秦山第二核电厂乏燃料水池失去冷却后最短响应时间分析

摘要

全厂断电事故工况下,反应堆乏燃料水池冷却和处理系统存在较大的停运风险.一旦停运,乏燃料水池将失去冷却,燃料组件的衰变热将使乏池持续升温至沸腾,乏池液位下降直至燃料组件在空气中裸露氧化并发生剧烈的锆水反应.锆水反应产生的氢气在燃料厂房大量聚集,可能导致氢爆的发生,危及燃料厂房的安全性和完整性.为避免乏池失去冷却事故工况的进一步恶化,本文计算了不同状态下从乏池失去冷却到燃料组件裸露的时间,结果表明，秦山第二核电厂乏燃料水池如果发生失去冷却且没有水源补充的超设计基准事故，则在乏池的正常贮存工况下，最短响应时间为298.8小时（年换料模式）和259.1小时（长循环换料模式）；在乏池的正常换料工况下，最短响应时间为124.9小时（年换料模式）和120.2小时（长循环换料模式）；在事故叠加工况下，最短响应时间为83.6小时（年换料模式）和79.2小时（长循环换料模式）。以上数据可作为电厂后续应急响应行动的制定依据。在最极端的超设计基准事故工况下，即在反应堆正常功率运行时因突发事故需要将反应堆堆芯121组燃料组件卸入乏燃料水池进行处理，同时叠加乏燃料水池冷却和处理系统故障不可用，并且乏燃料水池无其他补充水源的情况下，乏燃料组件会在事故发生约79个小时后开始裸露，仍然满足事故后72小时燃料不裸露的原则。