论文摘要
目前在试验堆建造堆内试验回路，用于核燃料和核材料性能试验，是国际上较常见的方法。由于堆内试验回路的安全与试验堆的安全联系紧密，试验回路发生事故将直接影响试验燃料元件的安全，甚至危及试验堆的安全，因此堆内试验回路的设计、建造都必须经过严格的安全审查，其中试验回路的事故分析是安全审查的重要内容之一。核燃料和材料试验研究是即将建成的中国先进研究堆（CARR）的重要应用之一，因此在现在的CARR应用平台建设规划中，将建立一个高温高压试验回路，模拟压水堆燃料元件运行条件（例如燃料棒线功率、冷却剂压力、流速、温度和水化学等），用于今后的压水堆燃料和材料堆内试验研究。本文配合正在进行的CARR高温高压试验回路的设计，建立了试验回路的RELAP5程序分析模型，并采用秦山核电厂3×3-2堆内试验作为应用实例，分析了几个典型设计基准事故，包括小破口失水、失流以及失压事故。重点分析了试验回路热工水力响应，研究了专设安全设施在事故工况下的有效性，讨论了导致试验燃料元件烧毁的可能性。这些分析结果将为试验回路设计提供事故分析依据，为试验回路安全分析报告提供基本素材和数据。高温高压回路的典型事故分析结果表明：1)CARR高温高压试验回路的主循环泵卡轴事故分析表明，事故过程中DNBR>1.3。2)CARR高温高压试验回路在发生等效直径为10mm的冷端破口事故时，安注系统自动投入，特别是低压安注系统使燃料元件长期冷却。在对试验回路作破口尺寸敏感性分析发现：事故后果与事故进程中试验燃料元件裸露时间联系紧密。试验回路的破口位置敏感性分析表明：在破口尺寸相同的情况下，冷端破口失水事故的事故后果更严重一些。研究表明所有工况的元件包壳温度都远小于1477K（1204℃），试验燃料元件是安全的。3)CARR高温高压试验回路在发生失压事故时，试验回路安注系统可以确保试验回路以及试验燃料元件的安全。