轻水堆核电厂严重事故现象学

轻水堆核电厂严重事故现象学  

出版时间： 2016年版 

内容简介 

　　本书是一部系统介绍轻水堆核电厂严重事故相关机理及现象学的专著，汇集了作者及其课题组多年来在严重事故领域的研究成果。同时，为了尽可能全面反映国际研究动态，书中也介绍了其他研究者的成果。 本书共分为13章，其中：第1、2章对核电厂严重事故及其历史进行了回顾；第3章至第9章详细介绍了严重事故进程中的各种现象学及相应的理论和实验研究；第10、11章对严重事故后的管理和评价方法进行了介绍；第12章对国内外严重事故分析程序进行了系统的分析和总结；第13章整理给出了核电厂及相关核动力系统严重事故分析过程中需要的各种材料的热物性。 本书有助于提高对核电厂严重事故的认识水平，增强对核安全的重视。本书可供核电厂设计和研究单位开展相关工时参考，也可以作为核电厂相关专业研究生课程的教材。 

目录 

符号表1 

部分缩略词4 

第1章核电厂严重事故概述7 

参考文献14 

第2章轻水堆核电厂概率安全评价及重大安全事故简介18 

2.1核电厂概率安全评价18 

2.1.1核电厂安全性两种评价方法的比较18 

2.1.2WASH?140019 

2.1.3概率安全分析的基本概念20 

2.2三哩岛核电厂事故23 

2.2.1三哩岛核电厂简介23 

2.2.2事故过程分析24 

2.2.3事故影响26 

2.3切尔诺贝利核电厂事故26 

2.3.1切尔诺贝利核电厂简介27 

2.3.2事故过程分析28 

2.3.3事故影响29 

2.4福岛核电厂事故30 

2.4.1福岛核电厂简介30 

2.4.2事故过程31 

2.4.3事故影响33 

参考文献34 

第3章事故早期堆芯行为36 

3.1事故早期堆芯应力特性36 

3.1.1国内外研究现状36 

3.1.2燃料元件应力特性分析38 

3.2堆芯再淹没特性44 

3.2.1燃料元件再淹没的物理过程44 

3.2.2再淹没过程传热模型45 

参考文献50 

第4章堆芯氧化和熔化行为52 

4.1堆芯氧化行为52 

4.1.1锆水反应52 

4.1.2不锈钢和水的反应62 

4.1.3B?4C在蒸汽中的氧化63 

4.1.4包壳肿胀及破裂64 

4.2堆芯熔化过程66 

4.2.1堆内材料相变69 

4.2.2控制棒及结构材料的熔化和再定位76 

4.2.3燃料棒熔化及再定位77 

4.2.4熔融池中熔融物在下腔室中的再定位81 

4.2.5脆化的堆芯材料在再灌水阶段发生碎裂82 

参考文献83 

第5章堆芯碎片床的形成及冷却85 

5.1堆芯碎片床的形成和分类85 

5.2堆芯碎片床的再淹没88 

5.3堆芯碎片床的冷却90 

5.4热斑形成迁徙和消失过程94 

5.4.1碎片床形成实验97 

5.4.2碎片床蒸汽冷却实验98 

5.4.3碎片床水冷却实验103 

参考文献105 

第6章蒸汽爆炸10 

8 

6.1蒸汽爆炸过程108 

6.1.1粗混合过程109 

6.1.2蒸汽爆炸触发110 

6.1.3传播过程111 

6.1.4膨胀过程112 

6.2蒸汽爆炸理论研究112 

6.2.1蒸汽爆炸程序112 

6.2.2基本数学物理模型114 

6.2.3熔融物凝固模型116 

6.2.4粗混合阶段碎裂模型118 

6.2.5爆炸膨胀阶段碎裂模型118 

6.2.6粗混合阶段带表面凝固层熔融物颗粒的碎裂准则1 

19 

6.2.7爆炸膨胀阶段带表面凝固层熔融物颗粒的碎裂准则120 

6.2.8求解方法及步骤122 

6.3蒸汽爆炸实验计算分析123 

6.3.1蒸汽爆炸实验123 

6.3.2KS?2粗混合阶段计算验证128 

6.3.3KS?2爆炸膨胀阶段计算验证129 

6.4压力容器外部蒸汽爆炸特性分析130 

6.5蒸汽爆炸二维分析计算135 

6.5.1粗混合阶段二维计算分析136 

6.5.2爆炸阶段二维计算分析139 

参考文献144 

第7章堆芯熔融物换热特性及熔融物堆内保持148 

7.1熔融池换热特性148 

7.1.1COPRA实验151 

7.1.2LIVE?L4实验158 

7.1.3LIVE?L4实验快速计算模型162 

7.1.4LIVE?L4实验数值计算模型168 

7.2熔融物堆内保持特性174 

7.2.1熔融池最终包络状态178 

7.2.2IVRASA简介180 

7.3压力容器内窄缝通道换热特性193 

7.3.1矩形窄缝换热特性195 

7.3.2球形窄缝换热特性199 

7.3.3环形窄缝换热特性202 

7.4压力容器外部流动换热特性205 

7.4.1水平面朝下加热传热现象205 

7.4.2半球面朝下加热传热现象207 

7.5纳米流体增强IVR特性212 

7.5.1纳米流体流动沸腾气泡动力学215 

7.5.2纳米流体池式沸腾气泡动力学219 

参考文献222 

第8章安全壳内事故过程230 

8.1堆芯熔融物与混凝土反应230 

8.1.1MCCI实验231 

8.1.2MCCI分析程序介绍234 

8.2安全壳直接加热236 

8.2.1安全壳直接加热现象学237 

8.2.2腔室内的现象238 

8.2.3相关法规241 

8.3氢气行为分析241 

8.3.1氢气的产生242 

8.3.2安全壳内氢气分布242 

8.3.3氢气燃烧和爆炸243 

8.3.4氢气缓解措施及管理策略245 

8.3.5氢气爆炸实验246 

参考文献248 

第9章事故源项252 

9.1引言252 

9.2裂变产物总量及变化253 

9.2.1裂变产物的产生253 

9.2.2稳定裂变产物的特性255 

9.2.3放射性裂变产物的特性255 

9.2.4燃料中裂变产物的物理化学状态256 

9.3压力容器内裂变产物释放256 

9.3.1裂变气体释放现象256 

9.3.2裂变产物释放实验项目259 

9.3.3计算模型和程序262 

9.3.4裂变产物释放研究的相关结论和发展要求264 

9.4裂变产物在反应堆主冷却系统中的输运2 

65 

9.4.1物理化学效应265 

9.4.2气溶胶物理动力学的基本过程265 

9.4.3粒度分布原理266 

9.4.4反应堆主冷却系统内现象的简介267 

9.4.5反应堆主冷却系统的输运模型275 

9.4.6输运模型的发展方向276 

9.5安全壳旁路276 

9.5.1背景276 

9.5.2现象学277 

9.5.3研究现状280 

9.6压力容器外裂变产物的释放280 

9.6.1现象学281 

9.6.2压力容器外的裂变产物/气溶胶释放实验281 

9.6.3模型和程序283 

9.7安全壳内裂变产物的输运284 

9.7.1现象学284 

9.7.2基本过程建模286 

9.7.3缓解措施291 

9.8放射性核素在大气中的扩散机理293 

9.8.1高斯模式293 

9.8.2拉格朗日粒子模式295 

9.9MIDAC剂量模型299 

9.9.1概述299 

9.9.2厂内剂量率计算(点源法)301 

9.9.3厂内剂量率计算(DCF法)304 

9.9.4厂外剂量率计算306 

9.9.5算例分析310 

参考文献312 

第10章严重事故堆芯损伤程度评价320 

10.1引言320 

10.1.1事故过程中堆芯损伤状态321 

10.1.2堆芯损伤评价与应急计划的关系322 

10.2事故过程参数和堆芯损伤程度的关系32 

4 

10.2.1堆芯温度324 

10.2.2压力壳内的水位328 

10.2.3氢产量329 

10.2.4裂变产物释放330 

10.2.5裂变产物的取样分析338 

10.2.6可用于堆芯状态评价参数总结339 

10.3堆芯损伤评价方法340 

10.3.1CDAM简介340 

10.3.2TECDOC?955简介341 

10.3.3SESAME简介342 

10.3.4CDAG简介343 

参考文献344 

第11章严重事故管理导则346 

11.1简介346 

11.2SAMG概述348 

11.2.1目标348 

11.2.2原则348 

11.2.3范围349 

11.2.4决策流程349 

11.2.5分析349 

11.3逻辑框架351 

11.4主控室严重事故管理导则352 

11.5TSC严重事故诊断353 

11.6TSC严重事故管理导则357 

11.6.1SAG357 

11.6.2SCG362 

11.6.3SAEG363 

11.7计算辅助364 

11.8SAMG与EOP/EP接口367 

11.8.1EOP/SAMG的接口367 

11.8.2SAMG/EP的接口368 

参考文献368 

第12章严重事故分析软件370 

12.1系统性分析程序370 

12.2机理性分析程序371 

12.3单一功能分析程序373 

12.4系统性程序MIDAC的应用实例374 

12.4.1MIDAC程序简介375 

12.4.2反应堆严重事故分析模型378 

12.4.3计算结果及分析381 

参考文献389 

第13章严重事故分析热物性391 

13.1二氧化铀及混合氧化物391 

13.1.1熔化温度和熔化潜热391 

13.1.2比定压热容和焓392 

13.1.3热导率392 

13.1.4辐射系数393 

13.1.5热膨胀率和密度393 

13.1.6黏度394 

13.2铀合金394 

13.2.1比定压热容和焓394 

13.2.2热导率395 

13.2.3热膨胀率和密度395 

13.3锆合金396 

13.3.1熔化和相变温度396 

13.3.2比定压热容和焓396 

13.3.3热导率397 

13.3.4热膨胀率和密度398 

13.4锆合金氧化物398 

13.4.1熔化和相变温度398 

13.4.2比定压热容和焓399 

13.4.3热导率400 

13.4.4热膨胀率和密度400 

13.5控制棒材料401 

13.5.1熔化温度401 

13.5.2比定压热容和焓401 

13.5.3热导率401 

13.5.4热膨胀率和密度402 

13.6不锈钢氧化物402 

13.6.1比定压热容和焓402 

13.6.2热导率403 

13.6.3热膨胀率和密度403 

13.7中子吸收剂404 

13.7.1熔化温度404 

13.7.2比定压热容和焓404 

13.7.3热导率405 

13.7.4热膨胀率和密度405 

13.7.5表面张力406 

13.7.6黏度406 

13.8镉407 

13.8.1比定压热容407 

13.8.2热导率407 

13.8.3密度407 

13.8.4焓408 

13.9定位格架408 

13.9.1熔化温度408 

13.9.2焓408 

13.9.3热导率409 

13.9.4密度409 

13.10锆铀化合物409 

13.10.1比定压热容和焓409 

13.10.2热导率410 

13.10.3热膨胀率410 

13.10.4Zr?U?O混合物摩擦系数410 

13.10.5Zr?U?O混合物表面张力410 

13.10.6Zr?U?O混合物黏度410 

13.10.7Zr?U?O混合物熔化潜热411 

13.10.8热膨胀系数411 

13.11不凝结气体411 

13.11.1比定压热容411 

13.11.2热导率412 

13.11.3黏度413 

参考文献413