆前的10%、10秒钟之内下降到停堆前的1%,所以,根本不存在“冷却系统不能正常运行导致反应堆输出功率过高”的情况。 第三,反应堆安全保护系统并非像自行车刹车那样单一且简单,而是采用“高可靠性、一套多路、多套重叠”设计理念。一路保护完全失效的几率已经很低,多套保护同时失效的几率又会是多少?这种低概率事件不能说“绝对不可能”,但跟一颗陨星落在自己头上的机会差不了多少。再说,保护系统不能自动启动,还可以通过人为干预手动启动啊! 切尔诺贝利核电站RBMK型反应堆的设计与压水堆的设计有着本质上的区别,所以,不能拿其上发生的事故放在压水堆核电站上作假设。 无论文字还是图片,A7与B7、A8与B8都是一样的问题,因此不分开讨论;而RBMK反应堆在发生事故时有太多的违反安全守则的做法(包括切除反应堆的自动保护),且存在严重的设计缺陷,在此就不作深入讨论了。 对于水冷堆(包括压水堆和沸水堆),前面也已经说到,即使所有控制棒都不能插入,反应堆功率也不会无缘无故地升高,因此也不会有出现标题上所说的“控制棒被卡导致功率过高”的问题。 **************** 还有近800字无法输入,请再追问,以便继续回答。 谢谢!
再问: 追问 如果文字太多 可转成图片一并贴上
再答: B7:电源正常,冷却突损,安全关闭;停堆正常,功率?无事故? 答: 第一阶段:电源正常,冷却受损——冷却剂温度上升,导致反应堆温度上升;冷却剂负温度系数使反应堆概率下降,堆芯温度上升也导致反应堆功率下降; 第二阶段A:一回路超温——触发超温保护,反应堆控制棒自动落入堆芯,一回路自动切换到应急冷却系统。如果超温保护失效,一回路超温将导致一回路超压; 第二阶段B:一回路超压——触发超压保护,反应堆控制棒自动落入堆芯,一回路自动切换到应急冷却系统。 第二阶段C:超压保护也同样失效——超温、超压的报警信号提醒主控室操纵员:反应堆处于不安全状态,需要停堆,操纵员将根据故障处理规程手动触发停堆保护,应急冷却系统则随之自动启动。 第三阶段:应急冷却系统启动——导出一回路显热和反应堆衰变热,最终将反应堆引入安全的状态。 B8:电源全失,冷却突损,安全关闭;停堆被卡,功率骤升,事故? 答: 第一阶段:厂外电源全部丧失,超过50根控制棒棒束失去夹持而自动落入堆芯(想想看:在每个换料周期都要做一遍落棒试验并确保没有卡棒的情况下,五十多根控制棒都卡在堆芯外的可能性有多少?),使反应堆停闭; 第二阶段A:自动启动应急冷却系统,该系统包括使用蒸汽驱动的汽动应急给水泵和电动应急给水泵、以及应急蓄水箱; 第二阶段B:主厂外电源丧失后,延迟约2秒切换至(厂外)辅助电源,同时启动“启动应急柴油发电机”延时指令,在应急电源母线失压约9秒后,启动柴油发电机;大约在失电后15秒,由应急柴油发电机向所有应急设备供电。如果所有应急柴油机都不能启动发电…… 第三阶段:如果所有应急柴油机都不能启动发电,则需要操纵员提取专用的事故程序进行事故控制,包括在现场手动启动应急柴油发电机。 即使在完全没有供电的情况下,反应堆仍有(由汽动应急给水泵和应急冷却水箱构成的)应急冷却系统为冷却反应堆提供保障。 也许你会问:驱动汽动给水泵的蒸汽从哪里来?反应堆衰变热和一回路显热在蒸汽发生器里释放,使应急冷却水变成有一定温度、压力的蒸汽,去推动应急给水泵。 谢谢你告知的方法!确实是一个好方法!以后会参照使用。
再问: 车诺比事件是由于控制棒末端是石墨做的,断电停堆时几乎所有的控棒紧急下坠,石墨慢化,导致炉心紧急升温,燃料棒变型阻塞了通道,控棒被卡在1/3处,导致功率骤然上升。至于福岛这里功率默认指的是炉心温度非特指二回路的输出功率,因此,说功率上升,一概说的是炉心温度上升。