[发明专利]一种压水堆大破口失水事故始发应急工况预测方法

权利要求书

1.一种压水堆大破口失水事故始发应急工况预测方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

根据大破口失水事故特点将事故分为喷放、再灌水/再淹没和长期冷却三个阶段；

计算包壳温度，包壳温度变化值＝(堆芯产热量+锆水反应放热量-堆芯换热量)/燃料棒比热；

根据包壳温度评价事故应急工况；

堆芯换热量的计算公式为：

Q_transfer＝hAΔT

式中，h-换热系数，W/(m²·K)；A-燃料棒外表面积，m²；ΔT-燃料棒温度与冷却剂温度差，K；

在喷放和再灌水/再淹没阶段，当堆芯冷却剂与燃料棒的对流方式属于强迫对流时，所述换热系数h的计算方法包括：

计算层流强迫对流换热系数包括以下公式：

Nu＝C(n)g_dev

式中，C(n)-对于棒束和单管均取4.36；(z-z₀)-距离流动入口的长度，1000m；D_h-水力学直径；Re-雷诺数；Pr-普朗特数；g_dev-充分发展的Nusselt数；F(z)-无量纲入口长度；

计算紊流强迫对流换热系数公式为：

Nu＝0.023Re^0.8Pr^0.4

式中，Re-雷诺数；Pr-普朗特数；

比较层流强迫对流换热系数和紊流强迫对流换热系数的大小，取两者最大值作为强迫对流换热的对流换热系数h；

在长期冷却阶段，堆芯冷却剂与燃料棒的对流方式属自然对流时，所述换热系数h的计算方法公式包括以下两种，取两者最大值作为自然对流换热的对流换热系数：

Nu＝0.18Ra^1/4(L/D_h)^-1/9

Nu＝0.065Ra^1/3(L/D_h)^-1/9

式中：L-流道长度；Ra-瑞利数；D_h-表征流动的特征长度；

当为喷放阶段时，冷却剂温度的计算中需要的参数为堆芯压力、泄漏流量、堆芯水位；

当为再灌水/再淹没和长期冷却时，冷却剂温度的计算中需要的参数为中压安注、堆芯压力、堆芯水位。

2.根据权利要求1所述的一种压水堆大破口失水事故始发应急工况预测方法，其特征在于，所述锆水反应放热量计算方式为：

Q_ox(T)＝Q_ox(T₀)+H_rp(T)-H_rp(T₀)

H_rp(T)＝H_r(T)-H_p(T)

式中：T₀-参考温度，298.15K；Q_ox(T)-温度T下锆水反应放热量，J；H_r(T)-温度T下反应物焓值之和，J；H_P(T)-温度T下反应物焓值之和，J；Q_ox(T₀)-锆水反应对应值为5.797×10⁶J/kg_Zr。

3.根据权利要求1所述的一种压水堆大破口失水事故始发应急工况预测方法，其特征在于，所述堆芯产热量计算公式为：

P_decay＝N(τ)+N_s1(τ)+N_s2(τ)

式中：N(τ)-τ时刻剩余中子引起的裂变功率，W；N_s1(τ)-τ时刻裂变产物的衰变功率，W；N_s2(τ)-τ时刻中子俘获产物的衰变功率，W；

N(τ)/N(0)＝0.15exp(-0.1τ)

式中：τ-停堆时间，s；N(0)-停堆时反应堆功率，W；

式中：N_s1(τ)-停堆τ秒后的裂变产物的衰变功率；A和a为系数；τ₀-连续运行的时间；

式中：c和α为常数。

4.根据权利要求3所述的一种压水堆大破口失水事故始发应急工况预测方法，其特征在于，

当10^-1s≤τ＜10s，A＝12.05，a＝0.0639；

当10s≤τ≤1.5×10²s，A＝15.31，a＝0.1807；

当1.5×10²s≤τ＜4×10⁶s，A＝26.02，a＝0.2834；

当4×10⁶s≤τ＜2×10⁸s，A＝53.18，a＝0.3350。