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4.8蒸汽管道破裂事故事故定义及起因定义指蒸汽回路的一根管道(主管道或管嘴)出现破裂所产生的事故，或蒸汽回路的一个阀门(安全阀门、排放阀或旁路阀)意外被打开所导致的事故,都称蒸汽管道破裂事故。“破口”和“破裂”对管道破裂和阀门“打开”都适用。起因(1)阀门意外打开：二回路上的一个阀门意外打开可能是由于调节系统的误动作，机械故障或运行人员误操作所造成的。(2)管道破裂：过大的机械应力和热应力；制造缺陷；内部飞射物；地震事故分类及准则II类（中等频率事件）事故：在蒸汽管道破裂事故中，其破口的尺寸小于二回路的一个阀门打开所构成的破口。III类（稀有事故）事故：在蒸汽管道破裂事故中，破口的尺寸大于二回路的一个阀门打开所构成的破口，且无法将蒸汽管道自动隔离。IV类（极限事故）事故：在蒸汽管道破裂事故中，比II类和III类事故更严重的事故。对于破口最大的II类事故，反应堆不应回到临界状态；对于破口最大的IV类事故，烧毁比DNBR也要大于1.3。以上准则比II和IV类事故常用准则限制性更强。破裂的部位蒸汽发生器与安全壳之间；位于蒸汽隔离阀下游的支架与蒸汽联箱之间；蒸汽联箱上或联箱与汽轮机之间：该类情况下，蒸汽破裂对称影响三台蒸汽发生器，其它两类上述情况，是不对称影响三台蒸汽发生器。不考虑安全壳与支架之间会发生破裂事故，这是由于建筑布局上采取了措施，使这段管道有很高的可靠性。4.8蒸汽管道破裂事故RTV(5)•相应措施：为了保护蒸汽管道，尤其是要防止在它们当中出现几处破裂，已经采取了一定数量的预防措施（防冲击装置和自锁装置等）。事故后果(1)从5个方面影响到核电站的安全蒸汽管道破裂增加了蒸汽发生器从反应堆冷却剂中取走的热量，从而引起一回路冷却剂的温度和压力降低。紧急停堆后，由于一回路冷却剂的温度迅速降低，就减少了添加到反应堆内的负反应裕度。若慢化剂的负反应的温度系数很大，特别是当一根负反应性很大的棒卡在堆外，即使其余全部棒束都插在堆内，则反应堆有重返临界的并有升功率的危险。这也是反应性引入事故的一类原因。卡棒周围也有被烧毁的危险。如果管道破口侧在安全壳内，大量蒸汽的排放会使安全壳升温超压。事故后果(2)从5个方面影响到核电站的安全如果事故前蒸汽发生器的传热管有破损，一回路水会向二回路泄漏，裂变产物有可能施放到堆外的环境中去。对压力容器产生冷冲击。此外，一回路在低温下重新增加压力会产生“脆性”破裂的潜在危险。而且，二回路突然降压将影响蒸汽发生器内部（二次侧）部件的性能和造成传热管束的破裂（RTGV）。事故过程(1)当蒸汽管道破裂，释放阀或安全阀误动作，所产生的蒸汽大于破口当量直径15cm以上的漏量时，事故大体分两阶段描述：第一阶段：蒸汽管道破裂、释放阀或安全阀误动作初始阶段；第二阶段:在停堆停机之后，在隔离破裂蒸汽管道之前。事故过程(2)事故过程(2)事故预防目标及保护方法预防目标制止二回路蒸汽的大量流失防止一回路冷却剂温度急剧下降维持反应堆次临界度，确保最小烧毁比大于1.3设计阶段保护方法目标：限制蒸汽管道破裂事故所造成的后果及危险。措施：流量限制器、“保护段”、防冲击装置、自锁装置等。流量限制器：安置在蒸汽发生器的出口处，并属于蒸汽发生器的一部分。不管破口出现在什么部位，它可以把事故的影响限制为相当于直径406mm（每个蒸汽发生器）破口泄漏流量。保护方法设计阶段保护方法目标：限制蒸汽管道破裂事故所造成的后果及危险。措施：流量限制器、“保护段”、防冲击装置、自锁装置等。保护段：设置蒸汽隔离阀可以避免3个蒸汽发生器同时排空。然而，如果一个阀体破裂，或靠近隔离阀的蒸汽管道破裂，将不可能确保隔离阀的操作。所以，将不得不考虑两个隔离阀同时发生故障（一个是由该事故造成的；另外是根据运用单一故障准则得到的）。为了以很高的可靠性不发生此类情况，根据与“保护段”有关的制造要求来设计和建造安全壳与隔离阀下游支架之间的这段管道。蒸汽发生器顶部蒸汽出口接管内装有一只由因科镍600制成的流量限制器，其作用是当蒸汽管道破裂时限制蒸汽流量，以防止一回路过冷造成反应堆重新临界及减轻对安全壳产生的压力。保护方法设计阶段保护方法U型管隔板：设计蒸汽发生器的U型管隔板是为了避免蒸汽管道破裂破裂事故引起的蒸汽发生器管子破裂（RTGV）。自动保护方法目的如果反应堆在功率状态，将反应堆停闭；避免堆芯重返临界，或至少是限制其后果和持续期限；限制一回路过冷；限制安全壳内温度和压力的上升（在蒸汽管道破裂事故出现在安全壳内时）。具体方式:紧急停堆；安全注入；正常给水系统隔离和辅助给水系统启动；蒸汽管道隔离；安全壳喷淋系统EAS的投入。自动保护方法安全注入目的：为了限制启动蒸汽管道大破口所造成的后果，需要向堆芯引入大量负的反应性。安全注射系统向堆芯紧急注入21000ug/g的浓硼酸溶液，在高浓硼酸水到达前，堆芯可能已到临界，但到达后即可降为次临界。因此，需要设计和配备高浓度硼酸注入箱。设置超前蒸汽压力低限阈值目的：是为了预防蒸汽管道破裂的需要，特别是进行超前滞后数值计算是为了可以在5秒种内得到这个事故信号。蒸汽管道隔离目的：根据蒸汽管道隔离信号，迅速关闭隔离阀，防止蒸汽管道内蒸汽的大量流失。此外，安装在蒸汽发生器出口处的小于管道直径的管嘴，可限制所在管道在发生破裂时最大蒸汽的排放量。触发信号紧急停堆所依据的信号：一回路压力低；中子通量密度高；中子通量密度上升快；超功率△T；超温△T；安全注入信号；蒸汽发生器水位高；蒸汽发生器水位极低；蒸汽发生器水位低，同时给水流量-蒸汽流量不平衡。安全注入所依据的信号：一回路压力极低；蒸汽管道之间压差大；蒸汽流量大，同时出现一回路平均温度极低；安全壳压力高（第二阈值）；蒸汽流量大，同时出现超前蒸汽压力低。正常给水系统隔离和辅助给水系统启动当出现安全注入信号或蒸汽发生器水位极高时，其正常给水系统中断运行，其二次侧给水被停止可防止继续带走一回路热量。根据安全注入信号或蒸汽发生器水位极低信号或根据正常给水汽动泵出现故障，启动两台辅助给水电动泵。还可能由两个蒸汽发生器水位极低信号启动辅助给水汽动泵；值得注意的是，启动辅助给水汽动泵和辅助给水电动泵不用同一个信启动号是为了针对蒸汽管道事故破裂的要求考虑的。实际上，如果出现蒸汽管道事故破裂事故，更可取的作法是限制向蒸汽发生器注入水量，从而，如果可能的话，避免启动辅助给水汽动泵（TPS）。手动保护为了限制一回路的过冷度，如果可能的话，运行人员应隔离破口，并且还应隔离受影响的蒸汽发生器的给水管路。为了将反应堆维持在次临界状态，运行人员还要进行加硼操作。最后还要限制一回路升压。触发信号蒸汽管道隔离所依据信号：蒸汽流量高，同时出现一回路平均温度极低；蒸汽流量高，同时出现超前蒸汽压力低；安全壳内压力极高（第3阀值），或蒸汽压力极低。蒸汽管道隔离的安全壳内压力极高的信号阀值目的：是针对安全壳内发生的蒸汽管道破裂事故而设计的。确定这个量是为了在破口尺寸较大的情况下，保证蒸汽流量高同时超前蒸汽压力低所产生的蒸汽隔离操作信号的冗余度。根据在这个情况下对安全壳的压力所进行的计算，将这个阀值确定为0.19MPa。安全壳喷林系统（ESA)的投入：由安全壳压力，“极极高”的信号启动安全壳喷淋系统（第四阈值）。事故瞬变在热态零功率、有外电源、冷却剂满流量、安全壳外蒸汽管道断裂时，下图为冷却剂系统过渡过程。事故瞬变在热态零功率、有外电源、冷却剂满流量、安全壳外蒸汽管道断裂时，下图为堆内热流密度和反应性变化曲线。结果与讨论反应堆停闭后，由于二回路蒸汽大量流失，冷却剂温度不断下降，慢化剂负温度效应逐步减弱，次临界也逐步减少，大约29s重返临界。结果与讨论在事故大约45s后20000ug/g的浓硼酸溶液才达到冷却剂环路。45s的延迟时间包括：接受和发出停堆信号4s；打开安全注射管道阀门10s；消除安全注射管道中留有的2000ug/g硼水31s；20000ug/g的浓硼酸溶液在环路中与一次回路系统冷却剂混合后再进入堆芯，混合后的硼水浓度与安全注射系统流量和冷却剂系统流量有关。结果与讨论事故发生后，由于截止阀门能在几秒种内快速关闭，使蒸汽从破口的排放量急剧下降；瞬变中，堆芯功率的峰值热流密度约为额定值的7.2%。