3水錘事故
美國從1969年初到1981年5月共報告了67個壓水堆核電站的水錘事故，其中27個(占40)為蒸汽發(fā)生器的水錘事故。蒸汽發(fā)生器的水錘事故分別發(fā)生在13座壓水堆核電站中，水錘事故的強(qiáng)度和后果差別很大，從較小的噪音、給水管的振動，到給水管主支架的破壞，直到給水管的穿透裂紋。
3.1事故情況
發(fā)生事故的蒸汽發(fā)生器都是美國西屋公司和燃燒工程公司設(shè)計，帶有頂部給水環(huán)裝置，給水通過底部開孔的給水環(huán)，與再循環(huán)水混合后流向下降通道。
當(dāng)給水系統(tǒng)發(fā)生故障時(如事故停泵、閥門失靈或因某些瞬變過程引起給水量快速減少)，給水量迅速降低，蒸汽發(fā)生器中的水位下降，給水環(huán)暴露在蒸汽之中。一般，給水環(huán)暴露1～2min，底部帶有排水孔的給水環(huán)中的水有可能流盡，并被蒸汽充滿。在這一瞬變后，當(dāng)給水流量(一般為過冷度大的輔助給水)恢復(fù)時，給水通過水平給水管流入給水環(huán)，并在充滿蒸汽的給水環(huán)下部流動，在蒸汽和過冷給水間的交界面上會出現(xiàn)蒸汽快速冷凝。另一方面，隨著輔助給水量的增加，水平給水管與給水環(huán)連接處被水封除，水平管內(nèi)形成一個孤立的蒸汽泡。由于汽泡內(nèi)蒸汽的冷凝，汽泡外的壓力可達(dá)到7MPa，孤立的汽泡迅速縮小而潰滅，產(chǎn)生壓力脈沖。壓力脈沖的大小及其在給水管中的傳播取決于很多因素，其中包括汽泡內(nèi)蒸汽的冷凝速率、汽泡和水塊的初始容積、蒸汽壓力、給水管道的聲速和管道的幾何形狀及布置。當(dāng)壓力波在給水管道中逆向傳播時，在管道中產(chǎn)生的沖擊力，能夠引起管道支撐、阻尼器及管道本身的破壞。
3.2防止和減輕水錘事故的措施
(1)在給水環(huán)頂部安裝J形管。在給水環(huán)頂部安裝J形管，并將其底部的小孔封死。這樣，當(dāng)水位降到給水環(huán)以下時，可大大降低給水環(huán)中的排水速率，排干水的時間要花20min以上，顯著地推遲了給水環(huán)排空水的時間。
(2)給水提前進(jìn)入蒸汽發(fā)生器。喪失主給水后，蒸汽發(fā)生器中的水位下降，當(dāng)J形管的給水環(huán)暴露于蒸汽后，雖能顯著地減緩給水環(huán)中水的疏干，但不能阻止給水環(huán)失水。如果蒸汽大量進(jìn)入給水環(huán)前，立刻啟動輔助給水(最好是自動啟動)，有助于保持給水環(huán)中充滿水，防止水錘事故的發(fā)生。
(3)縮短蒸汽發(fā)生器給水入口水平給水管長度。蒸汽發(fā)生器的給水環(huán)和入口處的水平給水管，一般位于給水系統(tǒng)的最高位置，縮短給水入口處的水平管道長度，能減小排空的給水管道容積，從而使由冷凝引起的壓力脈沖減小。西屋公司建議水平給水管的最大長度為2.4m。