Kết quả thực hiện đề tài cấp Bộ “Nghiên cứu đánh giá an toàn lò phản ứng VVER-1200/V491 trong sự cố mất nước làm mát kết hợp với sai hỏng của hệ thống làm mát vùng hoạt khẩn cấp, sử dụng chương trình tính toán thủy nhiệt RELAP5"

Đề tài khoa học và công nghệ: “Nghiên cứu đánh giá an toàn lò phản ứng VVER-1200/V491 trong sự cố mất nước làm mát kết hợp với sai hỏng của hệ thống làm mát vùng hoạt khẩn cấp, sử dụng chương trình tính toán thủy nhiệt RELAP5” do TS. Hoàng Minh Giang làm chủ nhiệm được phê duyệt giao thực hiện trong thời gian 1 năm từ 1/2016 đến 12/2016 với tổng kinh phí được cấp là 380 triệu đồng. Đây là đề tài do Bộ Khoa học và Công nghệ (KH&CN) đặt hàng để tuyển chọn bắt đầu thực hiện từ năm 2016 (tại Quyết định số 909/QĐ-BKHCN ngày 06/5/2015). Đề tài được Bộ KHCN đặt hàng với các mục tiêu cần đạt được như sau:

- Thiết lập được mô hình mô phỏng (Input deck) đối với hệ thống tải nhiệt sơ cấp, thứ cấp và một số hệ thống an toàn đối với lò phản ứng hạt nhân VVER-1200/V491.

- Tính toán, phân tích một số kịch bản sự cố trong điều kiện thiết kế mở rộng, cụ thể như: sự cố mất chất tải nhiệt (LOCAs) đồng thời với mất khả năng cấp nước vùng hoạt khẩn cấp từ các hệ an toàn chủ động.

- So sánh một số kết quả nghiên cứu với kịch bản tương ứng được trình bày trong các báo cáo nghiên cứu khả thi (FS), phân tích an toàn (SAR) của dự án điện hạt nhân Ninh Thuận I.

       Để đạt được mục tiêu mà Bộ KH&CN đã đặt hàng, nhóm đề tài đã xây dựng và thực hiện các nội dung chính sau đây:

- Thu thập, phân tích, xử lý dữ liệu phục vụ mô phỏng thủy nhiệt lò VVER-1200/V491.

- Xây dựng mô hình mô phỏng các thành phần chính trong hệ thống tải nhiệt sơ cấp và thứ cấp lò VVER-1200/V491.

- Xây dựng mô hình mô phỏng một số hệ an toàn liên quan đến sự cố mất chất tải nhiệt và mất điện toàn bộ nhà máy (LOCAs+SBO)

- Xây dựng các hàm điều khiển liên quan đến các ngưỡng và đáp ứng của các hệ thống an toàn trong sự cố LOCAs+SBO.

- Tính toán, phân tích kết quả cho điều kiện dừng của hệ thống

- Tính toán, phân tích kết quả cho một số kịch bản sự cố LOCAs+SBO

       Sau 12 tháng triển khai thực hiện, cùng với sự lỗ lực của các cán bộ thuộc Trung tâm An toàn hạt nhân - Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân, nhóm đề tài đã đạt được các kết quả đáng ghi nhận. Nhóm đã xây dựng thành công mô hình mô phỏng lò VVER-1200/V491 gồm các mô đun chính là: hệ thống thuỷ lực lò phản ứng; các cấu trúc nhiệt trong vùng hoạt, bình điều áp và bình sinh hơi; động học lò phản ứng; các ngắt và điều khiển lò phản ứng và mô phỏng hệ tải nhiệt dư thụ động qua bình sinh hơi (PHRS-SG). Mô hình mô phỏng cho kết quả khá tốt, khá phù hợp với các tham số thiết kế lò VVER-1200/V491. Bên cạnh đó, nhóm đề tài cũng đã tính toán kiểm tra trạng thái dừng của mô hình mô phỏng so với các tham số chính của lò phản ứng. Việc phân tích các sự số LOCAs trong giới hạn thiết kế, nhằm khẳng định các kết quả nghiên cứu so với báo cáo SAR đối với các sự cố này cũng đã được thực hiện. Hai sự cố điển hình đã được nhóm đề tài nghiên cứu đó là sự cố vỡ nhỏ với đường kính tương đương 100 mm và sự cố vỡ đôi chân lạnh. Hai kịch bản sự cố LOCAs kết hợp với sai hỏng hệ thống làm mát vùng hoạt khẩn cấp (ECCS) cũng đã được nghiên cứu. Nhóm đề tài đã thực hiện tính toán các thông số an toàn của lò VVER-1200/V491 đối với sự cố vỡ đôi đường ống chất tải nhiệt hệ sơ cấp kết hợp với sai hỏng hệ thống LP ECCS. Các tính toán sử dụng chương trình RELAP5 với các điều kiện đầu và điều kiện biên cựu đoan làm tăng hậu quả sự cố. Kết quả tính toán khá phù hợp với các số liệu tham chiếu trong báo cáo SAR và các tiêu chí an toàn đều được đảm bảo.

       Các kết quả nghiên cứu của đề tài đã được tổng hợp và công bố trong hai bài báo:

1, Bui Thi Hoa, Hoang Tan Hung, Hoang Minh Giang (2016), Safety Analyses of VVER-1200/V491 reactor for long term station blackout along with small LOCAs.Nuclear Science and Technology, Vol. 6. pp.8-17, ( ISSN 1810-5408 ).

2, Hoang Minh Giang, Hoang Tan Hung (2017), Nghiên cứu cải thiện dự đoán hệ số pha hơi ở vùng sôi bão hoà trong kênh dẫn của thí nghiệm chuẩn PSBT sử dụng chương trình ANSYS CFX 14.5, Tạp chí Khoa học và Công nghệ, trường Đại học công nghiệp Hà Nội, Vol.40, Tr.28-33  (ISSN: 1859-3585).

       Các kết quả nghiên cứu của đề tài đã góp phần nâng cao tiềm lực khoa học và công nghệ hạt nhân trong nước nói chung và góp phần đào tạo nhân lực cho lĩnh vực an toàn thuỷ nhiệt của Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân nói riêng. Mặc dù trong bối cảnh hiện nay, dự án điện hạt nhân Ninh Thuận đã tạm dừng nhưng nhóm đề tài kiến nghị rằng những nghiên cứu an toàn hạt nhân trong đó có phân tích an toàn thuỷ nhiệt trong các điều kiện ngoài thiết kế nhằm khẳng định khả năng đáp ứng của lò phản ứng trong các tình huống cực đoan vẫn rất cần thiết. Các hướng nghiên cứu này vẫn cần được tiếp tục đầu tư để tìm hiểu và góp phần xây dựng các kế hoạch ứng phó sự cố, tai nạn từ các nhà máy điện hạt nhân của Trung Quốc xây dựng gần biên giới Việt Nam.

Viện Khoa học và Kỹ thuật hạt nhân