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加速器驱动次临界系统(ADS)由加速器、散列靶和次临界堆三部分构成,是一种理想的核废料嬗变装置,能够将长寿命核素嬗变为短寿命核素或稳定核素,对于核能可持续发展具有重要作用。铅基冷却反应堆由于具有良好的中子学性能、热工水力学性能和安全特性,被列为ADS反应堆的主要候选堆型。目前国内外尚未有建成的加速器驱动铅铋冷却反应堆,因而有必要对其安全性进行分析研究。
概率安全评价(PSA)是一种重要的反应堆安全分析方法,对反应堆的设计、运行具有指导作用。始发事件的选取是对反应堆实施概率安全评价的起点和基础。ADS系统由于先进的设计特征、复杂的系统构成及缺乏工程和运行经验,其始发事件的确定具有一定的难度。
本文主要的研究工作如下:
首先,基于中国铅基研究反应堆(CLEAR-Ⅰ)设计方案,通过大量调研对ADS系统安全特性进行定性分析,发现系统具有堆芯次临界、主回路冷却剂非能动自然循环等安全特性,并指出在始发事件选取过程中需要考虑靶热量的移出、铅铋腐蚀性等影响因素,为下一步始发事件的选取提供了理论支持。
其次,在ADS系统安全特性分析的基础上,根据CLEAR-Ⅰ设计特征,采用主逻辑图法(MLD)推导其始发事件,以堆芯损伤作为顶事件,经过逐层推导,并参考其他先进研究堆相关经验,得到6类56个始发事件,为后续PSA分析奠定了基础,也为确定论安全分析的开展提供了重要依据。
最后,以CLEAR-Ⅰ非能动余热排出系统可靠性作为切入点,研究反应堆非能动安全特性。在充分调研非能动安全系统可靠性分析方法的基础上,针对CLEAR-Ⅰ反应堆容器空气冷却系统(RVACS)工作原理建立简化的方程模型,再进行不确定性传递计算。计算结果表明90%置信区间内主容器壁面温度满足可靠性准则,从而说明CLEAR-Ⅰ非能动余热排出系统RVACS具有较大的安全裕量。