基于PARCS和RELAP5程序的AP1000弹棒事故计算分析

王昆鹏，韩向臻，黄旭阳，兰 兵，攸国顺,*，周如君

(1.生态环境部核与辐射安全中心，北京 100082;2.哈尔滨工程大学，黑龙江 哈尔滨 150001)

在所有的核电事故中，控制棒弹出事故是极限事故的一种，属于设计基准事故[1]。在压水堆中，反应堆的堆顶装有控制棒驱动机构，为密封起见，外面又装有密封壳。一旦密封壳破裂，一回路高压水就会从破口处冲出，压力容器内外巨大的压差可把插入堆芯的控制棒迅速弹出，这样的事故就称为弹棒事故[2]。反应堆在发生弹棒事故后，堆芯会迅速引入正反应性，核功率也随之激增，堆芯功率分布也会很不均匀，出现很高的局部功率峰。在事故开始的短时间内，功率激增产生的大部分热量储存在二氧化铀燃料芯块内部。若堆芯核设计不合理，燃料芯块温度不断升高并到一定温度后便会导致芯块熔化，并释放出气体，在燃料棒内部形成高压，可能使燃料元件瞬时破裂。元件破裂后，燃料芯块碎粒把热量迅速传输给冷却剂，使部分冷却剂中能量积聚过量，于是热能转变为机械能，形成很强的冲击波，可能损坏堆芯和一回路。热量传递至元件包壳，可造成部分包壳表面发生偏离泡核沸腾，并继而使包壳达到脆性温度，影响堆芯的完整性。热量传送至冷却剂，可使系统内压力和温度上升，形成一回路的压力高峰，冲击压力边界的完整性[3]。在发生弹棒事故的瞬间，中子通量和核功率的剧变在两秒内就基本结束，对其物理特性进行研究则显尤为重要[4]。……