壓力容器保溫層入口條件變化及其對IVR傳熱裕度的影響研究

張 琨，史國寶，曹克美，王佳赟，蘆 葦，郭 寧

(上海核工程研究設計院有限公司，上海 200233)

熔融物堆內滯留(IVR)是非能動核電廠的關鍵嚴重事故緩解策略之一。該策略在假想嚴重事故工況下，通過壓力容器與保溫層之間流道內的水對壓力容器內的熔融物進行充分有效的冷卻，將堆芯熔融物滯留在壓力容器內，從而保證壓力容器的完整性，防止多數可能威脅安全殼完整性的堆外現象的發生。

IVR成功的熱工準則為熔融物向壓力容器壁面傳遞的熱流密度小于壓力容器下封頭外壁面臨界熱流密度(CHF)。因此，熔融物衰變熱與CHF均為IVR有效性評價中的關鍵因素[1]，需要分別開展壓力容器內的熔池結構傳熱研究以及壓力容器外的CHF研究。

壓力容器下封頭內形成穩定熔池時(對應下封頭蒸干時刻)，壓力容器保溫層流道入口流體條件(包括過冷度、壓力等)對CHF有重要影響。根據已有的試驗結果[2-5]，過冷度越大(入口水溫越低)，則CHF結果越大；已有的部分試驗結果表明入口壓力升高對于提高CHF結果是有利因素。

然而，目前已有的大部分試驗主要假設不同的入口過冷度開展CHF的敏感性試驗，未對入口過冷度的取值進行詳細論證。同時，壓力容器下封頭內形成穩定熔池時刻熔融物的衰變熱也是影響IVR有效性的重要因素，衰變熱越大，則熔池向壓力容器壁面傳遞的熱流密度越大，對IVR有效性挑戰也越大。是否存在熔融物衰變熱較高同時入口過冷度又較小的保守事故工況需要開展進一步研究。……