核電廠系統 MAAP分析

報告人：王士珍

核能研究所 中華民國一百年六月二十日

簡報內容

福島事故解析 類似福島事故模擬分析 解決方案初步研究結果

福島事故解析 概況

長期喪失所有電源及餘熱移除能力，導致爐心熔損的嚴重事故 一號機為 BWR/3，二、三號機為 BWR/4(與核一同型 ) 事故過程

RCIC持續一段時間 建立低壓注水系統 執行圍阻體排氣功能 執行 RPV洩壓、RPV注水、圍阻體排氣 在 EOP階段，執行 RPV注水失敗，導致爐心熔損、氫爆

福島事故解析

有 SAMGHarden Vent2 DP替代注水DW 噴灑

Severe Accident Management Guideline (SAMG)

福島事故解析

BWR/4二、三號機與核一同型RCIC補水

福島事故解析

二號機狀況解析注水前先緊急洩壓(SRV open)

注水流量不足、水位未回升

排氣S/C、 DW壓力下降

3/14 23:00 RPV、 S/C、 DW壓力同步突增

S/C失效，之後在反應器廠房 S/C附近氫爆

三號機狀況解析數據不足注水前先洩壓注水流量不足、水位未回升

洩壓後 S/C 、 DW 、 RPV 壓力同步上升

排氣後 S/C 、 DW 、 RPV 壓力同步下降

反覆循環排氣後在反應器廠房發生氫爆

福島事故解析

福島事故解析二號機 三號機

RCIC失效RPV水位開始下降

3/14 13:25(70 hr 49 min after scram) ~0.55% RTP

3/13 05:10(38 hr 34 min after scram)~0.6% RTP

開始降壓 3/12 2:55 前由 7.1 MPaG 降到 5.6 MPaG (提前降壓時間充足 )

3/12 13:38 前由 7.1 MPaG 降到 4.0 MPaG (提前降壓時間充足 )

開始注海水 3/14 16:34 (時間充足 )注水流量不足

3/13 13:12 (時間充足 )注水流量不足

執行圍阻體排氣 排氣設定壓力為 0.8 MPaG、 2倍設計壓力 (0.4 MPaG)( 未考慮協助注水 )

排氣設定壓力為 0.8 MPaG、 2 倍設計壓力 (0.4 MPaG)( 未考慮協助注水 )

二、三號機有充裕的時間進行低壓注水及圍阻體排氣福島事故似可避免

福島事故解析

問題癥結 在 RPV注水後，爐心無法完全被水淹蓋

執行 RPV注水時，背壓太高，注水流量不足 (8.8 gpm)

未及時善用圍阻體排氣，無法有效注水，導致爐心熔損

EOP已不適用 圍阻體排氣無法避免 圍阻體排氣策略應以協助注水為優先考量 替代幫浦注水能力與 LPCI相距甚遠

福島事故解析

解決方案 提前緩慢執行 RPV洩壓策略，善用圍阻體排氣功能，使低壓幫浦能以最大的流量，注入 RPV，並使爐心完全被水淹蓋，避免爐心裸露

即使無法避免爐心裸露，也要盡量降低背壓，使爐心完全被水淹蓋

類似福島事故模擬分析

以核一廠為參考廠，山上生水池當作 RPV低壓注水，模擬福島核一廠二號機

T=0 發生全黑事故，喪失餘熱移除能力 70小時 RCIC跳脫 當水位降至 MSCRWL，執行緊急洩壓 圍阻體壓力維持在 0.368~0.528 MPa 之間 執行緊急洩壓前，將圍阻體壓力降至 0.4 MPa左右，再將圍阻體排氣系統全部關閉

當圍阻體壓力到達 0.76 MPa 時，假設抑壓池破了一個小孔， 30分鐘後破口變大

注水後維持 RPV水位在 TAF左右

類似福島事故模擬分析

事故序列

Time (min) Status Remark

0 Reactor scram/SBO

0 RCIC start

773(46355)

Torus water temperature > 100 C

13 hr

4200 RCIC stop 70 hr

4681(280869)

RPV emergency depressurization

RPV water level below MSCRWL 78 hr

4706(282339)

RPV injection RPV pressure drop below shutoff head of injection pump (78.4 hr)

4800(288031)

Core damage start 80 hr

4972(298305)

Containment pressure reach 0.76 MPa (fail)

83 hr

7200 Stop 120 hr

類似福島事故模擬分析

0 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120

T im e (hr.)

20

40

60

80

100

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Torus

類似福島事故模擬分析

0 12 24 36 48 60 72 84 96 108 120

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類似福島事故模擬分析

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解決方案初步研究結果

福島事故是否可以避免爐心裸露 ?二、三號機在事故初期都尚在 EOP的階段，並且有充裕的時間可以準備低壓注水與圍阻體排氣

在 RCIC可用時，執行 RPV洩壓，避免爐心裸露考量降低背壓之策略，以最大的注水流量注入 RPV，盡量避免爐心裸露，或盡量減少爐心損毀

使用核一廠作為參考廠，假設 RCIC可用 38小時 (如福島三號機 ) ，僅剩山上生水池可執行 RPV低壓注水，可使用乾井及溼井執行圍阻體排氣

解決方案初步研究結果

案例一 假設 RCIC可用 38小時 ( 如福島三號機 ) 維持圍阻體壓力在 2 倍設計壓力 ( 如福島 ) RCIC失效後執行緊急洩壓 ( 如福島二號機 ) 結果：導致爐心熔損

解決方案初步研究結果

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84

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)

解決方案初步研究結果

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84

T ime (hr.)

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解決方案初步研究結果

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解決方案初步研究結果

案例二 假設 RCIC可用 38小時 在 RCIC不可用前，預先開啟 SRV緩慢洩壓 開啟圍阻體排氣閥，降低背壓，協助 RPV注水 結果：避免爐心裸露

解決方案初步研究結果

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解決方案初步研究結果

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解決方案初步研究結果

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R C IC tripped

敬請指教