嚴重事故的產生是堆芯熔化導致大量放射性釋放引起的,主要有兩種類型:低壓熔化和高壓熔化。
低壓熔化過程主要以主系統冷卻劑喪失為特征。若應急堆芯冷卻系統失效,堆芯將自上而下地熔化,直到將壓力容器下封頭熔穿、熔融物隨后與安全殼底板混凝土相互作用,釋出CO2、CO、H2等不凝氣體,從而造成安全殼晚期超壓時效或底板熔穿。
高壓熔化過程一般以失去二次側熱阱為先導事件。主系統在失去熱阱后升溫升壓,如二次側不能回復熱阱,堆芯在較高壓力下開始裸露,隨后開始熔化。此后過程有兩種可能,一種可能是,與低壓熔化過程相似;另一種可能是,壓力容器下封頭熔穿后,由于反應堆冷卻劑系統存在高壓發生熔融物質噴射彌散,熔融的小顆粒與空氣中的氧氣發生放熱化學反應,加強了傳熱,造成“直接安全殼加熱”,使安全殼超壓實效。
壓力容器熔穿之前,裂變產物從破損或熔融元件釋出后,在反應堆冷卻劑系統內會有遷移、沉降和再懸浮過程。反應堆冷卻劑系統壓力邊界破損后,裂變產物進入安全殼后又會經受類似的輸運過程。分析表明,若安全殼能維持一段較長時間(3天以上)不失效,大部分裂變產物因重力沉降,釋出的源項將會大大降低,否則,后果將會很嚴重。