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)成為第三代反應堆一項關鍵的嚴重事故緩解策略，而壓力容器外部冷卻（External Reactor Vessel Cooling, ERVC）技術則是保證IVR得以成功實施的關鍵。當發(fā)生堆芯熔化時，高溫熔融物對壓力容器（Reactor Pressure Vessel, RPV）下封頭的熱沖擊會導致RPV壁面和由其構成的外部冷卻通道的形狀發(fā)生變化，使局部傳熱惡化，進而造成IVR的失效。因此，有必要對IVR條件下RPV壁面的變形進行研究。本文利用有限元軟件ANSYS對RPV進行了幾何建模、溫度場分析和力學場分析。結果表明，在RPV外部實現(xiàn)冷卻、內(nèi)部實現(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，高溫蠕變會使壁面變形隨時間增大，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

作為緩解嚴重事故后果的一項重要方案［1］，通過壓力容器外部冷卻（External Reactor Vessel Cooling, ERVC）以實現(xiàn)堆內(nèi)熔融物滯留（In-Vessel Retention, IVR）已經(jīng)得到了越來越廣泛的應用。IVR-ERVC依靠自然循環(huán)來對反應堆壓力容器（Reactor Pressure Vessel, RPV）壁面進行冷卻，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的結構完整性［1］。當發(fā)生堆芯熔化事故時，冷卻水從下腔室進入到RPV外壁面和外部保溫層之間的冷卻通道，對RPV進行冷卻，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所開展的研究主要由兩部分組成：首先是針對RPV內(nèi)部熔池結構、壁面換熱以及外部冷卻能力分析的研究［2］。……