摘要：本文简要介绍了安全壳内氢气的状态，并根据氢气可燃性判断图，计算了各工况下氢气的可燃性，得出了氢气复合器的成功运行对氢气风险有显著影响的结论。
关键词：严重事故 氢气燃烧 氢气复合器
Analysis of hydrogen flammability in severe accident of nuclear power plant
Niu Rui Zhang Ming
（China Nuclear Engineering Consulting Co.,Ltd., Beijing 100048）
Abstract: The state of hydrogen in the containment is briefly introduced in this paper. According to the judgment diagram of hydrogen flammability, the flammability of hydrogen under various working conditions was calculated. It is concluded that the successful operation of hydrogen combiner has a significant impact on hydrogen risk.
Keywords：Serious Accident，Hydrogen Combustion，Hydrogen Compounder
1前言
压水堆核电厂严重事故后，由于锆水反应等过程会产生氢气，这些氢气将通过一回路的破口或阀门流入安全壳气空间中，当氢气的浓度超过一定限值[1]后，可能会由于点火源或安全壳内的高温环境导致氢气燃烧，从而可能使安全壳迅速升温升压，并导致安全壳失效；在压力容器破裂之后，熔融物还能和混凝土底板发生相互作用并产生氢气，这些氢气在安全壳内长期积累，同样可能会发生燃烧并导致安全壳失效。
2安全壳内的氢气状态
氢气燃烧的形式一般可以分为两种：爆燃和爆炸。爆燃是一种燃烧前沿相对于未燃气体以亚音速向前传播的燃烧形式。如果火焰向前传播的速度小于音速，压力的上升就可认为是均匀的在安全壳内部传播，负荷为准静态载荷。爆燃产生的载荷可以被绝热等容完全燃烧（AICC）[2]压力所包络。爆炸是一种燃烧前沿相对于未燃烧气体以超音速向前传播的燃烧形式。这时会产生冲击波并对安全壳形成动态载荷，这种动态载荷在空间上是不均匀的，并且峰值要比AICC压力高很多。一般来说，点燃气体只需要几毫焦的能量，而直接触发爆炸则需要至少100kJ的能量。因此，一般认为直接发生氢气爆炸的可能性是非常低的。但是，在某些情况下，可能会发生爆燃到爆炸的转变（DDT），一般认为DDT是唯一能导致氢气爆炸的机理。
本电厂安装有33台非能动氢气复合器，在严重事故情况下能够自动复合氢气并将氢气浓度控制在较低水平，因此氢气风险非常低。另外，在某些事故情况下，安全壳内氢气还可能被蒸汽惰化，从而使氢气无法燃烧。
3氢气可燃性判断
尽管严重事故情况下存在氢气燃烧风险，但是蒸汽浓度过高时氢气可能处于惰化环境。因此在评估氢气燃烧风险之前，需要分析氢气是否具备燃烧条件，在哪些情况下可能会发生燃烧，哪些情况不会发生燃烧。为分析氢气是否会发生燃烧，采用了图1中提供的氢气可燃性判断图。
4结论
从上表中可以看出，在氢复合器有效的情况下，如果安喷失效，氢气将被惰化；如果安喷有效，氢气将有可能发生燃烧。另外，在氢复合器失效的情况下，即使安喷失效，仍然有可能发生氢气燃烧。这里没有计算氢复合器失效、安喷有效的情况，可以预计，这种情况下也会存在氢气燃烧风险。可见，氢复合器能否成功运行对氢气风险有显著影响。
参考文献：
[1]Severe Accident Risks: An Assessment for Five U.S. Nuclear Power Plants. NUREG-1150[R]. December 1990
[2]Development and Application of Level 2 Probabilistic Safety Assessment for Nuclear Power Plants. IAEA Safety Standards No.SSG-4[S]. May 2010
论文作者:牛睿,张明
论文发表刊物:《科技新时代》2019年5期
论文发表时间:2019/7/24
标签：氢气论文; 可燃性论文; 情况下论文; 发生论文; 载荷论文; 可能会论文; 事故论文; 《科技新时代》2019年5期论文;