MCCI過程中的化學反應模型研究

曹 瑛，沈夢思，林 萌,*，常 巖

MCCI過程中的化學反應模型研究

曹 瑛1，沈夢思1，林 萌1,*，常 巖2

（1. 上海交通大學核科學與工程學院，上海，200240；2. 國家電投集團科學技術研究院有限公司，北京，102209）

嚴重事故下堆芯熔融物與混凝土相互作用（MCCI）對壓水堆的安全分析十分重要，其中化學反應過程既釋放了化學能，又產生大量易燃氣體氫氣，對安全殼的完整性造成威脅。本文基于國產化自主開發的嚴重事故程序cosSA，分析其MCCI化學反應計算模型，以典型百萬千瓦級壓水堆為建模對象，計算嚴重事故下MCCI現象并重點評估化學反應過程產生的影響。計算結果表明，化學反應早期階段釋放出相當于傳至混凝土壁面總熱量20%的化學能，從而對熔融物向混凝土的傳熱計算以及安全殼混凝土壁面熔蝕產生影響；化學反應還消耗混凝土分解釋放的水蒸氣產生大量氫氣觸發了安全殼內的燃燒，并且不凝性氣體逐漸聚集使安全殼緩慢升壓最終導致安全殼超壓失效。

熔融物與混凝土相互作用；化學反應；嚴重事故

在導致反應堆壓力容器失效的嚴重事故進程中，熔化的堆芯熔融物會排入反應堆堆腔并與混凝土發生相互作用（MCCI）。如不采取緩解措施，MCCI將使安全殼混凝土壁面在數天內熔穿，還可導致安全殼超壓失效等災難性后果。歷史上，切爾諾貝利和福島核事故中均出現了MCCI現象。在EPR設計中，熔融物暫存在堆芯捕集器中會與混凝土發生反應[1]；在AP設計中，當反應堆發生高壓熔堆或者堆腔液位不足以淹沒壓力容器本體時，熔融物堆內滯留技術可能失效從而導致MCCI發生[2]?！?br>