熔融物堆內(nèi)滯留條件下壓力容器變形

溫　爽　李鐵萍　李聰新　高新力

（環(huán)境保護(hù)部核與輻射安全中心　北京　100082）

熔融物堆內(nèi)滯留條件下壓力容器變形

溫爽李鐵萍李聰新高新力

（環(huán)境保護(hù)部核與輻射安全中心北京100082）

熔融物堆內(nèi)滯留（In-Vessel Retention, IVR）已經(jīng)成為第三代反應(yīng)堆一項(xiàng)關(guān)鍵的嚴(yán)重事故緩解策略，而壓力容器外部冷卻（External Reactor Vessel Cooling, ERVC）技術(shù)則是保證IVR得以成功實(shí)施的關(guān)鍵。當(dāng)發(fā)生堆芯熔化時(shí)，高溫熔融物對(duì)壓力容器（Reactor Pressure Vessel, RPV）下封頭的熱沖擊會(huì)導(dǎo)致RPV壁面和由其構(gòu)成的外部冷卻通道的形狀發(fā)生變化，使局部傳熱惡化，進(jìn)而造成IVR的失效。因此，有必要對(duì)IVR條件下RPV壁面的變形進(jìn)行研究。本文利用有限元軟件ANSYS對(duì)RPV進(jìn)行了幾何建模、溫度場(chǎng)分析和力學(xué)場(chǎng)分析。結(jié)果表明，在RPV外部實(shí)現(xiàn)冷卻、內(nèi)部實(shí)現(xiàn)泄壓的前提下，壁面變形為13.85?18.75 mm。在1 MPa內(nèi)壓的作用下，高溫蠕變會(huì)使壁面變形隨時(shí)間增大，但其增量有限。熱膨脹是造成壁面變形的主要因素。

熔融物堆內(nèi)滯留，壓力容器外部冷卻，臨界熱流密度，外部冷卻通道

作為緩解嚴(yán)重事故后果的一項(xiàng)重要方案［1］，通過(guò)壓力容器外部冷卻（External Reactor Vessel Cooling, ERVC）以實(shí)現(xiàn)堆內(nèi)熔融物滯留（In-Vessel Retention, IVR）已經(jīng)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。IVR-ERVC依靠自然循環(huán)來(lái)對(duì)反應(yīng)堆壓力容器（Reactor Pressure Vessel, RPV）壁面進(jìn)行冷卻，帶走堆內(nèi)產(chǎn)生的衰變熱，使RPV外壁始終處于較低的溫度，從而保持RPV的結(jié)構(gòu)完整性［1］。當(dāng)發(fā)生堆芯熔化事故時(shí)，冷卻水從下腔室進(jìn)入到RPV外壁面和外部保溫層之間的冷卻通道，對(duì)RPV進(jìn)行冷卻，形成的汽水兩相流從位于保溫層上部的排氣孔排出。

目前，圍繞IVR-ERVC所開(kāi)展的研究主要由兩部分組成：首先是針對(duì)RPV內(nèi)部熔池結(jié)構(gòu)、壁面換熱以及外部冷卻能力分析的研究［2］。……