金属层在下，氧化层在上，计算结束；
如果金属层密度小，熔池最终结构为两层:金属层在上，氧化层在下，计算结束。
[0020]步骤四:由于堆芯熔融物中金属含量相对较少，金属层较薄，随着熔融时间的增加，熔融物往下迀移，再进入下封头熔池内的熔融物对之前的熔池结构产生影响。因此，在熔融物将堆芯下支撑板淹没时，需要重新计算熔池内所有熔融物成分，得出计算结果后，判断其成分是否在(U-Zr-O-Fe)系统相图中可混溶范围之内，如果在可混溶范围内，则熔融物均匀分布，如果不在，则出现分层:
如均匀分布，则判断熔池结构为均匀分布，计算结束；
如分层分布，将各层中熔融物密度进行比较:
如果金属层密度较大，熔池最终结构为两层:金属层在下，氧化层在上，计算结束； 如果金属层密度较小，熔池最终结构为两层:金属层在上，氧化层在下，计算结束。
[0021]步骤五:上层氧化层由于堆芯熔融物中氧化相含量相对较多导致其厚度较大，再进入下封头熔池内的熔融物对之前的熔池结构不产生影响。因此，在堆芯熔融物完全迀移到下封头后，下层金属层成分保持不变，待上层氧化层与再进入熔池内的熔融物混合后计算混合物各组分质量，判断混合物各组分是否在U-Zr-O-Fe系统相图中可混溶范围之内，如果在可混溶范围内，则混合物均匀分布，如不在，则混合物出现分层如均匀分布，计算混合物密度，与保持不变的金属层密度进行比较:
如均匀分布，计算其密度，与之前金属层密度进行比较:
如果金属层密度较大，熔池最终结构为两层:金属层在下，氧化层在上，计算结束； 如果金属层密度较小，熔池最终结构为两层:金属层在上，氧化层在下，计算结束。
[0022]如分层分布则进入步骤六；
步骤六:根据各层熔融物成分密度进行比较:
如果比较结果为分层中金属层在上，氧化层在下，熔池最终结构为三层:从上到下分布为金属层-氧化层-金属层，计算结束；
如果比较结果为分层中金属层在下，氧化层在上，进入步骤七； 步骤七:氧化层成分保持不变，并计算其密度，待混合物中金属层与步骤五中下层金属层混合后，计算混合后金属层密度，并与混合物中氧化层密度进行比较:
如果金属层密度大，熔池最终结构为两层:金属层在下，氧化层在上，计算结束；
如果金属层密度小，熔池最终结构为两层:金属层在上，氧化层在下，计算结束。
[0023]实施例二
由于在熔融物向下封头的迀移方式为侧面迀移时，其熔融物是通过压力容器侧面向下封头迀移，使得下封头内熔融物水平面逐渐上升，慢慢接近堆芯下支撑板下表面，随着熔融物的积累，逐渐将下支撑板淹没并将其溶解。在这个过程中熔融物的情况变化比较复杂，尤其是Fe的含量变化差别很大，需要在整个阶段中对熔融物进行多次计算和判断，才能最准确得出熔池结构，并准确判断下封头失效的风险。
[0024]而当熔融物的迀移方式为垂直迀移时，是大量的熔融物现在堆芯支撑板上聚集，慢慢将其熔化后一起掉入下封头，之前虽有少量熔融物是通过下支撑板上贯穿件或熔穿小孔进入下封头，但都不足以导致下封头的失效，因此不需要对熔池结构进行判断，只有下支撑板被熔融物完全溶解时，上部聚集的大量熔融物一起掉入下封头内，这时才可能对下封头的有效性造成威胁，此时才需要对熔池结构进行判断和分析。
[0025]在本计算方法中，同样假设堆芯熔融物为液态，且堆芯无水。
[0026]反应堆严重事故压力容器下封头内熔池结构计算方法，当熔融物以垂直迀移方式向下封头迀移时，包括以下步骤:
步骤一:熔融物在堆芯下支撑板上积累，并将其逐渐溶解，当最终下支撑板坍塌进下封头形成熔池时，利用“严重事故计算程序”计算熔融物的成分和质量，进入步骤二:
步骤二:根据计算结果判断熔融物成分点是否在系统相图可混溶范围之内，如果在，则熔融物为均匀分布；如果不在，则进入步骤三；
步骤三:将各层中熔融物密度进行比较:
如果比较结果为金属层密度小，则分层中金属层在上，氧化层在下，熔池最终结构为上层为金属层，下层为氧化层，计算结束；
如果比较结果为金属层密度大，则分层中金属层在下，氧化层在上，熔池最终结构为上层为氧化层，下层为金属层，计算结束。
[0027]本发明所提供的方法，与现有的将熔池结构简单分层的方法相比，区分了堆芯熔融物在不同的迀移方式下的不同计算方法，并在计算过程中充分考虑了成分之间的相互作用，更加准确地判断出熔池结构，从而更为准确地评价严重事故情况下熔融物堆内滞留措施的有效性。
【主权项】
1.反应堆严重事故压力容器下封头内熔池结构计算方法，其特征在于，包括如下步骤:计算下封头堆芯熔融物各组分质量，将计算结果与成分系统相图中的可混溶范围比较，根据比较结果判断熔融物是否分层，如果熔融物出现分层，则比较各层中熔融物的密度得出熔融物的分层结果。2.如权利要求1所述的压力容器下封头内熔池结构计算方法，当熔融物以侧面迀移方式向下封头迀移时，其特征在于包括以下步骤: 步骤一:当熔融物上表面与堆芯下支撑板下表面接触时，计算出压力容器下封头内熔融物各成分UO2、ZrO2、Zr和Fe的质量，进入步骤二: 步骤二:根据计算结果判断熔融物成分是否在U-Zr-O-Fe系统相图中可混溶范围之内，如果在可混溶范围内，则熔融物均匀分布，如果不在，则出现分层: 如均匀分布，进入步骤三； 如分层分布，将各层中熔融物密度进行比较: 如果金属层密度小，熔融物分为两层:金属层在上，氧化层在下，进入步骤四； 如果金属层密度大，熔融物分为两层:金属层在下，氧化层在上，进入步骤五； 步骤三:待熔融物将堆芯下支撑板淹没时，计算此时压力容器下封头内各成分U02、ZrO2、Zr和Fe的质量: 根据计算结果判断熔融物成分是否在U-Zr-O-Fe系统相图中可混溶范围之内，如果在可混溶范围内，则熔融物均匀分布，如果不在，则出现分层: 如均匀分布，则判断熔池结构为熔融物均匀分布，计算结束； 如分层分布，将各层中熔融物密度进行比较: 如果金属层密度大，熔池最终结构为两层:金属层在下，氧化层在上，计算结束； 如果金属层密度小，熔池最终结构为两层:金属层在上，氧化层在下，计算结束； 步骤四:待熔融物将堆芯下支撑板淹没时，计算此时压力容器下封头内各成分U02、ZrO2、Zr和Fe的质量，判断其成分是否在U-Zr-O-Fe系统相图中可混溶范围之内，如果在可混溶范围内，则熔融物均匀分布，如果不在，则出现分层: 如均匀分布，则判断熔池结构为均匀分布，计算结束； 如分层分布，将各层中熔融物密度进行比较: 如果金属层密度大，熔池最终结构为两层:金属层在下，氧化层在上，计算结束； 如果金属层密度小，熔池最终结构为两层:金属层在上，氧化层在下，计算结束； 步骤五:在堆芯熔融物完全迀移到下封头后，下层金属层成分保持不变，待上层氧化层与再进入熔池内的熔融物混合后计算混合物各组分质量，判断混合物各组分是否在U-Zr-O-Fe系统相图中可混溶范围之内，如果在可混溶范围内，则混合物均匀分布，如不在，则混合物出现分层如均匀分布，计算混合物密度，与保持不变的金属层密度进行比较:如果金属层密度大，熔池最终结构为两层:金属层在下，氧化层在上，计算结束； 如果金属层密度小，熔池最终结构为两层:金属层在上，氧化层在下，计算结束； 如分层分布则进入步骤六； 步骤六:根据混合物各层熔融物成分密度进行比较: 如果比较结果为金属层密度小，则分层中金属层在上，氧化层在下，熔池最终结构为三层:从上到下分布为金属层-氧化层-金属层，计算结束； 如果比较结果为金属层密度大，则分层中金属层在下，氧化层在上，进入步骤七；步骤七:氧化层成分保持不变，并计算其密度，待混合物中金属层与步骤五中下层金属层混合后，计算混合后金属层密度，并与混合物中氧化层密度进行比较: 如果混合后金属层密度大，熔池最终结构为两层:金属层在下，氧化层在上，计算结束； 如果混合后金属层密度小，熔池最终结构为两层:金属层在上，氧化层在下，计算结束。3.如权利要求1所述的压力容器下封头内熔池结构计算方法，当熔融物以垂直迀移方式向下封头迀移时，其特征在于包括以下步骤: 步骤一:当下支撑板坍塌进下封头形成熔池时，计算出压力容器下封头内熔融物各成分UO2、ZrO2、Zr和Fe的质量，进入步骤二: 步骤二:根据U-Zr-O-Fe系统相图判断恪融物成分是否在U-Zr-O-Fe系统相图中可混溶范围之内，如果在可混溶范围内，则熔融物均匀分布，如果不在，则出现分层: 如均匀分布，计算结束； 如分层分布，进入步骤三； 步骤三:将各层中熔融物密度进行比较: 如果比较结果为金属层密度小，则分层中金属层在上，氧化层在下，熔池最终结构为上层为金属层，下层为氧化层，计算结束； 如果比较结果为金属层密度大，则分层中金属层在下，氧化层在上，熔池最终结构为上层为氧化层，下层为金属层，计算结束。4.如上述任一权利要求所述的压力容器下封头内熔池结构计算方法，其特征在于:熔融物为液态，且下封头无水。
【专利摘要】本发明公开了一种反应堆严重事故压力容器下封头内熔池结构计算方法，包括如下步骤：计算下封头堆芯熔融物各组分质量，将计算结果与成分系统相图中的可混溶范围比较，根据比较结果判断熔融物是否分层，如果熔融物出现分层，则比较各层中熔融物的密度得出熔融物的分层结果。本发明所提供的方法，与现有的将熔池结构简单分层的方法相比，区分了堆芯熔融物在不同的迁移方式下的不同计算方法，并在计算过程中充分考虑了成分之间的相互作用，更加准确地判断出熔池结构，从而更为准确地评价严重事故情况下熔融物堆内滞留措施的有效性。
【IPC分类】G06F19/00
【公开号】CN104992045
【申请号】CN201510276962
【发明人】刘丽莉, 余红星, 邓坚, 陈彬, 武铃珺, 张明, 张航
【申请人】中国核动力研究设计院
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年5月27日