Tính toán thủy nhiệt và phân tích an toàn lò phản ứng nghiên cứu đa mục tiêu công suất 10 MW sử dụng nhiên liệu VVR-KN độ giàu thấp

Mục đích của việc phân tích an toàn cho lò phản ứng nghiên cứu (LPƯNC) là nhằm chứng minh và khẳng định cho các cơ quan quản lí và pháp quy lò phản ứng đảm bảo an toàn trong thiết kế và vận hành bằng cách sử dụng các công cụ phân tích thích hợp thường là các phần mềm chương trình tính toán. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tính toán thủy nhiệt và phân tích an toàn lò phản ứng nghiên cứu đa mục tiêu công suất 10 MW sử dụng nhiên liệu VVR-KN độ giàu thấp TẠP CHÍ KHOA HỌC HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF EDUCATION TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HỒ CHÍ MINH JOURNAL OF SCIENCE Tập 18, Số 6 (2021): 1134-1145 Vol. 18, No. 6 (2021): 1134-1145 ISSN: 2734-9918 Website: http://journal.hcmue.edu.vn Bài báo nghiên cứu* TÍNH TOÁN THỦY NHIỆT VÀ PHÂN TÍCH AN TOÀN LÒ PHẢN ỨNG NGHIÊN CỨU ĐA MỤC TIÊU CÔNG SUẤT 10 MW SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU VVR-KN ĐỘ GIÀU THẤP Nguyễn Tiến Vũ*, Nguyễn Nhị Điền, Huỳnh Tôn Nghiêm, Nguyễn Kiên Cường, Võ Đoàn Hải Đăng Trung tâm Lò phản ứng, Viện Nghiên cứu Hạt nhân Đà Lạt, Viện Năng lượng Nguyên tử Việt Nam (VINATOM) * Tác giả liên hệ: Nguyễn Tiến Vũ – Email: vunt.re@dnri.vn Ngày nhận bài: 09-12-2020; ngày nhận bài sửa: 28-4-2021; ngày duyệt đăng: 10-6-2021 TÓM TẮT Các chương trình tính toán PLTEMP/ANL.V4.2 và PARET/ANL.V7.5 được sử dụng để tính toán thủy nhiệt và phân tích an toàn Lò Phản ứng nghiên cứu công suất danh định 10 MW sử dụng nhiên liệu VVR-KN độ giàu thấp. Ở trạng thái vận hành ổn định, nhiệt độ vỏ bọc nhiên liệu của bó nhiên liệu (BNL) nóng nhất không vượt quá 93,0 oC, nhiệt độ cực đại chất làm nguội 72,0 oC và tỉ số cực tiểu khởi điểm sôi bọt(ONBR) 1,46 khi nhiệt độ nước lối vào 45,0 oC. Các thông số thủy nhiệt này hoàn toàn đáp ứng yêu cầu về an toàn do nhà sản xuất nhiên liệu đề ra với nhiệt độ vỏ bọc không vượt quá 98,0 oC và tỉ số khởi điểm sôi lớn hơn 1,30. Về khía cạnh phân tích an toàn, các tình huống chuyển tiếp/sự cố được thực hiện phân tích bao gồm: khi thêm vào độ phản ứng (RIA), lưu lượng bơm vòng một bị giảm do vỡ đường ống hoặc mất hoàn toàn lưu lượng bơm vòng một khi mất hoàn toàn điện lưới. Tại ngưỡng công suất 110% so với công suất danh định trong quá trình tính toán chuyển tiếp, nhiệt độ vỏ bọc nhiên liệu tại bó nhiên liệu nóng nhất không vượt quá 110 oC và tỉ số khởi điểm sôi bọt lớn hơn 1,30. Từ các kết quả tính toán đạt được cho thấy các cấu hình vùng hoạt đề nghị sử dụng nhiên liệu VVR-KN với 6 chu trình nhiên liệu đến vùng hoạt cân bằng hoàn toàn đáp ứng yêu cầu về an toàn thủy nhiệt trong điều kiện vận hành ổn định, quá trình chuyển tiếp và sự cố. Từ khóa: DNBR; mất điện lưới; nhiệt độ vỏ bọc; ONB; PARET/ANL.V7.5; phân tích an toàn; PLTEMP/ANL.V4.2; RIA; thủy nhiệt; trạng thái chuyển tiếp và sự cố; trạng thái dừng; VVR-KN 1. Giới thiệu Mục đích của việc phân tích an toàn cho lò phản ứng nghiên cứu (LPƯNC) là nhằm chứng minh và khẳng định cho các cơ quan quản lí và pháp quy lò phản ứng đảm bảo an toàn trong thiết kế và vận hành bằng cách sử dụng các công cụ phân tích thích hợp thường là các phần mềm chương trình tính toán. Phân tích an toàn cũng rất quan trọng trong việc xây dựng các thủ tục vận hành, các chương trình kiểm tra, đề xuất sửa đổi cấu hình hoặc bố Cite this article as: Nguyen Tien Vu, Nguyen Nhi Dien, Huynh Ton Nghiem, Nguyen Kien Cuong, & Vo Doan Hai Dang (2021). Thermal hydraulics calculation and safety analysis for 10MW multipurpose research reactor using VVR-KN low enriched fuel. Ho Chi Minh City University of Education Journal of Science, 18(6), 1134-1145. 1134 Tạp chí Khoa học Trường ĐHSP TPHCM Nguyễn Tiến Vũ và tgk trí thí nghiệm và xây dựng kế hoạch ứng phó sự cố (International Atomic Energy Agency, 2008). Liên quan đến dự án xây dựng Trung tâm Nghiên cứu khoa học công nghệ hạt nhân(RCNEST), với LPƯNC mới đã được thông qua chủ trương đầu tư và đang chuẩn bị để thực hiện giai đoạn tiếp theo là Nghiên cứu khả thi dự án, với LPƯNC đa mục tiêu công suất 10 MW mà phía đối tác Nga đề xuất xây dựng tại RCNEST (Nguyen et al., 2019) thì có thể thấy rằng việc phân tích an toàn cho LPƯNC mới là hết sức cần thiết nhằm đảm bảo LPƯ hoạt động an toàn và có hiệu quả khi được xây dựng ở nước ta trong tương lai gần. Trong quá trình tính toán toán thiết kế, Lò phản ứng (LPƯ) công suất 10 MW sử dụng nhiên liệu độ giàu thấp VVR-KN thuộc kiểu bể bơi được xem xét tính toán phân tích an toàn sau khi đã được tính toán chi tiết về vật lí. Chương trình PLTEMP/ANL.V4.2 được sử dụng để tính toán các thông số thủy nhiệt ở trạng thái vận hành ổn định để so sánh với các yêu cầu về an toàn do nhà sản xuất nhiên liệu đề ra, cụ thể: nhiệt độ vỏ bọc không vượt quá 98,0 oC, nhiệt độ chất tải nhiệt không vượt quá 108,0 oC và tỉ số khởi điểm sôi lớn hơn 1,30 (Arinkin, 2014; Hanan, & Garner, 2015; Nakipov, 2015). Chương trình PARET/ANL.V7.5 được sử dụng để phân tích an toàn trong trường hợp xảy ra sự cố cần đảm bảo các yêu cầu về an toàn được đưa ra bao gồm: nhiệt độ vỏ bọc nhiên liệu tại bó nhiên liệu nóng nhất không vượt quá 110 oC, nhiệt độ chất tải nhiệt không vượt quá 108,0 oC và tỉ số khởi điểm sôi lớn hơn 1,30 (Arinkin, 2014; Hanan, & Garner, 2015; Nakipov, 2015). LPƯ có vùng hoạt được đặt trong thùng lò với đường kính trong 2,30 m, chiều cao mức nước khoảng 5,30 m, sử dụng nước nhẹ làm chậm và làm nguội, vành phản xạ bằng berily. Vùng hoạt LPƯ được nạp tải các bó nhiên liệu (BNL) loại VVR-KN độ giàu 19,75% với 2 loại là loại tiêu chuẩn và loại có thanh điều khiển. Việc làm mát vùng hoạt được thực hiện bằng đối lưu cưỡng bức với dòng chảy xuống, tổng lưu lượng khoảng 900 m3/h (Arinkin, 2014). Để điều khiển LPƯ, 9 thanh điều khiển được sử dụng trong vùng hoạt bao gồm: 1 thanh điều khiển tự động (AR) được làm từ thép k ...