一种核电厂高能管道破裂水淹风险评估方法及计算装置与流程

本发明属于核电领域，具体涉及一种核电厂高能管道破裂水淹风险评估方法及计算装置。

背景技术：

1、核电设备内存在大量高能管道，这些管道属于高能系统的一部分或管道自身在正常运行状态下内部就具有较高的温度或压力。一旦发生事故，高能管道存在破裂风险成为核电厂内部水淹事故的诱因之一。而目前，常规的核电厂内部水淹风险的计算方法采用美国电力科学研究院(epri)推荐的内部水淹概率安全评价导则(guidelines forperformance of internal flooding probabilistic risk assessment)，该方法只能针对普通水淹事故进行评估，而高能管道破裂造成的管道甩击、喷射流冲击、隔间增压等二次效应的危害并未得到体现，这导致了目前对核电厂内部水淹风险的模拟计算与工程实际存在偏差，为核电厂安全评估的准确性带来隐患。因此，提供一种核电厂高能管道破裂水淹风险评估方法，对于提高核电厂安全管理水平具有积极意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种核电厂高能管道破裂水淹风险评估方法，提高核电厂水淹事故概率计算的准确性。本发明还提供一种计算装置。

2、根据本发明一个方面的实施例，提供一种核电厂高能管道破裂水淹风险评估方法，该方法包括以下步骤：提供核电厂所有高能管道的初始信息，所述初始信息包括空间分布信息、管道压力、管道长度、流量和防护条件，提供核电厂内目标ssc的位置信息和环境耐受信息，其中ssc指构筑物、系统和设备；根据所述初始信息，分析各所述高能管道破裂的影响效应及所述影响效应对所述目标ssc的影响；根据所述影响效应对所述目标ssc的影响，确定不同所述高能管道破裂引起的始发事件；建立核电厂内部水淹概率安全评价模型，将不同所述高能管道破裂引起的始发事件代入所述核电厂内部水淹概率安全评价模型，并提供各所述始发事件的频率，计算得到高能管道破裂水淹事故导致的堆芯损伤频率。

3、通过该方法能够把高能管道破裂导致的二次事件纳入概率安全评价，克服常规概率安全评价方法对高能管道破裂后果评价不全面、不保守的不足，从而提高核电厂安全管理水平。

4、进一步地，在部分实施例中，所述影响效应包括管道甩击影响效应、喷射流冲击影响效应、流体泄压瞬态影响效应、隔室增压影响效应、环境条件恶化影响效应和水淹影响效应中的一种或多种组合。

5、进一步地，在部分实施例中，所述甩击影响效应包括所述高能管道破裂发生甩击导致的关联管道破裂，所述关联管道包括未设置防甩件的所述高能管道甩击范围内的管道；其中，所述关联管道破裂包括环向/纵向管道破裂和贯穿裂纹，所述环向/纵向管道破裂发生在管径小于发生破裂的所述高能管道的所述关联管道，所述贯穿裂纹发生在管径不小于发生破裂的所述高能管道的所述关联管道。

6、进一步地，在部分实施例中，所述环向/纵向管道破裂的破口流通面积为πd12/4，其中d1为管道内径；所述贯穿裂纹的破口流通面积为d1t/4，其中d1为管道内径，t为管壁厚度。

7、进一步地，在部分实施例中，所述喷射流冲击影响效应的评价方法为：根据所述高能管道的初始信息，确定所述高能管道出现破口时产生的喷射流空间分布，满足d≤10d的所述目标ssc判定为失效，满足d>10d的所述目标ssc判定为未失效，其中d为喷射流空间分布范围内的所述目标ssc与所述高能管道的破口距离，d为所述高能管道直径。

8、进一步地，在部分实施例中，所述隔室增压影响效应和所述环境条件恶化影响效应的评价方法为：根据所述高能管道的初始信息，确定所述高能管道出现破口时对所述高能管道所在隔室的压力与环境条件变化，并根据所述高能管道所在隔室内所述目标ssc的环境耐受信息确定所述目标ssc是否发生失效，所述环境条件包括温度、湿度、核辐射等中的一种或多种组合。

9、进一步地，在部分实施例中，所述水淹影响效应的评价中，所述高能管道破裂的破口流量w＝2cdabrgc，其中w为质量流量，cd为排放系数，abr为破口面积，gc为临界质量流速；中能管道破裂的体积流量qi＝ac(2δpg/kρ)0.5，其中qi为体积流量，ac＝dit/4，t为管壁厚度，di为管道内径，g为给定的计算系数，δp为管道内外的压差，k为损失系数，ρ为管道内流体密度。在本领域中，容纳流体的管道包括高能管道与中能管道两类，非高能管道均为中能管道。

10、进一步地，在部分实施例中，在系统i中，所述高能管道破裂水淹的事件频率ie＝pi×si，其中pi为高能管道破裂频率，si为系统i的水淹源项；pi计算方法为：当所述高能管道的管径≤0.254m，pi＝2.5×10-5次/堆年m；当所述高能管道的管径>0.254m，pi＝1.23×10-5次/堆年m；si为根据所述高能管道长度、焊缝数目、管道节数中的一项或多项确定的计算单元数量。

11、进一步地，在部分实施例中，所述存储器存储有计算程序，当所述计算程序被所述处理器执行时能够实施前述任一实施例中所提供的核电厂高能管道破裂水淹风险评估方法。

技术特征：

1.一种核电厂高能管道破裂水淹风险评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的核电厂高能管道破裂水淹风险评估方法，其特征在于，所述影响效应包括管道甩击影响效应、喷射流冲击影响效应、流体泄压瞬态影响效应、隔室增压影响效应、环境条件恶化影响效应和水淹影响效应中的一种或多种组合。

3.根据权利要求2所述的核电厂高能管道破裂水淹风险评估方法，其特征在于，所述管道甩击影响效应包括所述高能管道破裂发生甩击导致的关联管道破裂，所述关联管道包括未设置防甩件的所述高能管道甩击范围内的管道；其中，所述关联管道破裂包括环向/纵向管道破裂和贯穿裂纹，所述环向/纵向管道破裂发生在管径小于发生破裂的所述高能管道的所述关联管道，所述贯穿裂纹发生在管径不小于发生破裂的所述高能管道的所述关联管道。

4.根据权利要求3所述的核电厂高能管道破裂水淹风险评估方法，其特征在于，所述环向/纵向管道破裂的破口流通面积为πd12/4，其中d1为管道内径；所述贯穿裂纹的破口流通面积为d1t/4，其中d1为管道内径，t为管壁厚度。

5.根据权利要求2所述的核电厂高能管道破裂水淹风险评估方法，其特征在于，所述喷射流冲击影响效应的评价方法为：根据所述高能管道的初始信息，确定所述高能管道出现破口时产生的喷射流空间分布，满足d≤10d的所述目标ssc判定为失效，满足d>10d的所述目标ssc判定为未失效，其中d为喷射流空间分布范围内的所述目标ssc与所述高能管道的破口距离，d为所述高能管道直径。

6.根据权利要求2所述的核电厂高能管道破裂水淹风险评估方法，其特征在于，所述隔室增压影响效应和所述环境条件恶化影响效应的评价方法为：根据所述高能管道的初始信息，确定所述高能管道出现破口时对所述高能管道所在隔室的压力与环境条件变化，并根据所述高能管道所在隔室内所述目标ssc的环境耐受信息确定所述目标ssc是否发生失效，所述环境条件包括温度、湿度、环境气氛、放射性核素中的一种或多种组合。

7.根据权利要求2所述的核电厂高能管道破裂水淹风险评估方法，其特征在于，所述水淹影响效应的评价中，所述高能管道破裂的破口流量w＝2cdabrgc，其中w为质量流量，cd为排放系数，abr为破口面积，gc为临界质量流速；中能管道破裂的体积流量qi＝ac(2δpg/kρ)0.5，其中qi为体积流量，ac＝dit/4，t为管壁厚度，di为管道内径，g为给定的计算系数，δp为管道压力，k为损失系数，ρ为管道内流体密度。

8.根据权利要求1至7中任一所述的核电厂高能管道破裂水淹风险评估方法，其特征在于，在系统i中，所述高能管道破裂水淹的事件频率ie＝pi×si，其中pi为高能管道破裂频率，si为系统i的水淹源项；pi计算方法为：当所述高能管道的管径≤0.254m，pi＝2.5×10-5次/堆年m；当所述高能管道的管径>0.254m，pi＝1.23×10-5次/堆年m；si为根据所述高能管道长度、焊缝数目、管道节数中的一项或多项确定的计算单元数量。

9.一种计算装置，包括存储器与处理器，其特征在于，所述存储器存储有计算程序，当所述计算程序被所述处理器执行时能够实施如权利要求1至8中任一所述的核电厂高能管道破裂水淹风险评估方法。

技术总结
一种核电厂高能管道破裂水淹风险评估方法，包括以下步骤：提供核电厂内高能管道和目标SSC的初始信息，确定不同高能管道破裂导致的二次事件影响效应对目标SSC的影响，进而确定不同高能管道破裂导致的始发事件，建立核电厂内部水淹概率安全评价模型，将高能管道破裂的一次事件及二次事件作为初始条件代入，根据事件频率计算得到堆芯损伤频率。该方法通过对高能管道破裂造成的二次事件进行评估，提高了核电厂概率安全评价的准确度。本发明还提供一种计算装置。

技术研发人员：杨英豪,李肇华,喻章程,徐晓燕,林舒涵,熊巧玲
受保护的技术使用者：上海核工程研究设计院股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27