Research on the opening and closing characteristics of the pressure relief valves in the automatic depressurization system of Chinese advanced PWR and its impact

[背景] 自动减压系统（ADS）作为被动安全技术的典型代表，在提高反应堆安全性方面发挥着至关重要的作用。事故发生后，它会加速反应器初级回路的减压，这对于防止压力过大至关重要。ADS 有效地连接了高压、中压和低压安全注射系统，确保它们无缝协同工作。该系统通过允许冷却剂流入反应堆堆芯来主动保持堆芯冷却，从而带走热量并防止过热。[目的]为了研究自动减压系统泄压阀的启闭特性及其对反应器系统的影响。[方法]基于系统分析程序，以中国先进压水堆为研究对象，选取典型的ADS触发事故作为初始事件。模拟了 ADS 前三个阀门的不同开启速度和第四级泄压阀的关闭条件，分析了不同工况下反应器一次回路压力、泄压管道流速和分布器入口压力的响应。[结果]研究结果表明，ADS 前三个阀门的开启速度对初级回路的降压特性没有显着影响。发现 ADS-1 泄压阀在采用快速打开模式时最有效。这种快速打开模式有助于鼓泡装置更快地达到稳定的临界射流状态。在模拟工况范围内，观察到 ADS-1 泄压阀最慢的打开速度导致喷射器达到稳定临界射流状态时出现长达 10 秒的轻微延迟。另一方面，发现 ADS-2 和 ADS-3 泄压阀在慢速打开模式下运行时效率最高。这种方法不仅符合经济原则，还有助于避免管道流曲线中出现急剧峰值。此外，它还减少了由阀门打开引起的两阶段喷射过程对管道和分布器的影响。基于这些发现，建议 ADS-1 泄压阀的设计开启速度应在 20 至 40 秒之间，而 ADS-2 和 ADS-3 泄压阀的设计开启速度应在 60 至 80 秒之间。值得注意的是，ADS-4 阀在减少小断裂 LOCA 事故方面具有重要意义。此外，在事故后期，它在安全壳外的密闭水箱投资中起着至关重要的作用。[结论]通过对 ADS 泄压阀开启和关闭特性的仿真分析，为自动减压系统的设计提供了有价值的见解。此外，还为先进核电厂的安全分析提供了理论和数据支持。本研究中进行的研究有助于增强对 ADS 功能和有效性的理解，从而提高先进核电厂的整体安全性和运行效率。