本站小編為你精心準(zhǔn)備了安全殼氫氣控制系統(tǒng)分析參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

1氫氣點火器、非能動氫氣復(fù)合器功能及特點

1.1氫氣點火器功能及特點核電站發(fā)生失水事故或嚴(yán)重事故時,氫點火器迅速啟動,點火器上的加熱元件加熱升溫（可達900℃以上）,當(dāng)安裝點火器處氫氣濃度達到可燃濃度4%后,氫氣被點燃。由于點火器啟動時間早,避免氫氣的大量聚集,所以點火器點燃氫氣后,只會形成燃燒而不會產(chǎn)生爆燃或爆炸。在失水事故或嚴(yán)重事故中水蒸氣是和氫氣一起釋放的,水蒸氣對氫氣燃燒時能量的傳遞有惰化影響,從而降低氫氣燃燒的范圍。混合氣體中的水蒸氣濃度越高,點火引起的燃燒過程越溫和,壓力負(fù)荷越低。當(dāng)水蒸氣冷凝后,被水蒸氣惰化的混合氣體在適當(dāng)?shù)膲毫ο驴梢岳^續(xù)可靠的點燃,從而達到消除安全殼內(nèi)氫氣的目的[1]。由于氫氣點火器有可靠性高、安裝簡單、檢修便捷、經(jīng)濟性高等特點被廣泛應(yīng)用。氫氣點火器目前主要有火花塞型、電擊發(fā)型、螺旋線圈型、催化反應(yīng)型。

1.2催化復(fù)合器功能及特點催化復(fù)合器是利用催化劑使氫氣和氧氣在濃度低于可燃閾值的時候發(fā)生化合反應(yīng)，反應(yīng)所產(chǎn)生的熱量用于在催化劑表面產(chǎn)生自然對流，從而使反應(yīng)能夠持續(xù)。控制安全殼內(nèi)整體和局部空間中氫氣體積濃度小于4%。在超設(shè)計基準(zhǔn)事故下，控制100%燃料包殼與冷卻劑反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣在安全殼內(nèi)均勻分布的體積濃度不超過10%。催化復(fù)合器有自動啟動，不需電源和操作、低溫運行，能有效清除惰化后氫氣等特點。

2AP1000氫氣控制系統(tǒng)概述及安全性分析

2.1系統(tǒng)組成安全殼氫氣控制系統(tǒng)（VLS）包括三個子系統(tǒng)：氫氣濃度監(jiān)測子系統(tǒng)、氫氣復(fù)合子系統(tǒng)和氫氣點火子系統(tǒng)，這些系統(tǒng)用于監(jiān)測、控制安全殼內(nèi)大氣中的氫氣濃度。

2.2系統(tǒng)描述

2.2.1氫氣濃度監(jiān)測子系統(tǒng)氫氣濃度監(jiān)測子系統(tǒng)提供聯(lián)系的安全殼空氣中氫氣濃度監(jiān)測和顯示。氫氣濃度監(jiān)測為事故后監(jiān)測和事故后緩解操作的運行評估提供輸入信號。包括3個氫氣濃度探測器，探測器及其相關(guān)儀表分布在安全殼穹頂處監(jiān)測整體氫氣濃度，監(jiān)測氫氣濃度范圍為0%～20%。氫氣濃度監(jiān)測器由非1E級電源盒UPS系統(tǒng)供電。主控室可連續(xù)顯示氫氣濃度，并提供高氫濃度報警。該傳感器在10s內(nèi)就能探測到氫氣濃度變化量的90%。3.2.2氫氣復(fù)合子系統(tǒng)氫氣復(fù)合子系統(tǒng)適用于失水事故（LOCA）時較慢的氫氣產(chǎn)生速率，即少于1%的燃料鋯包殼與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。該系統(tǒng)由兩臺安全相關(guān)的PAR組成。PARs安裝在安全殼內(nèi)高于操作平臺區(qū)域，標(biāo)高分別為162英尺（118.898m）和166英尺（120.117m），距離安全殼均為13英尺（3.962m）,布置點位于安全殼均勻混合區(qū)域。PAR非常簡單，并且是非能動的，它沒有運動部件，也不需要電源或者其他支持系統(tǒng)，當(dāng)存在反應(yīng)物（氫氣）時自動啟動。PARs可使氫氣與氧氣復(fù)合。復(fù)合過程發(fā)生在事故早期階段氫氣積累前。PARs可以在很大范圍內(nèi)的環(huán)境溫度、氣體濃度和蒸汽壓力下正常工作。PARs在發(fā)生設(shè)計基準(zhǔn)事故后，能維持安全殼內(nèi)較低的氫氣濃度。對于嚴(yán)重事故，PARs消除氫氣功能能，為氫氣點火器提供縱深防御能力。

2.2.3氫氣點火子系統(tǒng)氫氣點火子系統(tǒng)由布置在安全殼內(nèi)各處的66個氫氣點火器組成，點火器用于低概率嚴(yán)重事故，即100%燃料包殼與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣。點火子系統(tǒng)為非1E級。點火器的覆蓋范圍、分布和電源供給均使得整個安全殼內(nèi)和單個隔間內(nèi)喪失點火器保護的可能性最小。點火器分成由不同電源供應(yīng)的兩組。點火器的布置原則是在每個隔間或覆蓋區(qū)域內(nèi)每組電源至少有一個點火器。氫氣點火子系統(tǒng)在較低氫氣濃度燃燒（爆燃）氫氣，控制在發(fā)生嚴(yán)重事故和堆芯融化時氫氣的快速釋放，防止氫氣濃度達到可能發(fā)生爆炸的限值。氫氣點火子系統(tǒng)用來應(yīng)對快速產(chǎn)生大量氫氣的超基準(zhǔn)事故，此時氫氣濃度超過氫氣復(fù)合器的工作能力。氫氣點火子系統(tǒng)沒有自動啟動功能，電廠控制系統(tǒng)（PLS）和多樣化驅(qū)動系統(tǒng)（DAS）對氫氣點火器進行控制和啟動，點火器點燃氫氣保證安全殼濃度低于10%限制。

2.3安全性分析AP1000安全殼結(jié)構(gòu)平臺間隔都是大開放空間，并且相互之間的通道相對較大，可以促進平臺以下區(qū)域內(nèi)氣體混合。平臺下所有隔間的頂部都有開口，同時安全殼大氣通過非能動安全殼冷卻引起安全殼內(nèi)空氣再循環(huán)流動，從而消除出現(xiàn)高濃度氫氣區(qū)域，使氫氣充分混合，降低濃度，避免因局部氫氣濃度過高發(fā)生的爆炸。氫氣控制系統(tǒng)的設(shè)計符合10CFR氫氣控制和風(fēng)險分析規(guī)定，具體內(nèi)容如下。(1）假定100%活性區(qū)燃料包殼金屬-水反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣在安全殼內(nèi)均勻分布時的濃度低于10%。(2）若安全殼不是依賴于惰化來控制氫氣，那么安全殼應(yīng)有足夠的自由容積以保證相當(dāng)于75%活性區(qū)燃料包殼氧化所產(chǎn)生的氫氣均勻分布，且在安全殼大氣干燥條件下的濃度不超過13%。(3）安全裕度基準(zhǔn)要求。設(shè)計的安全殼能承受失水事故(LOCA)加75%活性區(qū)燃料包殼金屬-水反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣全部燃燒的聯(lián)合載荷。設(shè)計基準(zhǔn)事故，非能動氫氣復(fù)合器可以防止安全殼平均體積濃度超過4%。該限制消除了可燃狀態(tài)的可能性。嚴(yán)重事故氫氣控制通過分散式氫氣點火子系統(tǒng)的運行，限制安全殼內(nèi)氫氣濃度[2]。點火促使氫氣濃度在可燃限值和10%體積濃度之間的爆燃，從而防止發(fā)生氫氣爆炸。非能動氫氣復(fù)合器加氫氣點火器設(shè)計是目前最優(yōu)的氫氣控制方式，可以在設(shè)計基準(zhǔn)事故或嚴(yán)重事故情況下有效控制氫氣，點火器在嚴(yán)重事故下氫氣快速釋放達到可燃閾值時，讓氫氣充分燃燒，降低氫氣濃度。氫氣復(fù)合器在設(shè)計基準(zhǔn)時將氫氣濃度保證在4%以下，低于可燃閾值。在嚴(yán)重事故中后期，采取氫氣復(fù)合器可以在低于氫氣可燃濃度，或者氫氣濃度被水蒸汽惰化的情況下持續(xù)有效地消除氫氣。

3結(jié)論

AP1000氫氣控制系統(tǒng)對安全殼內(nèi)氫氣濃度能夠有效監(jiān)測。氫氣復(fù)合子系統(tǒng)在正常運行、設(shè)計基準(zhǔn)事故工況下能夠有效控制安全殼氫氣濃度。氫氣點火子系統(tǒng)在嚴(yán)重事故工況下快速清除達到可燃閾值的氫氣，同時氫氣復(fù)合子系統(tǒng)持續(xù)運行，有效控制氫氣濃度。綜上，AP1000氫氣控制系統(tǒng)具有非常高的安全性和可靠性，可以有效控制事故情況下安全殼內(nèi)大氣的氫氣濃度，防止發(fā)生氫氣燃燒爆炸，為安全殼的完整性提供保證。

作者：張秉卓 單位：山東核電有限公司