核电站系统与设备复习资料教材.docx

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核电站系统与设备复习资料教材

一回路部分：

1、了解压水堆核电厂的基本组成、工作原理、安全设计、环境保护，熟悉我国各主要核电站的堆型、功率、发展战略等。

基本组成：

核岛（NI）、常规岛（CI）、电站配套设施（BOP）

工作原理：

一回路冷却剂循环：

反应堆→蒸汽发生器→冷却剂泵→反应堆

二回路工质循环：

蒸汽发生器→汽轮机→凝汽器凝→给水泵→蒸汽发生器

安全设计：

严格遵守核电站安全三要素：

反应性控制、堆芯冷却和放射性产物的包容。

采用了多道安全屏障和纵深防御的原则

环境保护：

对核电厂的放射性进行热屏蔽、生物屏蔽；设置放射性废物处理系统；严格遵守核废物处理的原则：

分类处理，尽量回收，把排放量和放射性水平减至最小。

核电发展战略：

坚持发展百万千瓦级先进压水堆核电技术路线，目前按照热中子反应堆—快中子反应堆—受控核聚变堆“三步走”的步骤开展工作。

2、掌握反应堆的基本结构、组成，各功能组件的组成、原理等；压力容器内冷却剂的流动方向等。

基本结构：

1、反应堆压力容器2、反应堆堆内构件3、堆芯4、驱动机构

组成：

堆芯、压力容器、堆内构件和控制棒驱动机构

3、掌握RCP系统、各设备的主要功能、主要组成、重要特征参数、运行参数等，自然循环的原理。

系统主要功能：

1、热量传输2、中子慢化3、反应性控制4、压力控制5、阻止放射性物质扩散6、稳压器的安全阀起超压安全保护作用

系统组成：

由反应堆和与其相连的三个环路组成，每条环路包含一台蒸汽发生器、一台主泵及相应的管道。

一台稳压器是三个环路公用，经波动管连接在一环路的热管段上。

运行参数：

系统运行压力14.7~15.7MPa（常用15.5MPa）——指什么地方压力？

（稳压器汽腔压力）

（1）反应堆进口冷却剂温度280~300℃

（2）反应堆出口冷却剂温度310~330℃（3）反应堆进出口冷却剂温升30~40℃

自然循环的原理：

蒸汽发生器位置高于反应堆的位置，在蒸汽发生器中，冷（水）柱和热（水）柱之间的密度差为工质的循环提供驱动压头。

使冷却剂能在无外力的情况下循环流动。

4、掌握RCV、REA、RRA的主要功能，系统组成、设计流程（管线），投入条件，已经相互之间的连接关系，会看图分析。

1）化学和容积控制系统（RCV）

主要功能：

是与核安全有关的系统之一；实现容积控制、化学控制和反应性控制。

流程：

包括：

、下泄回路、净化回路、上充回路、轴封水及过剩下泄回路、低压下泄管线、除硼管线。

组成：

1、再生式热交换器-RCV001EX2、下泄降压孔板-RCV001/002/003DI3、下泄热交换器-RCV002RF（非再生式热交换器）4、除盐器前旁路阀-RCV017VP5、下泄控制阀-RCV013VP6、除盐器前过滤器-RCV001FI7、混床除盐器-RCV001、002DE8、阳床除盐器-RCV003DE9、三通阀-RCV026VP10、容积控制箱-RCV002BA11、上充泵-RCV001、002、003PO

投入条件：

1、一回路冷却剂温度变化以及一回路冷却剂泄漏引起冷却剂体积波动导致稳压器液位偏离程控液位的整定值

2、冷却剂中的悬浮杂质、冷却剂的水质及放射性指标超过规定范围。

2）反应堆硼和水补给系统（REA）

主要功能：

为化容系统贮存并供给其容积控制、化学控制

和反应性控制所需的各种流体。

（1）提供除盐除氧含硼水，以保证RCV系统的容

积控制功能；

（2）注入联氨、氢氧化锂等药品，以保证RCV系

统的化学控制功能；（3）提供硼酸溶液和除盐除氧水，以保证

RCV系统的反应性控制功能。

组成：

一、补水回路

两个除盐除氧水贮存箱，两个机组共用

四台除盐除氧水泵，每个机组两台

两个化学物添加箱，每个机组一个

二、硼酸补充回路

一个硼酸溶液配制箱，两个机组共用

三个硼酸溶液贮存箱，每个机组各用一个，

第三个为共用四台硼酸溶液输送泵，每个机组两台

流程：

正常补给管线、补水旁路管线、直接硼化管线、应急硼化管线、与换料水箱的连接管线

投入条件：

3）余热排出系统（RRA）

主要功能：

1、反应堆停堆过程中，当一回路温度降到180℃以下，压力降到3MPa以下时，用于排出堆芯余热、一回路冷却剂和设备的显热以及主泵在一回路中产生的热量。

2、除了失水事故引起安全注入系统投入运行的情况以外，由其它事故引起的停堆事故，余热排出系统也被用来排出上述三部分热量。

组成：

（1）余热排出泵-RRA001、002PO、

（2）余热排出热交换器-RRA001、002RF、（3）调节阀-RRA013、024、025VP（4）卸压阀-RRA018、115、120、121VP（5）相关管道

流程：

从一回路2环路的热段吸水，送入一段母管。

母管上设有卸压阀，用以避免一回路和余热排出系统的超压。

母管的水流向两个热交换器及一个旁路管线后汇合。

在出口总管线上引出一条泵的最小流量循环管线到泵的入口、一条到化容系统降压孔板下游的低压下泄管线和一条与PTR系统的连接管线，然后通过中压安注的注入管线分别回到一回路1、3环路的冷段。

投入条件：

（1）反应堆停堆过程中，当一回路温度降到180℃以下，压力降到3MPa以下时。

（2）除了失水事故引起安全注入系统投入运行的情况以外，由其它事故引起的停堆事故（3）主泵停运或不可用时，

5、掌握PTR系统的功能、组成，换料水箱的作用，总结出那些系统（设备）采用RRI冷却。

功能：

一、冷却功能：

冷却乏燃料水池中的燃料元件，导出其剩余热量；换料或停堆检修时，在RRA系统事故情况下，且一回路已经打开，作为RRA系统的应急备用，冷却堆芯。

2、净化功能：

除去乏燃料水池中的裂变产物和腐蚀产物，限制放射性水平；除去反应堆水池和乏燃料水池水中的悬浮物，保持水有良好的能见度。

3、充排水功能

向反应堆水池和乏燃料水池充入浓度为2400μg／g的硼水,提供良好的生物防护；保证乏燃料处于次临界状态；实施除乏燃料贮存池外其它水池的排水。

为安全注入系统RIS和安全壳喷淋系统EAS贮存必要的硼水。

PTR系统由反应堆水池、乏燃料水池、换料水箱和它们所连接的冷却、净化、充水和排水回路组成

换料水箱的作用：

□反应堆换料时，可提供、实现反应堆水池的充水和排水。

□失水事故时，可提供两台高压安注泵、两台低压安注泵和两台安全壳喷淋泵同时运行20分钟的水容量。

水箱有效水容积不小于1600m3，硼水的硼浓度为（2400±100）μg／g。

□换料水箱由反应堆硼和水补给系统REA提供初始充水和补水。

采用RRI冷却的设备：

※安全壳喷淋系统EAS——热交换器、泵和电动机

※电气厂房主通风系统DVL——凝汽器

※上充泵房应急通风系统DVH——冷却器

※安全注入系统RIS——电动机和泵

※设备冷却水系统RRI——设备冷却水泵和电机

※余热排出系统RRA——余热排出冷却器、余热排出泵

6、掌握RIS的组成、功能、特点等，中压安注的投入方式、条件等。

组成：

RIS分为三个子系统：

􀂾1、高压安全注入系统（HHSI）􀂾

2、低压安全注入系统（LHSI）以上为能动安全注入系统，需要使用泵作为注入动力。

􀂾3、中压安全注入系统（MHSI）为非能动安全注入系统，利用预先充填的氮气压力实现安注

一、主要功能

1、一回路小破口（当量直径9.5～25mm）或二回路蒸汽管道破裂造成一回路平均温度降低而引起冷却剂收缩时，向一回路补水，重新建立稳压器水位。

2、一回路大破口（大于345mm）失水事故时，向堆芯注水，以重新淹没并冷却堆芯,限制燃料元件温度上升。

3、二回路蒸汽管道破裂时，向一回路注入高浓度硼酸溶液，补偿冷却剂连续过冷而引起的正反应性。

（必要时应停堆）

二、辅助功能

1、换料停堆期间，用低压安注泵为反应堆水池充水；

2、用水压试验泵进行RCP系统的水压试验；3、失去全部电源时，用水压试验泵（应急电源）为惰转的主泵提供轴封水；

二回路部分：

第一部分核电站二回路的基本蒸汽动力循环

1、核电厂的各设备中发生的典型的不可逆损失。

2、核电厂的一、二回路的参数之间的制约关系。

提高蒸汽参数受到蒸汽发生器一回路冷却剂运行温度的限制，受到反应堆安全准则的限制。

一回路参数直接主导影响二回路参数的变化和稳定，二回路参数对一回路参数起反馈作用使一回路参数随二回路参数而产生相应的变化。

3、蒸汽回热循环：

回热的目的、回热参数对热经济性的影响（回热级数、回热焓升分配、给水温度）

回热目的：

提高循环热效率。

回热参数对经济性的影响：

给水温度一定时，Z越多,ηi越高；回热焓升分配决定汽轮机的抽汽点的选择，抽汽点对效率的影响也显著；提高给水温度有利于提高给水平均吸热温，使效率提高

4、蒸汽再热循环：

再热的目的、再热压力对汽轮机高、低压缸的排汽干度的影响

再热的目的是提高低压缸出口蒸汽的干度

①再热压力降低→高压缸排汽干度X1降低

②再热压力降低，定压再热至相同温度→低压缸排汽干度X2升高

第二部分核电站二回路的热力系统

1、表面式加热器：

表面式加热器与混合式加热器的不同特点，表面式加热器的端差及其增加的原因，现代核电厂的高压和低压加热器的结构、表面式加热器的疏水方式及其热经济性

混合式加热器及其特点：

水、汽直接接触，可以将水加热到饱和温度，热经济性较高；无受热面，结构简单，造价低，便于汇集汽水；可以兼作除氧器，系统复杂

表面式加热器及其特点：

水、汽通过金属换热面接触，存在端差，热经济性较差；有受热面，内部结构复杂；不能除氧，系统简单可靠，随机组的初压提高，加热器的管系承受压力增加

表面式加热器的端差：

加热器内压力下的饱和温度与出口水温之差范围：

3～6℃

结构影响因素：

换热面积，管系布置，材料导热系数

运行影响因素：

清洁程度，不凝结气体，水位，堵管数量……

高压加热器的结构：

表面式加热器的疏水方式及其热经济性：

逐级自流：

经济性较差，但系统简单；

采用疏水泵：

经济性较好，但需要设置一个疏水泵；采用疏水冷却器

目的：

减少排挤低压抽汽，提高经济性

低压加热器的结构：

2、除氧器：

热力除氧的基本原理、除氧器的运行方式及其热经济性、滑压运行的除氧器应对负荷突变的各种措施

热力除氧原理：

严格将水加热到饱和温度，水蒸气的分压力不断增加，及时排除水中逸出的气体，使水面的总压力等于水蒸气的分压力

除氧器的运行方式及其热经济性：

定压运行，优点：

运行简单，除氧效果和给水泵安全容易保证；滑压运行，优点：

热经济性要高，尤其是在低负荷时，保证最佳焓升分配，适应调峰。

负荷骤升：

在给水箱内加装再沸腾管，加热蒸汽直接对水箱的水进行加热。

蒸汽鼓泡管：

保证水处于沸腾状态

负荷骤降：

提高除氧器安装高度Hd，采用低速前置泵（已经广泛使用，比提高Hd更有效），降低吸入管道的压降Δp（如加大给水泵吸水管直径），适当增加除氧水箱的容积，闪蒸更多的蒸汽阻止压力急需下降，在滞后时间内快速投入备用汽源

3、核电站二回路的原则性热力系统：

主要设备及流程

原则性热力系统是一种原理性图，多反映设计工况下系统的热经济性。

原则性热力系统图上只有设计工况下工质流动路径上的设备及管道（相同设备只画一个，只画出与热经济性有关的阀门）。

4、全面性热力系统：

主蒸汽系统、蒸汽排放系统、回热加热系统——主要作用和流程

全面性热力系统反映实际热力系统，包括所有运行工况（启动、停机、故障、升降负荷等），注重安全可靠性、热经济性及灵活性。

全面性热力系统图上画出所有运行及备用的设备、管道及阀门、附件等。

主蒸汽系统：

系统范围：

蒸汽发生器与汽轮机之间的蒸汽管道与通往各用汽点（轴封系统、汽水分离再热器、给水泵汽轮机等）的支管。

系统连接方式：

分核岛部分和常规岛