基于全压自然循环实验的CosSyst分析模型不确定性和敏感性评价研究

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2011年日本福岛事故中,由于海啸引发的全厂断电事故(Station Blackout,SBO)最终导致了堆芯融化和氢气爆炸等严重后果。这次事故后,核电站的非能动安全特性被世界各国重视了起来,各国研究机构纷纷提出了自己的非能安全方案。在非能动安全系统中,非能动余热排出系统起到在全厂断电等严重事故中将堆芯衰变热从一回路最终排放到大气空间的作用,其中一回路系统与非能动余热排出系统多系统耦合建立稳定的自然循环实现这一功能的关键,因此研究全压自然循环特性是设计非能动安全系统关键一环。为此国家电投集团联合中广核集团搭建了基于华龙一号的全压自然循环试验装置,此装置可研究多种参数对一回路系统与非能动余热排出系统的耦合建立多系统的自然循环的影响,并对我国首套自主研发的核电软件包COSINE中子程序之一CosSyst系统程序的分析模型进行不确定性与敏感性评价研究。
  本研究采用CosSyst系统程序对压水堆全压自然循环系统进行物理建模,并对CosSyst得到的计算结果与试验结果进行对比分析,评价CosSyst程序对此类工况计算结果的准确性。随后在验证成功的基础上,在国际上通用的最佳估算方法加不确定性分析方法(Best-Estimate Plus Uncertainty analyses,BEPU)的框架内开展CosSyst程序分析模型的不确定性与敏感性分析。
  CosSyst程序计算结果表明:在不同系统压力下自然循环流量影响很小,自然循环流量在其他条件不变的情况下与系统随功率增加而增加。计算结果与试验值对比误差值较小,表明计算结果准确可靠。在瞬态工况中,如降功率与降压力的瞬态变化情况下,自然循环流量变化的终态值与堆芯功率相关,与其压力功率的下降速率无关。计算结果符合试验结论,与试验值误差较小,CosSyst程序具有良好的稳态与瞬态分析能力。在此基础上采用的不确定性量化方法将在BEPU方法框架内,选取1个稳态工况与1个瞬态工况作为不确定性与敏感性分析的试验工况。不确定性与敏感性分析结果表明,CosSyst计算结果不确定带较小,自然循环流量不确定性带上下限分为1.32kg/s~1.42kg/s。堆芯功率,调节阀开度,堆芯势位差,等热工水力参数与试验装置结构参数对自然循环流量的影响比较大,换热水箱的温度以及环境温度对系统的影响也较大。壁面阻力系数对自然循环流量也有一定的影响。
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