反应堆安全分析期末考试复习资料
核反应堆安全分析考试重点

核反应堆安全分析DBA:设计基准事故LOFA:失流事故:反应堆在运行中因主泵动力电源或机械故障被迫停转,使冷却剂流量下降,冷却剂流量与堆功率失配,导致堆芯燃料包壳温度迅速上升。
缓解因素:主泵惰转特性(增大主泵惰转流量仍有可能);快速停堆功能(改进余地已很小)。
LOCA:失水事故或冷却剂丧失事故:反应堆主回路压力边界产生破口或发生破裂,一部分或大部分冷却剂泄漏的事故。
PSA:概率安全评价法知识要点:第一章核反应堆安全的基本原则1. 目前投入商业运行的有哪些堆型?有无熔盐堆?(1)压水堆(2)重水堆:秦山三期引进加拿大的CANDU6重水堆;(3)沸水堆(4)高温气冷堆:60万千瓦高温气冷堆核电站技术方案正式跨入商用阶段?2. 核安全总目标?总目标:在核电厂里建设并维持一套有效的防护措施,以保证工作人员、居民及环境免遭放射性危害。
辅助目标:(1)辐射安全目标:确保在正常运行时从核电站释放出的放射性物质引起的辐射照射保持在合理可行尽量低的水平;(2)技术安全目标:有很大把握预防事故的发生,确保核电厂设计中考虑的所有事故放射性后果是小的,确保严重事故发生的概率非常低。
3. 设计基准事故(DBA)(事故工况)是什么?(4)核动力厂按确定的设计准则在设计中采取了针对性措施的那些事故工况,并且该事故中燃料的损坏和放射性物质的释放保持在管理限值以内。
4. 纵深防御原则(1-P40)包括三道设计防御措施:①考虑对事故的预防,为核电站建立一套质量保证和安全标准;②防止运行中出现的偏差发展成为事故,由可靠保护装置和系统完成;③限制事故引起的放射性后果,以保障公众的安全。
④对每个核电站制定应急计划。
(1)纵深防御的出发点:保证有足够深度防御瑕疵、故障和错误的能力,使之不增加事故危害的风险。
(2)纵深防御的应用:纵深防御的五个层次:预防、检测、保护、缓解、应急;多道实体屏障:燃料包壳、冷却剂系统压力边界、安全壳;(3)纵深防御的执行要求:用于所有阶段、所有时间,同时具备所有防御层次;采用可靠的保护装置,安全系统的自动触发,运行人员的行动,提供设备和规程。
核反应堆工程复习参考题

核反应堆工程复习参考题1、压水堆与沸水堆的主要区别是什么沸水堆采用一个回路;压水堆有两个回路;沸水堆由于堆芯顶部要安装汽水分离器等设备;故控制棒需从堆芯底部向上插入;控制棒为十字形控制棒;压水堆为棒束型控制棒;从堆芯顶部进入堆芯;沸水堆具有较低的运行压力约为70个大气压;冷却水在堆内以汽液形式存在;压水堆一回路压力通常达150个大气压;冷却水不产生沸腾..2、简要叙述一种常用堆型的基本工作原理沸水堆Boiling Water Reactor字面上来看就是采用沸腾的水来冷却核燃料的一种反应堆;其工作原理为:冷却水从反应堆底部流进堆芯;对燃料棒进行冷却;带走裂变产生的热能;冷却水温度升高并逐渐气化;最终形成蒸汽和水的混合物;经过汽水分离器和蒸汽干燥器;利用分离出的蒸汽推动汽轮进行发电..压水堆Pressurized Water Reactor字面上看就是采用高压水来冷却核燃料的一种反应堆;其工作原理为:主泵将120~160个大气压的一回路冷却水送入堆芯;把核燃料放出的热能带出堆芯;而后进入蒸汽发生器;通过传热管把热量传给二回路水;使其沸腾并产生蒸汽;一回路冷却水温度下降;进入堆芯;完成一回路水循环;二回路产生的高压蒸汽推动汽轮机发电;再经过冷凝器和预热器进入蒸汽发生器;完成二回路水循环..3、重水堆的燃料富集度为什么可以比压水堆的低;哪种堆型对燃料的燃尽性更好因为卸料燃耗较浅;用重水D2O;D为氘作慢化剂;其热中子吸收截面约为轻水H2O的1/700;慢化中子能力不如后者;需要更多的碰撞次数;可直接利用天然铀作核燃料..4、快中子堆和热中子堆相比有哪些优缺点优:快中子堆没有慢化剂;所以体积小;功率密度高..缺:快中子堆必须有较高的核燃料富集度;初装量也大..快中子堆燃料元件加工及乏燃料后处理要求高;快中子辐照通量率大;对材料要求苛刻..平均寿命比热中子堆短;控制困难..5、压水堆堆芯中水主要起什么作用作冷却剂和慢化剂..6、气冷堆与压水堆相比有何优缺点优:能在不高的压力下得到较高的出口温度;可提高电站二回路蒸汽温度;从而提高热效率..缺:镁合金包壳不能承受高温;限制了二氧化碳气体出口温度;限制了反应堆热工性能的进一步提高..7、什么是原子核的结合能及比结合能;如何计算结合能:是将若干个核子结合成原子核放出的能量或将原子核的核子全部分散开来所需的能量;ΔE=ΔmC2定义:是原子核的结合能与该原子核的核子数之比ΔE/A8、什么是核反应截面;分哪几类;其物理意义是什么如果某种物质受到中子的作用;则发生特定核反应的概率取决于中子的数目和速度;以及该物质中核的数目和性质..“截面”是中子与核相互作用概率的一种量度1微观截面假设在1cm3的物质中;有N个原子核;在该物质的一个面上射入一个中子;则每一个原子核与一个入射的中子发生核反应的概率定义为微观截面σ;单位为m2;有时也用靶恩10-28m2为单位又分为裂变、散射和吸收三种截面2宏观截面如果每立方米的物质中含有N个核;则乘积σN等于每立方米靶核的总截面;称宏观截面;用 表示;单位是m-1;物理意义:中子行走单位长度路程中与原子核发生核反应的概率..9、什么是中子通量;其物理意义如何单位时间内通过单位面积的中子数..等于中子密度与其平均速度的乘积;单位常用“中子/平方厘米·秒”表示..按中子能量不同;又可分为热中子通量和快中子通量两种..是衡量反应堆的一个重要指标10、核裂变释放的能量组成形式主要有哪些铀-235核每次裂变所释放的平均值约为207MeV;绝大部分能量是以裂变碎片的动能形式释放出来;除了中微子能量;其它能量都可以“回收”11、什么是瞬发中子和缓发中子;缓发中子在反应堆中有何影响瞬发中子:99%以上的中子是在裂变瞬间发射出来的;这些中子叫瞬发中子缓发中子:裂变中子中不到1%的中子是在裂变碎片衰变过程中发射出来的中子..平均能量比瞬发中子能量低;对反应堆的控制起重要作用12、什么是四因子公式;其对核反应堆的设计具有什么参考作用无限增殖因数:对于无限大的反应堆;中子不泄露概率为1;此时的有效增殖因数;称为无限介质增殖因数快中子增殖因数逃脱共振俘获概率p:在慢化过程中逃脱共振俘获的中子份额就称作逃脱共振俘获概率..热中子利用系数f:被燃料吸收的热中子数占被芯部中所有物质包括燃料在内吸收的热中子总数的份额..热中子裂变因数h:燃料核热裂变产生的裂变中子数与燃料核吸收的热中子总数之比..反应堆的临界尺寸取决于反应堆的材料组成k 及几何形状13、中子慢化过程中主要是与慢化剂产生了何种相互作用才慢下来的;该作用的好坏与哪两个主要因素有关弹性散射是能量较低的中子在质量数较小的介质内的主要慢化过程..非弹性散射是能量为几千电子伏以上的中子与质量数较大的铀、铁等介质核相互作用而慢化的主要机理..弹性散射是热中子反应堆内的主要慢化机制..中子在一次碰撞中损失的最大能量与靶核的质量有关14、什么是对数能降对数能降定义式:E0----选定的参考能量;E0=2MeV;E ----一次碰撞后的中子能量15、反应性负温度系数是什么;其在核反应堆安全运行中的作用温度增加1K时k eff的相对增加量;负温度系数对反应堆安全运行具有重要意义;要求负温度系数实际是要求反应堆系统具有一定的自衡能力;主要是由燃料核共振吸收的多普勒效应所引起的;温度升高;共振吸收增加;因此产生了负温度效应16、核反应堆反应性控制方法有哪些根据不同堆型;为保证反应堆安全运行;用来对反应性进行有效控制和调节的各种部件、机构、过程和方法..主要有控制棒控制、化学控制剂—载硼运行、可燃毒物控制三种..17、燃料组件的骨架结构组成有哪些;燃料元件棒的主要结构有哪些17x17型燃料组件骨架结构:由定位格架、控制棒导向管、中子注量率测量管和上、下管座一起构成一个刚性的组件骨架..燃料元件棒:由燃料芯块、燃料包壳管、压紧弹簧、上下端塞等组成..18、在核反应堆的设计中;主要涉及哪几种材料的选择①核燃料材料——提供核裂变②结构材料——实现功能性③慢化剂材料——慢化快中子④冷却剂材料——带走产生热能⑤控制材料——控制核反应堆19、核反应堆燃料类型有哪几种与金属铀相比;陶瓷燃料的优缺点有哪些燃料分类a)金属型----金属铀和铀合金适宜用于生产堆堆芯温度较低;中子注量率不太高优点:银灰色金属;密度高>18.6;热导率高;工艺性能好;熔点1133 ℃;沸点3600 ℃缺点:化学活性强;与大多数非金属反应金属铀的工作条件限制:•由于相变限制;只能低于665℃•辐照长大;定向长大限制低温工作环境•辐照肿胀现象;较高温度条件下金属燃料变形b)陶瓷型----铀、钚、钍的氧化物;碳化物或氮化物陶瓷型燃料主要用来解决金属或合金型燃料工作温度限制相变及肿胀效应优点:熔点高、热稳定及辐照稳定性好、化学稳定性好缺点:热导率低•二氧化铀陶瓷燃料优点:无同素异形体;只有一种结晶形态面心立方;各向同性;燃耗深熔点高;未经辐照的测定值2805±15℃具有与高温水、钠等的良好相容性;耐腐蚀能力好与包壳相容性良好缺点:二氧化铀的导热性能较差;热导率低传热负荷一定时;燃料径向温度梯度大氧化物脆性和高的热膨胀率使启停堆时引起芯块开裂..c)弥散体型---含高浓缩燃料颗粒弥散分布在不同基体中20、什么是辐照效应主要包括哪几种形式由辐照引起的材料缺陷进而导致的材料性能的宏观变化..主要效应:电离效应、嬗变效应、离位效应电离效应:堆内产生的带电粒子和快中子撞出的高能离位原子与靶原子轨道上的电子发生碰撞;使其跳离轨道的电离现象;对金属性能影响不大;对高分子材料影响较大嬗变效应:受撞原子核吸收一个中子变成另外原子的核反应离位效应:中子与原子碰撞中;原子脱离点阵节点而留下一个空位..如果不能跳回原位;则形成间隙原子;快中子引起的离位效应会产生大量初级离位原子;其变化行为和聚集形态是引起结构材料辐照效应的主要原因..离位峰中的相变:有序合金在辐照时转变为无序相或非晶态相21、选择慢化剂需要注意哪些要求重水做慢化剂有何优缺点慢化剂:将裂变中子慢化为热中子;分固体慢化剂和液体慢化剂固体慢化剂石墨、铍、氧化铍:对石墨慢化剂性能要求:纯度高;杂质少;尤其硼、镉含量限制严格强度高;各向异性小耐辐照、抗腐蚀和高温性能好热导率高、热膨胀率小液体慢化剂水、重水:对液体慢化剂的要求:熔点在室温以下;高温下蒸汽压要低良好的传热性能良好的热稳定性和辐照稳定性原子密度高不腐蚀结构材料在辐照条件下;重水与轻水均发生逐渐的分解;分离出爆炸性气体D2和O2;或H2和O2的混合气体;该过程称作辐射分解..重水慢化堆采用重水作冷却剂的好处是可以减少核燃料的装载量或降低核燃料的浓缩度..缺点是价格昂贵..22、堆芯控制材料的要求有哪些控制材料的性能要求:a)材料本身中子吸收截面大;子代产物也具有较高中子吸收截面b)对中子的吸收能阈广热、超热中子c)熔点高、导热性好、热膨胀率小d)中子活化截面小e)强度高、塑韧性好、抗腐蚀、耐辐照23、体积释热率、热流密度、线功率密度的定义;以及三者之间的转换关系热流密度:也称热通量;一般用q表示;定义为:单位时间内;通过物体单位横截面积上的热量..按照国际单位制;时间为s;面积为㎡;热量取单位为焦耳J;相应地热流密度单位为J/㎡·s..线功率密度:单位长度堆芯产生热功率燃料芯块的线功率q L;燃料芯块的表面热流密度q;燃料芯块的体积释热率q v;三者关系:q L=q2πr u=q vπr u224、什么是核热管因子;其物理意义是什么为了衡量各有关的热工参数的最大值偏离平均值或名义值的程度;引入一个修正因子;这个修正因子就称为热管因子..热管因子是用各有关的热工或物理参数的最大值与平均值的比值来表示的..反应堆设计中均力求减小反应堆的核热管因子25、影响堆芯功率分布的因素有哪些燃料装载的影响富集度最高的装在最外层;最低的燃料组件装在中央区;可显着增大堆芯总功率输出反射层的影响增加边沿中子通量控制棒的影响一定程度上改善中子通量在径向的分布结构材料、水隙和空泡的影响材料吸收中子;水隙提高热中子浓度;控制棒做成细长的形式;空泡使热中子通量下降燃料元件自屏蔽效应的影响慢化剂产生热中子;燃料棒内消耗中子26、什么是积分热导率;在实际中有何应用UO2燃料热导率随温度变化很大;采用算术平均温度来求解k u;误差很大温度的非线性函数;因此需研究k u随温度的变化规律;从而引出积分热导率的概念..为便于计算燃料芯块中心温度使用的一个参量..是随温度变化的燃料芯块的热导率从表面温度到中心温度的积分;其单位为W/cm..27、什么是偏离泡核沸腾;对应英文缩写是什么偏离泡核沸腾DNBDeparture from nucleate boiling;在加热过程中;由于产生的气泡数量很多;甚至在加热面附近形成蒸汽片或蒸汽柱;当气泡产生的频率高到在汽泡脱离壁面之前就形成了汽膜时;就发生了偏离泡核沸腾..28、加热通道内流动包含哪几个区域加热通道内流动区域的划分:1.单相流区;不存在气泡;液体单相流2.深度欠热区;贴近加热壁面液膜达到饱和温度;开始生成气泡;表现为“壁面效应”3.轻度欠热区;越过净蒸汽起始点;气泡脱离壁面;表现为“容积效应”4.饱和沸腾区;此区热量完全用来产生蒸汽29、临界热流密度和沸腾临界的概念临界热流密度:达到沸腾临界时的热流密度当热流密度达到由核态沸腾转变为过度沸腾所对应的值时;加热表面上的气泡很多;以致使很多气泡连成一片;覆盖了部分加热面..由于气膜的传热系数低;加热面的温度会很快升高;而使加热面烧毁..这一临界对应点又称为沸腾临界点或临界热流密度CHFCritical Heat Flux..30、单相流压降通常由哪几部分组成;各部分对应具体作用是什么提升压降31、截面含气率与体积含气率、质量含气率有何差别;如何相互转化容积含气率β:单位时间内;流过通道某一截面的两相流总容积中;气相所占的容积份额..截面含气率 :也称空泡份额;指两相流中某一截面上;气相所占截面与总流道截面之比..32、V f之比;单相临界流速如何计算;这种流动就称为临界流或阻塞流..临界流对反应堆冷却剂丧失事故的安全考虑非常重要..临界流量的大小不仅直接影响到堆芯的冷却能力;而且还决定各种安全和应急系统开始工作的时间..K—定压比热容与定容比热容之比R—气体常数T—温度34、达到临界压力比就可以实现临界流速对吗;为什么不对35、什么是流动不稳定性;常见的有哪几种类型流动不稳定性:是指在一个质量流密度、压降和空泡之间存在着耦合的两相系统中;流体受到一个微小的扰动后所产生的流量漂移或者以某一频率的恒定振幅或变振幅进行的流量振荡..36、什么是自然循环;形成自然循环的条件是什么自然循环是指在闭合回路内依靠热段上行段和冷段下行段中的流体密度差所产生的驱动压头来实现的流动循环条件:1.驱动压头需克服回路内上升段和下降段的压力损失2.自然循环必须是在一个连续流动的回路中进行;如果中间被隔断;就不能形成自然循环37、反应堆冷却剂工作压力的确定需要考虑哪些方面的因素或影响主要考虑热工水力学因素和设备成本;所谓热工水力学;也就是研究反应堆内燃料-冷却剂传热、冷却剂流动的热力学过程分析..对于轻水堆;由于压力决定水的饱和温度;即水保持液态或饱和蒸汽的温度;是热工水力设计的一个重要方面;但压力本身对反应堆物理和冷却剂流动的影响较小;可以说是温度决定压力..对于气冷堆;冷却剂的热力学参数受压力影响大;热工水力学设计直接和压力有关..对于压水堆核电厂;一回路压力决定一回路水的饱和温度;继而决定二回路蒸汽参数和汽轮机热效率..压力升高可以提高热效率;但一回路温度决定因素不只是冷却水压力而主要决定于反应堆的热工水力设计;并且压力升高将带来各主设备承压需求上升;成本和制造难度上升;通常压水堆取15Mpa左右的工作压力;对应冷却剂330度左右的温度限制..沸水堆由一回路直接产生蒸汽;蒸汽参数实际上决定了压力容器的设计压力;而沸水堆堆芯冷却剂为两相流;冷却剂温度和对应的压力同样受到热工水力学和材料性能限制;通常温度为286度;压力7.3Mpa..沸水堆由于堆芯较压水堆大;并且压力容器内需要容纳足够的空间保证汽水分离器蒸汽干燥器等;压力容器比压水堆要大;较低的压力也有利于压力容器制造..38、热管和热点的定义热管hot-channel:假设在相对孤立的冷却系统中;积分功率输出最大的冷却剂通道热点hot-point:堆芯内存在的某一燃料元件表面热流密度最大的点..39、压水堆主要热工设计准则有哪些燃料元件芯块内最高温度低于其相应燃耗下的熔化温度燃料元件外表面不允许发生沸腾临界必须保证正常运行工况下燃料元件和堆内构件能得到充分冷却;在事故工况下能提供足够的冷却剂以排出堆芯余热在稳态工况下和可预计的瞬态运行工况中;不发生流动不稳定性40、热流密度核热点因子和热流密度工程热点因子分别描述哪方面对热流密度的影响核:描述中子通量分布不均匀工程:描述由于堆芯燃料及构件加工、安装误差造成功率分布不均匀----可用加工误差和统计方法得到41、降低核热管因子有哪些具体途径降低热管因子的途径:a)核方面设置反射层、燃料分区装载、布置可燃毒物、控制棒布置等b)工程方面合理控制加工、安装误差;改善冷却剂分配不均匀;加强横向交混等42、单通道模型设计法和子通道模型设计法各自的指导原则及主要区别是什么在单通道模型中;把所要计算的通道看作是孤立的、封闭的;堆芯高度上与其他通道之间没有质量、动量和能量交换..这种分析模型不适合用于无盒组件那样的开式通道..为了使计算更符合实际;开发了子通道模型..这种模型认为到相邻通道的冷却剂之间在流动过程中存在着横向的质量、动量和能量的交换;因此各通道内的冷却剂质量流密度将沿着轴向不断发生变化;热通道内冷却剂的焓和温度也会有所降低;相应的燃料元件表面和中心温度也随之略有降低..43、什么是最小烧毁比MDNBR在反应堆热工计算中;为了安全起见;要保证在反应堆运行时实际热流密度与临界热流密度之间有一定裕量;就需要把计算出的临界热流密度除以一个安全系数;以保证不出现烧毁事故..这个安全系数称烧毁比..把通道中临界热流密度q DNB与实际热流密度q act二曲线间距离最近处的比值称为最小烧毁比;用MDNBR表示..44、如何理解堆芯实际热流密度高于堆芯名义热流密度的现象由于工程上不可避免的误差;会使堆芯内燃料元件的热流密度偏离名义值.. 45、反应性控制分哪三类什么是反应堆的固有安全性紧急停堆控制:控制元件迅速引入负反应能力;使反应堆紧急关闭..压水堆:停堆控制棒靠重力快速插入堆芯..功率控制:要求某些控制棒动作迅速;即使补偿微小反应性瞬态变化..补偿控制:分补偿控制棒和化学控制棒两种..依靠核反应反应堆本身设计特点;不依靠外界能源和动力;所固有的安全性能..46、大破口事故共分几个阶段;各是什么1喷放阶段;此时冷却剂由反应堆容器内大量喷出;2再充水阶段;此时应急堆芯冷却水开始注入反应堆压力容器内但水位不超过堆芯的底部;3再淹没阶段;此时水位上升到足够高度以冷却堆芯;4长期堆芯冷却阶段;堆芯完全淹没;低压安注系统投入并足以去除衰变热..47、安全壳内可采取什么措施减少氢气的积累和危害安装点火器;降低氢气扩散范围和降低氢气浓度;从而降低事故风险..采用复合器;缓解氢气浓度生成速率使之低于易燃的限制..48、核电站的反应堆有几道安全屏障;各是什么燃料元件包壳:将裂变产物包容在元件内..二氧化铀陶瓷芯块被装进包壳管;叠成柱体;组成了燃料棒..由锆合金或不锈钢制成的包壳管必须尽对密封;在长期运行的条件下不使放射性裂变产物逸出;一旦有破损;要能及时发现;采取措施..一回路压力边界:有反应堆容器和堆外冷却剂环路组成;包括稳压器、蒸汽发生器、传热管、泵和连接管道等..这屏障足可挡住放射性物质外泄..即使堆芯中有1%的核燃料元件发生破坏;放射性物质也不会从它里面泄漏出来..安全壳:将反应堆、冷却剂系统的主要设备和主管道包容在内..事故发生时;能阻止从一回路系统外逸的裂变产物泄漏到环境中去;是保护核电站周围居民安全的最后一道防线..。
《反应堆安全分析》复习题资料

《反应堆安全分析》复习题资料2007年李吉根老师《反应堆安全》课的复习题资料1、核反应堆安全性特征(即安全考虑的出发点)。
答:a强放射性;b衰变热;c功率可能暴走;d高温高压水;e放射性废物的处理与贮存。
2、核安全的总目标、辐射防护目标和技术安全目标。
员、公众及环境免遭过量放射性风险。
照射保持在合理可行尽量低的水平,并低于国际辐射防护委员会(ICRP)规定的限制;还确保事故引起的辐射照射的程度得到缓解。
故,甚至对于那些发生概率极小的事故都要确保其放射性后果是小的;确保那些会带来严重放射性后果的严重事故发生的概率非常低。
3、核反应堆安全的基本设计思想和主要设计原则。
际屏障。
纵深防御:包含正常运行设施、停堆保护系统、专设安全设施、特殊安全设施和厂外应急设施五个层次。
分别为:1)高质量的设计、施工和运行,防止异常工况出现;2)停堆保护余热排出,防止异常工况发展为事故;3)专设安全设施,防止事故发展为严重事故;4)事故处置及特殊设施,防止放射性大量释放到环境;5)厂外应急计划与措施,限制危害和后果。
多层屏障:轻水堆核电厂普遍采用三道实体屏障,即燃料元件包壳、反应堆冷却剂系统承压边界和安全壳及安全壳系统。
另外,燃料芯块、反应堆冷却剂、安全壳内空间及厂外的防护距离也都可视为缓解放射性危害的屏障。
则、定期试验维护检查的措施、充分采用固有安全性的原则、运行人员操作优化的设计。
4、冗余度和多样性设计原则及其出发点。
厂的运行。
出发点:高可靠性、单一故障准则的要求。
失效。
5、核反应堆基本安全功能和主要安全系统。
答:核反应堆的基本安全功能:反应性控制、确保堆芯冷却、包容放射性产物。
【法国版】反应性控制、余热导出、控制反应性释放;【美国版】保护反应堆冷却剂系统压力便捷的完整性、保证及保持安全停堆、控制放射性释放。
设施。
专设安全系统:应急堆芯冷却剂系统、安全壳本体、安全壳喷淋系统、辅助给水系统、安全壳消氢和净化系统。
6、核反应堆的四种安全性要素和反应性反馈机理。
核反应堆安全分析概念复习

核反应堆安全分析概念复习
1.设计安全分析:核反应堆的设计安全分析是在反应堆设计阶段进行的,主要目的是确定是否能满足特定的安全标准和要求。
它需要评估系统的设计是否足够可靠,包括燃料棒的配置、冷却剂循环系统、安全壳的设计等。
2.事故分析:事故分析是核反应堆安全分析的核心内容之一,它主要是通过模拟和分析不同类型的事故情景,预测事故发生的可能性和影响,并提出相应的防护和应对措施。
事故分析需要考虑诸如燃料过热、压力爆破、冷却剂突然减少等各种可能的事故情景。
3.辐射风险评估:核反应堆安全分析还需要进行辐射风险评估,以确定可能的辐射泄漏情况对人类和环境的影响。
辐射风险评估需要考虑不同的辐射途径和暴露途径,并根据剂量效应和暴露路径确定可能的健康风险和环境影响。
4.安全壳系统分析:安全壳是核反应堆系统中的一个重要组成部分,它起到封闭和屏蔽核辐射的作用。
安全壳系统分析主要是评估安全壳的性能和可靠性,包括在事故情况下,安全壳是否能够有效地防止辐射泄漏和核燃料的释放。
5.应急计划和应对措施评估:核反应堆安全分析还需要考虑突发事故的应急计划和相应的应对措施。
应急计划需要明确不同类型事故的应对策略和紧急救援措施。
应对措施评估需要分析各种应对措施的有效性和可行性,以确保在事故发生时能够采取适当的措施进行应对。
核反应堆安全分析需要综合考虑工程安全、辐射安全和应急安全等多个方面的要求。
它是一个复杂而综合的过程,需要使用各种工程技术和科
学方法,如数值模拟、风险评估、决策分析等。
通过对核反应堆系统进行全面的安全分析,可以有效地识别潜在的安全风险和问题,并提出相应的措施和建议,以确保核能的安全和可靠性。
核反应堆物理分析考试重点复习资料及公式整理

核反应堆物理分析考试重点复习资料及公式整理核反应堆物理复习分析资料整理中⼦核反应类型:势散射、直接相互作⽤、复合核的形成微观截⾯:⼀个粒⼦⼊射到单位⾯积内只含⼀个靶核的靶⼦上所发⽣的反应概率,或表⽰⼀个⼊射粒⼦同单位⾯积靶上⼀个靶核发⽣反应的概率。
宏观截⾯:表征⼀个中⼦与单位体积内原⼦核发⽣核反应的平均概率。
中⼦通量:表⽰单位体积内所有中⼦在单位时间内穿⾏距离的总和。
核反应率:每秒每单位体积内的中⼦与介质原⼦核发⽣作⽤的总次数(统计平均值)。
多普勒效应:由于靶核的热运动随温度的增加⽽增加,所以这时共振峰的宽度将随着温度的上升⽽增加,同时峰值也逐渐减⼩,这种现象称为多普勒效应或多普勒展宽。
截⾯随中⼦能量的变化规律:1)低能区(E<1eV),吸收截⾯随中⼦能量减⼩⽽增⼤,⼤致与中⼦的速度成反⽐,亦称吸收截⾯的1/v区。
2)中能区(1eV10keV),截⾯⼀般都很⼩,通常⼩于10靶,⽽且截⾯随能量变化也趋于平滑。
中⼦循环:快中⼦倍增系数ε:由⼀个初始裂变中⼦所得到的,慢化到U-238裂变阈能以下的平均中⼦数。
逃脱共振⼏率P:慢化过程中逃脱共振吸收的中⼦所占的份额。
热中⼦利⽤系数f:(燃料吸收的热中⼦数)/(被吸收的全部热中⼦数,包括被燃料,慢化剂,冷却剂,结构材料等所有物质吸收的热衷⼦数)。
有效裂变中⼦数η:燃料每吸收⼀个热中⼦所产⽣的平均裂变中⼦数。
快中⼦不泄漏⼏率Vs:快中⼦没有泄漏出堆芯的⼏率。
热中⼦不泄漏⼏率Vd:热中⼦在扩散过程中没有泄漏出堆芯的⼏率。
四因⼦公式:=εPfη六因⼦公式:K=εPfηVsVd直接相互作⽤:⼊射中⼦直接与靶核内的某个核⼦碰撞,使其从核⾥发射出来,⽽中⼦却留在了靶核内的核反应。
中⼦的散射:散射是使中于慢化(即使中⼦的动能减⼩)的主要核反应过程。
⾮弹性散射:中⼦⾸先被靶核吸收⽽形成处于激发态的复合核,然后靶核通过放出中⼦并发射γ射线⽽返回基态。
弹性散射:分为共振弹性散射和势散射。
核反应堆安全分析考试重点

核反应堆安全分析DBA:设计基准事故LOFA:失流事故:反应堆在运行中因主泵动力电源或机械故障被迫停转,使冷却剂流量下降,冷却剂流量与堆功率失配,导致堆芯燃料包壳温度迅速上升。
缓解因素:主泵惰转特性(增大主泵惰转流量仍有可能);快速停堆功能(改进余地已很小)。
LOCA:失水事故或冷却剂丧失事故:反应堆主回路压力边界产生破口或发生破裂,一部分或大部分冷却剂泄漏的事故。
PSA:概率安全评价法知识要点:第一章核反应堆安全的基本原则1. 目前投入商业运行的有哪些堆型?有无熔盐堆?(1)压水堆(2)重水堆:秦山三期引进加拿大的CANDU6重水堆;(3)沸水堆(4)高温气冷堆:60万千瓦高温气冷堆核电站技术方案正式跨入商用阶段?2. 核安全总目标?总目标:在核电厂里建设并维持一套有效的防护措施,以保证工作人员、居民及环境免遭放射性危害。
辅助目标:(1)辐射安全目标:确保在正常运行时从核电站释放出的放射性物质引起的辐射照射保持在合理可行尽量低的水平;(2)技术安全目标:有很大把握预防事故的发生,确保核电厂设计中考虑的所有事故放射性后果是小的,确保严重事故发生的概率非常低。
3. 设计基准事故(DBA)(事故工况)是什么?(4)核动力厂按确定的设计准则在设计中采取了针对性措施的那些事故工况,并且该事故中燃料的损坏和放射性物质的释放保持在管理限值以内。
4. 纵深防御原则(1-P40)包括三道设计防御措施:①考虑对事故的预防,为核电站建立一套质量保证和安全标准;②防止运行中出现的偏差发展成为事故,由可靠保护装置和系统完成;③限制事故引起的放射性后果,以保障公众的安全。
④对每个核电站制定应急计划。
(1)纵深防御的出发点:保证有足够深度防御瑕疵、故障和错误的能力,使之不增加事故危害的风险。
(2)纵深防御的应用:纵深防御的五个层次:预防、检测、保护、缓解、应急;多道实体屏障:燃料包壳、冷却剂系统压力边界、安全壳;(3)纵深防御的执行要求:用于所有阶段、所有时间,同时具备所有防御层次;采用可靠的保护装置,安全系统的自动触发,运行人员的行动,提供设备和规程。
反应堆安全分析复习

反应堆安全分析复习核安全的总目标:核电厂建立并维持一套有效的防御措施,以保证人员、社会及环境免收放射性危害。
辐射防护目标:辐射照射低于规定限值并合理可行尽量低。
技术安全目标:预防事故的发生、事故后果小,确保严重事故发生的概率低。
定量安全目标(美国核管会):(1)紧邻核电厂正常个体人员反应堆事故立即死亡风险其他事故所导致总和1/1000 (2)核电厂邻近区域人口核电厂运行导致癌症死亡风险其他原因导致总和1/1000每运行堆年严重堆芯损坏频率小于10-4 每运行堆年大规模放射性释放频率小于10-5核电厂安全特征:强放射性、高温高压水、衰变热、核电厂放射性废料的处置核电厂安全对策:在所有情况下,有效控制反应性(紧急停堆、功率控制、补偿控制)、确保堆芯冷却、包容放射性产物核安全文化是存在于单位和个人的种种特征和态度的总和,它建立一种超出一切之上的观念,即核电厂安全问题由于它的重要性要保证得到应有的重视。
纵深防御措施:多道屏障(燃料元件包壳、一回路压力边界、安全壳)和多级防御措施安全设计基本原则:单一故障准则、多样化原则、独立性原则、故障安全原则、固有安全性原则、定期实验、维护、检修原则单一故障准则:满足单一故障准则的设备组合,在其任何部件发生单一随机故障时,仍能保持所赋予的功能。
核安全的四要素:自然的安全性、非能动的安全性、能动的安全性、后备的安全性固有安全性:当反应堆出现异常工况时,不依靠人为操作或外部设备的强制性干预,只是由堆的自然的安全性和非能动的安全性,控制反应性或移出堆芯热量,使反应堆趋于正常运行和安全停闭。
确定论安全评价方法:基本思想是根据纵深防御的原则,以确保核电厂三个基本安全功能为目标,针对一套确定的基准设计工况,采用一套保守的假设和分析方法,已检验是否满足特定的验收准则。
分析基本假定:单一故障假设、操作员事故后短期不干预补充假定:事故同时失去场外电源;反应性最大的一组控制棒租卡在全提出位置;不考虑非安全设备的缓解能力;必要时考虑不利的外部条件。
核反应堆安全分析复习内容

核反应堆安全分析复习内容核反应堆安全分析是指对核反应堆系统的设计、运行和事故处理等方面进行全面、系统的安全评估和分析。
本文将对核反应堆安全分析的一些重要内容进行复习,包括核反应堆的基本原理、核反应堆事故、核反应堆的设计与控制措施、核反应堆的防护屏障与安全壳等。
一、核反应堆的基本原理核反应堆是一种能够维持核链式反应的装置,通过控制核反应速率,产生一定的能量。
核反应堆中使用的燃料为铀或钚等放射性物质,通过控制核反应链的速率来控制热能的释放。
核反应堆可以分为热中子反应堆和快中子反应堆两种类型。
二、核反应堆事故核反应堆事故是指在核反应堆系统中发生的意外事件,导致辐射泄漏或其他安全风险。
常见的核反应堆事故有燃料棒泄漏、冷却剂失效、控制棒失效等。
核反应堆事故可能导致辐射泄漏、安全壳破裂等严重后果,因此对核反应堆事故进行分析和预防非常重要。
三、核反应堆的设计与控制措施核反应堆的设计和控制措施是保证核反应堆安全运行的重要环节。
核反应堆设计需要考虑冷却剂循环、燃料棒、控制棒等的布局和选用,以确保核反应堆的稳定性和冷却性能。
核反应堆的控制措施包括控制棒的插拔、冷却剂流量的调节,以确保核反应链的稳定和热能的控制。
四、核反应堆的防护屏障与安全壳核反应堆的防护屏障与安全壳是核反应堆事故发生时保护人员和环境安全的重要措施。
防护屏障主要包括燃料棒外壳、反应堆本体壳体等,用于阻挡辐射和防止燃料泄漏。
安全壳则是一个更加完整的屏障,可以在事故发生时封闭核反应堆,并防止辐射和热能的泄漏。
五、其他安全问题除了以上内容外,核反应堆安全分析还需要关注其他一些安全问题,如辐射防护、应急准备、运行监测等。
辐射防护是保护工作人员免受核反应堆辐射的伤害,需要合理设置防护设施和个人防护措施。
应急准备包括事故应急预案的制定和应急演练的进行,以应对可能发生的事故。
运行监测则是对核反应堆的运行状态进行实时监测和数据分析,以确保核反应堆在正常工作条件下运行。
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冗余度:核电厂完成安全功能的系统采用多个同样类型的系统连接起来,用以防止在某一个系统失效后余下的系统能够保证其安全功能。
多样性:采用两个或者多个独立的方法或系统来完成同一个功能。
独立性:系统设计中通过功能隔离或实体隔离,实现系统布置和设计的独立性。
故障安全:核系统或部件发生故障时,电厂应能在毋需任何触发动作的情况下进入安全状态。
单一故障:导致某一部件不能执行其预定安全功能的随机故障,包括由该故障引起的所有继发故障。
单一故障准则:满足单一故障准则的设备组合,在其任何部位发生单一故障时仍能保持所赋予的功能。
核安全文化:安全文化是存在于单位和个人的种种特性和态度的总和,它建立在一种超出一切之上的观念,即核电站安全问题由于它的重要性要保证得到应有的重视。
始发事件:能导致放射性核素向环境释放的所有起因事件,都可作为核电厂概率安全评价的始发事件。
初因事件::造成核电厂扰动并且有可能导致堆芯损害的事件。
固有安全性:当反应堆出现异常工况时,不依靠人为操作或外部设备的强制性干预,只是由堆的自然安全性和非能动的安全性,控制反应性或移出堆芯热量,使反应堆趋于正常运行和安全停闭。
停堆余量(深度):全部毒物都投入堆芯时,反应堆芯达到的负反应性。
热流量:单位时间传递的热量。
热通量(热流密度):单位时间通过单位面积传递的热量。
传热系数:单位时间、单位面积、温度差为1℃时传递的热量,即单位传热量。
对流换热系数h:当流体与壁面温度相差1度时、每单位壁面面积上、单位时间内所传递的热量。
大容器沸腾:由浸没在具有自由表面原来静止的大容积液体内的受热面所产生的沸腾饱和沸腾:液体主体温度达到饱和温度,壁面温度高于饱和温度所发生的沸腾称为饱和沸腾。
热管:在堆芯中集中了所有关于核的和合理的不利工程因素的具有最大积分功率输出、最小冷却剂流量和最大冷却剂焓升的冷却剂通道。
热点:堆芯集中了所有关于核的和合理的不利工程因素,在堆热工设计准则中定义为限制条件的点。
在堆芯内最危险的燃料元件上的点。
偏离泡核沸腾:冷却剂通道中燃料元件表面某一点的临界热流量qDNB与该点的实际热流量的比值子通道模型:认为相邻通道是相互关联的,沿着整个堆芯高度,相邻通道的冷却剂间发生着质量、动量和热量交换。
比放射性活度:单位质量或体积的放射性核素的放射性活度。
核燃料线功率密度:单位长度的核燃料棒所释放的功率。
热阱:接受反应堆排除余热的场所。
核应急:是需要立即采取某些超出正常工作程序的行动以避免核事故发生或减轻核事故后果的状态,又称“核紧急状态”。
应急计划:又称应急响应计划。
在应急计划中规定核设施营运单位、地方破府等向国家和公众所承担的应急准备和响应的任务。
固有安全:指借助材料的选择和设计概念以消除或排除或排除固有危害而实现的安全性。
1.核电站安全的特殊性?核裂变释热功率的半无限、强放射性、高温高压水、剩余反应性、衰变热2.核安全法规的各系统编排情况?HAF 0xx/yy/zz——通用系列;HAF 1xx/yy/zz——核动力厂系列;HAF 2xx/yy/zz——研究堆系列;HAF 3xx/yy/zz——核燃料循环设施系列;HAF 4xx/yy/zz——放射性废物管理系列;HAF 5xx/yy/zz——核材料管制系列;HAF 6xx/yy/zz——民用核承压设备监督管理系列;HAF 7xx/yy/zz——放射性物质运输管理系列;3.核安全管理的主要三种方式?核安全许可证制度、核安全审评、核安全监督4.核电厂的基本安全功能?反应性控制(Control)、余热排出(Cool)、放射性包容(Contain)5.核安全辐射防护目标和技术安全目标?辐射防护目标:确保在正常运行时核电厂及从核电厂释放的放射性物质引起的辐射照射保持在合理可行尽量低的水平,并且低于规定的限值;还确保事故引起的辐射照射的程度得到缓解。
技术安全目标:有很大把握预防核电厂事故的发生;对于核电厂设计中考虑的所有事故,甚至对于那些发生概率极小的事故都要确保其放射性后果(如果有的话)是小的;确保那些会带来严重放射性后果的严重事故发生的概率非常低。
6.牛顿冷却定律公式?Φ= A h( t w-t f )q = h( t w-t f )h—整个固体表面的平均表面传热系数;t w—固体表面的平均温度;t f —流体温度,对于外部绕流,t f 取远离壁面的流体主流温度;对于内部流动,t f 取流体的平均温度。
其中q为热流密度,单位是瓦/平米(W/㎡),Φ为热流,单位是瓦(W)。
7.反应性的控制的三种类型紧急停堆控制、功率控制、补偿控制8.反应性的控制的四种方法中子体吸收移动、慢化剂液位控制、燃料控制法、反射层控制法9.事故工况下参与核电厂第三道放射性屏障功能的系统安全壳自动隔离、安全壳喷淋系统、氢气复合装置、砂堆过滤器、碘过滤器及核岛排气及疏水系统收集安全壳内废液及废气。
10.反应堆的基本安全功能(3C功能)有效地控制反应性、确保堆芯冷却、包容放射性产物11.专设安全设施的功能发生失水事故时,向堆芯注入含硼水;阻止放射性物质向大气释放;阻止氢气在安全壳中浓集;向蒸汽发生器应急供水。
12.专设安全设施的设计原则设备高度可靠、系统要有多重性、系统必须各自独立、系统应能定期检查、系统必须备有可靠电源、系统必须具有充足的水源13.核电厂第Ⅰ类和Ⅱ类工况的验收准则燃料芯块的最高温度不超过2260℃,与燃料末期燃料芯块的熔化温度2590℃相比,留有大于300℃裕量;燃料线功率不超过59.0kW/m,压水堆平均线功率约为17.8kW/m,可知堆芯热点因子Fq不得大于3.3;最小偏离泡核沸腾比DNBR在W-3公式中不得小于1.3,这样可以保证在95%的置信度下95%的燃料元件不发生烧毁;燃料元件包壳外壁温度不超过425℃。
14.核电厂第Ⅳ类工况的验收准则包壳最高温度不得超过1204℃;包壳的局部最大氧化量不超过反应前包壳总厚度的17%;包壳氧化产氢量不得超过假设所有锆与水反应所释氢总量的1%;堆芯必须保持可冷却的几何形态;必须能保证事故后排出衰变热的长期冷却能力15.轻水堆中子通量监测的三个量程源量程、中间量程、功率量程16.核电厂的8大设计基准事故DBA反应性引入事故、失流事故、热阱丧失事故、蒸汽发生器传热管破裂事故、蒸汽管道破裂事故、给水管道破裂事故、冷却剂丧失事故、未能紧急停堆的预期瞬态17.大破口失水事故的4个过程喷放、再灌水、再淹没、长期堆芯冷却18.ANSI对核电厂事故的4大分类正常运行和运行瞬态、中等频率事件(预期运行事件)、稀有事故、极限事故(假想事故)19.ANSI对核电厂事故的分类中的6大稀有事故一回路系统管道小破裂、二回路系统蒸汽管道小破裂、燃料组件误装载、满功率运行时抽出一组控制棒组件、全厂断电(反应堆失去全部强迫流量)、放射性废气、废液的事故释放20.ANSI对核电厂事故的分类中的6大极限事故一回路系统主管道大破裂、二回路系统蒸汽管道大破裂、蒸汽发生器传热管断裂、一台冷却剂泵转子卡死、燃料操作事故、弹棒事故21.高压熔堆的后果裂变碎片自压力容器喷出(高温熔喷),安全壳内快速积聚大量热量,温度和压力迅速提高,可能引发安全壳早期超压失效。
22.低压熔堆的后果熔融物与水接触可能出现蒸汽爆炸;熔融物或碎片落到混凝土上并与之产生化学反应,混凝土熔化分解,产生H2、CO、CO2;安全壳被熔穿后,熔融物会继续穿透几米的地下土层,最后与环境达到热平衡。
23.安全壳失效模式的分类蒸汽爆炸;安全壳隔离故障;由于氢气燃烧产生的超压;由于蒸汽和不凝气体产生的超压损坏;地基熔穿;安全壳旁通。
24.核电厂事故管理的基本任务预防堆芯损坏;中止已经开始的堆芯损坏过程,将燃料滞留于主系统压力边界以内;在一回路压力边界完整性不能确保时,尽可能长时间地维持安全壳的完整性;万一安全壳完整性了不能确保,尽量减少放射性向厂外的释放25.国家核事故应急的任务应急准备、应急对策和应急防护措施、应急状态的终止和恢复措施、资金和物质保障26.核电厂和地方政府的应急计划内容定义、区域和应用、核电厂概况、应急计划区、应急状态分级、组织、通知和通信、设施和设备、评价活动、主要防护措施、公众教育和公众信息发布、培训和演练、应急终止和恢复活动、附件:应急计划执行各种合同书或协议书27.我国核电厂应急状态的4个等级应急待命、厂房应急、厂区应急、场外应急28.核事故应急辐射防护监测内容、方式监测内容:烟羽特性、地面辐射水平、空气中放射性气体和微尘的浓度。
监测方式:固定监测网、空中监测、车载监测、船载监测、实验室分析。
应急决策:根据后果预测,并考虑社会政治、经济等因素。
29.核电厂场外应急的主要措施隐蔽、服用稳定碘、控制通道、控制食物水源、撤离迁移、人员去污、区域去污、医学处理、发布公众信息30.三里岛核事故经验教训更深入地拓宽事故处理规程的内涵以增加其应用范围和有效性;在模拟机上对操作人员进行规定的再培训,使他们不仅熟悉正常操作运行工况,也能应付各种不同的事故工况;改善主控室人机接口;将必要的信息集中在安全监督盘系统(KPS),操作员、安全工程师、应急支持中心各拥有一个终端;在主控室增加必要的参数监督和欠热度测量仪;更换稳压器安全阀,使其在水-汽并存的工作环境下仍能回座31.RBMK反应堆的设计缺陷对于一个充分慢化的石墨堆,它可能具有正的反应性系数,不允许以20%以下的功率运行,正反应性效应就不能被多普勒系数的负反应性效应所抵偿;由于反应堆体积巨大(高7米,直径12米),氙-135引起的不稳定因素使得该堆的控制变得很复杂;很低的控制棒插入速度(0.4m/s)使得紧急停堆系统难以跟踪快速瞬变,为此,运行规则要求堆内始终有一定数量(30根)的控制棒插入到一定深度,堆内低于15根控制棒时必需立刻停堆;该核电站没有安全壳32.切尔诺贝利核事故经验教训设计缺陷,RBMK型反应堆缺乏固有安全性,控制棒和安全棒存在设计错误,在低功率不稳定的工况下,流量的变化诱发了这次反应性暴涨事故;没有一个整体有效的安全壳来包容核岛部分;安全分析使用了没有经过验证的计算机程序;缺乏安全文化;安全监管不力;对严重事故的预防和缓解没有重视。
33.切尔诺贝利核事故操作员的主要违章操作减少了规定的后备反应性,即把反应堆活性区中吸收剂和控制棒的数量降到了允许值以下;突然降低反应堆的功率,然后使反应堆运行在低于实验计划中所规定的热功率水平;把全部8台循环泵与反应堆连接,超过了操作规程所规定的单线程流量。
这一错误在实验计划中已经存在了;切除了两台汽轮发电机蒸汽信号的反应堆保护装置;切除了在汽鼓汽水分离器中的水位和蒸汽压力的反应堆保护装置;切除了产生最大设计事故时规定要求用的应急堆芯冷却系统。