山东核电讲座AP1000蒸汽发生器系统(SGS).ppt

蒸汽发生器系统 SGS 2008 10生产准备部于炳瀛 概述 蒸汽发生器系统 SGS 是核电站一 二回路的枢纽 它的主要作用是将一回路冷却剂中的热量传递给二回路给水 使之产生蒸汽来驱动汽轮发电机组发电 由于一回路冷却剂流经堆芯带有放射性 因此蒸汽发生器也是一回路压力边界的一部分 用于防止放射性物质外泄 故在正常运行时 二回路不受一回路放射性冷却剂的污染 是不带放射性的 一 系统功能 安全相关功能非安全相关功能非安全相关纵深防御功能与执照许可相关的功能 安全相关功能 1 安全壳隔离SGS能够隔离贯穿安全壳的管线 以限制场外辐照水平 这些管线包括 主给水管线 启动给水管线 主蒸汽管线及蒸汽发生器排污管线 SGS为每条贯穿安全壳的管线至少设置一个安全壳隔离阀 2 蒸汽发生器隔离蒸汽管线破裂或给水管线破裂时 SGS与电站控制系统PLS 主蒸汽系统MSS 主给水系统MFWS 启动给水系统SFWS共同作用防止超过一个蒸汽发生器的快速喷放 3 给水隔离各种事故情况下 保护和安全监测系统PMS发出给水隔离信号 对蒸汽发生器主给水管线进行隔离 防止RCS过度冷却 保证安全停堆 4 二次侧超压保护SGS为蒸汽发生器二次侧及主蒸汽隔离阀MSIV上游的主蒸汽管线提供能动的安全相关的超压保护 非安全相关功能 1 蒸汽和给水的输送 2 连续运行 3 主给水 启动给水控制自动转换 4 正常冷却工况余热排出 5 排污至蒸汽发生器排污系统 BDS 6 主蒸汽管线预热 7 主蒸汽管线疏水 8 蒸汽管线取样 1 蒸汽和给水的输送SGS将具有一定温度的给水从MFWS输送至安全壳内的蒸汽发生器 并将蒸汽发生器内产生的蒸汽输送至MSS 再输送至汽轮机用于发电 2 连续运行在功率运行期间 SGS 与RCS FWS和MSS一起 排出RCS产生的热量 并通过蒸汽发生器将热量传至SGS 在二次侧水总装量正常运行范围内 SGS进行可靠 稳定的给水流量控制 防止不必要的停堆和停机 3 主给水 启动给水控制自动转换SGS与启动给水控制系统对主给水和启动给水提供可靠稳定的自动转换 防止低功率时不必要的停堆 避免在启动给水接管处的热冲击 4 正常冷却工况余热排出正常停堆工况时 SGS提供非安全相关的余热排出方法 从热态零负荷到正常余热排出系统 RNS 投入 给水流量根据蒸汽发生器液位控制系统自动控制 将反应堆的热量排出 同时通过蒸汽排放系统减少排到凝汽器的蒸汽量 5 排污至蒸汽发生器排污系统 BDS 在启动 停堆 正常功率运行工况和蒸汽发生器全流量湿保养期间进行除氧与pH值控制工况时 SGS对蒸汽发生器二次侧进行连续的排污 保证二次侧工质满足化学要求 6 主蒸汽管线预热SGS设置主蒸汽隔离阀旁路阀 V240 与MSIV平行 并且先于MSIV开启以平衡蒸汽压力 启动工况时 通过主蒸汽隔离阀旁路阀 V240 对蒸汽管线逐渐地进行预热 限制蒸汽管线的热瞬态 并且控制低温蒸汽管线管壁上蒸汽的凝结 避免发生水锤 7 主蒸汽管线疏水SGS设置疏水装置 对MSIV上游主蒸汽管线凝结水进行收集和排出 避免由于夹带凝结水或潜在的水锤使设备损坏 允许机组跳闸后尽快重新开启MSIV 缩短停机时间 8 蒸汽管线取样SGS在MSIV上游主蒸汽管线对蒸汽取样 对蒸汽的湿度进行评估 非安全相关纵深防御功能 1 衰变热排出在偏离正常运行时 SGS与RCS MFWS SFWS和MSS一起排出RCS中产生的热量并通过蒸汽发生器将其传至SGS 这样能够防止非能动余热排出不必要的启动 在凝汽器不可用时的停堆运行工况下 SGS输送启动给水至蒸汽发生器同时通过PORV排汽来实现衰变热的排出 2 非安全相关超压保护SGS设置非安全相关的PORV PORV为二次侧超压保护提供纵深防御并防止安全阀 V030 V035 开启 与执照许可相关的功能 SGS向多样化驱动系统DAS提供输入信号 二 设计基准 安全相关设计基准非安全相关设计基准非安全相关纵深防御基准与执照许可相关的其他基准 安全相关设计基准 1 概述SGS设备应按照标准工业质量规格来设计和制造 确保能执行其安全相关功能 SGS在火灾 外部飞射物或管道破裂等特定灾难时 仍能执行其安全相关功能 SGS的安全相关部分应不受地震 龙卷风及洪水等外部事件的影响 SGS设计考虑了冗余性和多样性 因此SGS具有足够的可靠性 降低了堆芯熔化和发生严重泄漏事故的概率 安全相关设计基准 2 安全壳隔离 SGS在每条贯穿安全壳的管线上都设置安全壳隔离阀 这些阀门位于安全壳外辅助厂房内 为安全B级 具有以下特征 MSIV对主蒸汽管线执行安全壳外隔离 安全壳隔离信号不触发MSIV关闭 接收到专设安全触发信号 S信号 和 蒸汽管线隔离信号 隔离主蒸汽管线时必须能关闭 大气释放阀隔离阀 V027 对PORV入口管线执行安全壳外隔离 接收到安全壳隔离信号时不会关闭 接收到蒸汽管线压力低信号时关闭 PORV泄漏或卡在开启位置 隔离阀需要关闭 主蒸汽隔离阀旁路阀 V240 接收与MSIV相同的S信号 MFIV隔离给水管线 布置在尽可能靠近安全壳的位置 也作为主给水管线安全壳隔离阀 MFIV接收到安全壳隔离信号时不会关闭 接收到 第二阶段给水隔离 信号隔离主给水管线时必须关闭 这主要是为了在某些事故期间防止隔离给水 维持给水流量 SFIV隔离启动给水管线 布置在尽可能靠近安全壳的位置 能对启动给水管线执行安全壳隔离 SFIV接收到安全壳隔离信号时不会关闭 接收到 启动给水隔离 信号时关闭 这主要是为了维持启动给水流量防止非能动余热排出启动 RCS冷管段冷却剂温度Tcold低时隔离启动给水 防止蒸汽发生器满溢 蒸汽发生器排污隔离阀 V074 V075 布置在尽可能靠近安全壳的位置 对BDS管线执行安全壳外隔离 该阀接收到非能动余热排出启动信号时关闭 保证蒸汽发生器作为热阱的功能 蒸汽发生器液位低时关闭排污隔离阀维持蒸汽发生器水装量 主蒸汽疏水管线隔离阀 V036 对疏水管线执行安全壳外隔离 接收到隔离蒸汽管线信号时关闭 安全相关设计基准 3 蒸汽发生器隔离如果蒸汽或给水管线破裂 隔离蒸汽发生器以保证其继续作为热阱使用 限制通过破裂管线释放到安全壳的介质和热量 同时限制反应堆压力容器的过冷瞬态 蒸汽管线或给水管线破裂后 SGS为故障的蒸汽发生器提供冗余的能动的安全相关的隔离 主要包括主给水隔离 启动给水隔离 蒸汽发生器排污隔离 主蒸汽疏水管线隔离 防止超过一个以上蒸汽发生器的喷放 安全相关设计基准 4 给水隔离SGS为蒸汽发生器主给水管线设置冗余能动的安全相关的MFIV MFIV接收S信号并提供远程位置指示 SGS为蒸汽发生器启动给水管线设置冗余能动的安全相关SFIV SFIV接收S信号并提供远程位置指示 安全相关设计基准 5 二次侧超压保护SGS为蒸汽发生器和MSIV上游的主蒸汽管线提供能动的安全相关的超压保护 在发生最严重的丧失热阱事故时 主蒸汽安全阀 V030 V035 提供充足的额定容量 防止蒸汽压力超过蒸汽发生器和MSS设计压力的110 应最少化的设置主蒸汽安全阀 V030 V035 的数量 这取决于当一个或更多的安全阀退出运行检修降低功率运行时有足够数量的安全阀可用 非安全相关设计基准 1 性能和运行基准正常功率运行期间 SGS接收电厂控制系统PLS蒸汽发生器液位控制程序产生的信号 控制主给水流量 SGS与MSS设计必须考虑从蒸汽发生器到汽轮机主汽门的总压降 蒸汽发生器出口蒸汽湿度0 25 这样在汽轮机主汽门处的蒸汽湿度只有0 50 启动 停堆及其他低功率 约0 10 额定给水流量 运行期间 SGS通过启动给水管线自动控制给水流量而不导致停堆 SGS设置安全B级的主蒸汽隔离阀旁路阀 V240 与MSIV并联 旁路阀在启动时平衡MSIV前后压力 同时预热蒸汽管线并满足辅助蒸汽系统ASS和MSS对辅助蒸汽的要求 主蒸汽管线疏水应满足以下基准 疏水流速不能超过3 05m s 10ft s 低位疏水点位置的设计应考虑管线的冷热工况低位疏水系统应包括一个直径至少为0 3m 12in 的疏水罐低位疏水应位于每个MSIV之前疏水管线倾斜角度至少为1cm m 1 8in ft MSS疏水排往凝汽器蒸汽发生器排污管线的结构和尺寸应满足BDS功能的要求 SGS设计保证在水化学控制 蒸汽发生器冷却 蒸汽发生器湿保养 蒸汽发生器管板冲洗 蒸汽发生器排空等工况下保持一定的排污流量 尤其需要注意的是在保证排污流量的同时限制压降避免在排污管线内出现闪蒸 非安全相关设计基准 2 可靠性 可用性和可维修性基准SGS的设计 采用被加热的启动给水 蒸汽发生器采用单独的启动给水接管以及合理的给水流量控制 这样既能够避免发生水冲击又能够提高蒸汽发生器给水管接管和管线的可靠性 SGS主给水调节阀 V250 主给水逆止阀 V058 MFIV MSIV设计可靠性高 很大程度上保证了SGS的可靠性和可利用性 SGS设计保证某一单个支持系统 如仪表空气或场外电源 丧失不会使MFWS和SFWS失效 从而能够防止在正常运行工况下安全相关的非能动余热排出不必要启动 提供在异常运行工况下的纵深防御余热排出 蒸汽发生器液位控制系统具有很高的容错能力 能够稳定控制给水流量 SGS排污隔离阀接收到PLS中BDS压力高或温度高信号时关闭 保护汽轮机厂房内的BDS部件 确保不超出其运行或设计限值 非安全相关设计基准 3 ALARA基准SGS设计限制巡检和维修相关人员的个人辐照剂量 尽可能将SGS部件布置在安全壳外或蒸汽发生器隔间外 减少维修期间人员的辐照剂量 SGS排污隔离阀接收到放射性高信号时关闭 这是为了减少由于一次侧向二次侧泄漏或传热管破裂事故导致的SGS和BDS的放射性总量 非安全相关纵深防御基准 1 余热排出每个启动给水调节阀 V255 能够向单台蒸汽发生器提供足够的启动给水流量 维持单台蒸汽发生器的液位 主给水丧失后 启动给水调节阀执行余热排出功能 防止非能动余热排出在主给水丧失或者失去场外电源事故后启动 每台蒸汽发生器的启动给水流量至少为16 4kg s 260gpm 温度46 1 115 PORV能够提供充足的排汽能力 能够保证机组从零负荷冷却到RNS投入 在压力为7 584MPa 1100psia 时最小流量60 56kg s 480 000lb hr 这能够保证RCS八小时的自然循环冷却 保证机组从热态零负荷工况到RNS投入过程的冷却 保证遵守AP1000事故后运行剂量分析要求 非安全相关纵深防御基准 2 DAS输入每台蒸汽发生器设置两个宽量程液位测量通道 并将信号传送给DAS 用于多样化的自动和手动触发 非安全相关纵深防御基准 3 非安全相关超压保护PORV具有充足的蒸汽排放能力 并设置适当的自动触发设定值 在异常瞬态 如汽机跳闸 阶跃甩负荷 主蒸汽管线隔离及其他事故工况 时能够防止非能动余热排出启动或主蒸汽安全阀 V030 V035 开启 与执照许可相关的其他基准 SGS向DAS提供输入信号 三 系统描述 SGS由两列相同的设备组成 每列有一个蒸汽发生器 在功能方面 每列由三个主要子系统组成 蒸汽管线给水管线蒸汽发生器排污管线 蒸汽管线 六个主蒸汽安全阀 V030 V035 提供蒸汽发生器超压保护功能一个主蒸汽隔离阀MSIV V040 提供安全壳和蒸汽发生器隔离一个主蒸汽隔离阀旁路阀 V240 提供安全壳和蒸汽发生器隔离的同时在启动时平衡MSIV前后压力并预热蒸汽管线一个大气释放阀PORV V233 及其隔离阀 V027 蒸汽排往凝汽器不可用时可控冷却反应堆 给水管线 一个主给水隔离阀MFIV V057 和一个启动给水隔离阀SFIV V067 一个主给水调节阀 V250 大约在10 功率到100 功率范围内控制给水流量一个启动给水调节阀 V255 大约在零负荷到10 功率范围内控制给水流量一个主给水逆止阀 V058 和一个启动给水逆止阀 V256 防止给水倒流 蒸汽发生器排污管线 每条蒸汽发生器排污管线两个串联的排污隔离阀 V074 V075 系统简图 蒸汽发生器性能参数 注意 1 蒸汽发生器未堵管情况2 蒸汽发生器堵管10 情况 四 设备描述 主蒸汽管线主蒸汽安全阀 V030 V035 大气释放阀PORV V233 主蒸汽隔离阀MSIV V040 主给水管线主给水隔离阀MFIV V057 主给水调节阀 V250 主给水逆止阀 V058 启动给水调节阀 V255 启动给水隔离阀SFIV V067 排污隔离阀 V074 V075 设备电源 主蒸汽管线 主蒸汽管线经MSIV输送两台蒸汽发生器二次侧的蒸汽 MSS中MSIV下游的一部分主蒸汽管线直接与再热器和汽轮机汽封系统相连 每条主蒸汽管线都固定在辅助厂房的墙上 并具有足够的弹性以缓解热膨胀 通过采用适当倾斜的管线并设置凝结水箱的方法保证蒸汽管线可以收集和排出凝结水以避免蒸汽夹带凝结水 主蒸汽管线的设计考虑了侵蚀和腐蚀的影响 SGS的主蒸汽管线满足破前泄漏标准 主蒸汽管线的支路管线用于执行各种功能 与MSIV的上游的支路管线相连的有 主蒸汽安全阀 V030 V035 PORV V233 疏水 排气及充氮管线 每条主蒸汽管线设置一个非安全相关的主蒸汽管线放射性监测器 监测器布置在与主蒸汽管线尽可能近的位置 而且监测器和屏蔽层合理的排列布置保证了监测器的灵敏度 主蒸汽管线放射性监测器连续监测并记录其监测的主蒸汽管线放射性物质的浓度 蒸汽发生器一回路向二回路泄漏导致主蒸汽管线出现放射性物质 在机组运行期间 某些事故工况下 蒸汽发生器安全阀 V030 V035 或PORV V233 会开启 主蒸汽管线放射性监测器为机组泄漏放射性物质报告提供数据 放射性监测通道提供主蒸汽管线放射性指示用于事故后对系统的监测 如果监测到放射性高 通过PLS产生放射性高报警 报警表明主蒸汽管线存在放射性物质 蒸汽发生器传热管破裂或者泄漏 该报警在主控室和远程停堆工作站触发 指示异常工况 必须采取适当的手动干预 主蒸汽安全阀 V030 V035 每条主蒸汽管线有六个安全阀 主蒸汽安全阀具有足够的额定容量 能够防止蒸汽发生器和MSS超过设计压力的110 汽轮机跳闸 反应堆没有跳堆且主给水流量维持不变的情况 汽轮机跳闸 反应堆延迟跳堆且主给水丧失的情况主蒸汽安全阀总的额定容量满足以上的要求 同时 参数表给出了在系统压力超过主蒸汽设计压力的110 时 单个安全阀最大允许释放容量 万一单一的安全阀意外故障或卡在开启位置 表中所给的值完全能够限制潜在的不可控喷放流量及此后的反应堆瞬态 主蒸汽安全阀布置在安全壳外辅助厂房内MSIV上游的主蒸汽管线上 每个安全阀通过开口式伞形过渡段与排汽管连接 如图 排汽管的主要作用 引导排放蒸汽远离相邻构筑物防止释放的蒸汽通过伞形过渡段倒流通过伞形过渡段使周围环境少量的大气与排汽管出口的总蒸汽流混合为了不限制阀门的额定容量将阀门出口背压降到最低 主蒸汽安全阀示意图 主蒸汽安全阀参数 大气释放阀PORV V233 PORV安装在每个蒸汽发生器的出口管线上 位于安全壳外辅助厂房内MSIV上游 属于蒸汽发生器主蒸汽管线安全相关部分 PORV执行机构为气动型 在较大蒸汽压力范围内具有节流能力 在反应堆正常冷却期间MSIV关闭或汽轮机旁路系统不可用时 反应堆衰变热能够可控的排出 在设计压力下 PORV的最大释放容量是有限的 这是为了减小如果一个阀门误开并卡在开启位置时引起的反应堆瞬态的量级 机组运行期间 PORV的运行由蒸汽管线压力自动控制 只要蒸汽管线压力超过预先设定值 PORV自动打开进行排放 当蒸汽管线压力下降 PORV自动关闭并在压力至少低于打开压力0 069MPa 10psi 时复位 PORV的动作压力设定值在零负荷蒸汽压力和安全阀 V030 V035 的最低设定压力之间 在机组冷却期间 PORV由蒸汽管线压力自动控制 并且能够通过主控室或远程停堆工作站远程手动调整压力设定值 为了实现机组的冷却 操纵员手动调节并逐步减小压力设定值 冷却期间 最大可行的冷却速率受以下一些条件限制 PORV的通流容量 运行的蒸汽发生器数量 即大气释放阀PORV的数量 可用的启动给水泵容量以及维持或恢复蒸汽发生器液位的要求 在每个PORV的上游有一个远程控制的隔离阀 V027 它能在PORV泄漏或卡在开启位置时提供冗余和安全相关的隔离 上游位置设置隔离阀能够保证PORV执行机构带电进行维修 隔离阀采用安全相关的执行机构 在蒸汽管线压力低时自动关闭以防止蒸汽管线压力突降 同时隔离阀也作为安全壳的隔离边界 正常情况下保持开状态的隔离阀接收与PORV相同的PMS信号自动关闭 安全壳隔离时 大气释放阀隔离阀作为第二道屏障关闭 第一道屏障是蒸汽发生器和蒸汽管线 PORV接收PLS控制信号进行调节 接收PMS隔离信号关闭 PORV控制系统设计保证在单一故障情况下不超过一个PORV误开 PORV开启压力为7 950MPa 1153psia 这样设计是为了尽可能的避免蒸汽发生器安全阀开启 安全阀的开启压力设定值略高 PORV为蒸汽排放系统备用 通过排汽作为热阱 调节机组瞬态 如不停堆时快速降功率 如果蒸汽排放系统不可用 压力升至高设定值时PORV开启进行排汽 如果PORV失效 蒸汽发生器安全阀根据安全相关超压保护动作 同时也作为机组冷却 从正常功率运行冷却至RNS投入 的方法 这种运行工况下 操纵员可以手动选择所需的蒸汽压力设定值 操纵员按照一系列参数值减小手动设定值 这样可以达到期望的冷却速率 大气释放阀PORV参数 主蒸汽隔离阀MSIV V040 MSIV为双向楔形闸阀 阀体与蒸汽管线结合成一体 MSIV设置液动 气动执行机构 通过支架支撑布置在阀体上部 该执行机构设置了带蓄能系统的液压缸使隔离阀关闭 操作阀门的动力为压缩氮气 将其储存在操作机构液压缸的一端 经过MSIV的高压流体使阀门保持常开 对于紧急关闭隔离阀的情况 冗余的电磁线圈通电使高压流体排至储液箱 MSIV的功能是在蒸汽管线破裂时限制蒸汽发生器的泄漏 在要求的燃料设计范围内限制对堆芯的影响 限制安全壳压力低于设计值MSIV接收到手动或自动信号时全关并保持全关 收到关闭信号时 如果操作机构或仪表失效 MSIV也能够完成关闭操作 若阀门驱动失效 阀门保持在关闭位置 MSIV及主蒸汽隔离阀旁路阀在下列条件下关闭 两个回路中一个蒸汽管线压力低安全壳压力高两个回路中一个蒸汽压力突降任一个一回路冷管段冷却剂温度 Tcold 低手动触发 启动前 MSIV关闭 主蒸汽隔离阀旁路阀 V240 用于主蒸汽管线的预热 旁路阀是可调节的气动球阀 冗余的1E级电磁线圈用于紧急关闭的情况 每个电磁线圈都由单独的安全相关的电源供电 旁路阀接收与MSIV相同的PMS信号关闭 该阀门除了接收安全相关信号外 通过远程阀位调节器接收PLS的控制信号 可以手动开关或由主控室给定阀位 主蒸汽隔离防止反应堆过冷 反应堆过冷将导致堆芯不可控的损坏和由于热冲击影响压力容器的完整性 关闭MSIV一方面可以限制反应堆冷却 另一方面通过限制释放到安全壳的介质和热量维持安全壳的完整性 主蒸汽管线安全壳内破裂事故 关闭每条蒸汽管线的MSIV限制故障蒸汽管线向安全壳泄漏 主蒸汽隔离阀MSIV参数 主给水管线 正常运行期间 蒸汽发生器的给水由主给水管线提供 每条管线固定在辅助厂房和汽轮机厂房交界处 具有足够的弹性来应对由于热膨胀引起的蒸汽发生器的相对运动 MFWS和蒸汽发生器的设计最大程度的降低了水锤及其相应的影响 主给水管线分析考虑了以下因素和事件 带顶部给水分配环设计的蒸汽发生器考虑管线破裂设置了主给水逆止阀 V058 主给水调节阀 V250 误隔离或故障泵跳闸除氧器流量调节阀故障局部给水管线 支座 支撑 缓冲器可用 主给水隔离阀MFIV V057 MFIV安装在主给水调节阀 V250 下游 安全壳外的主给水管线上 蒸汽发生器给水管线发生破裂时 MFIV能够防止不可控的泄漏 主给水逆止阀 V058 也作为后备隔离 在安全壳内二回路管线破裂事件中 MFIV能够限制从破口进入安全壳的高能流体的总量并限制一回路的温降 同时主给水调节阀作为后备隔离 MFIV为双向楔形闸阀 阀体与给水管线结合成一体 其执行机构为液动 气动通过支架支撑布置在阀体上部 该执行机构设置了带蓄能系统的液压缸使隔离阀关闭 操作阀门的动力为压缩氮气 储存在操作机构液压缸的一端 经MFIV的高压流体使阀门保持常开 对于紧急关闭隔离阀的情况 冗余的电磁线圈通电使高压流体排至储液箱 为保证安全功能 冗余的电磁阀由单独的1E级电源供电 每个隔离阀设置了冗余的控制和指示通道 以用于隔离阀的在役检查 蒸汽或给水管线破裂导致一回路过冷和安全壳压力升高 由于一回路过冷产生负的温度系数导致功率不可控异常突增 由于安全壳压力升高影响安全壳的完整性 由于热冲击影响压力容器的完整性 给水隔离信号 切断了蒸汽发生器的水源限制其作为热阱运行 减少了上述事故的发生 第一阶段给水隔离 根据温度Tavg低信号关闭两个主给水调节阀 V250 第二阶段给水隔离 根据温度TavgLo 2信号关闭MFIV停运主给水泵 安全壳隔离时 MFIV作为第二道屏障 第一道屏障是安全壳内给水和蒸汽管线 关闭 PMS产生蒸汽发生器窄量程Hi 2液位信号 关闭所有MFIV 主给水调节阀 V250 启动给水隔离阀SFIV V067 和启动给水调节阀 V255 停运所有主给水泵和启动给水泵 控制系统故障或SG传热管破裂事故将导致SG满溢 可能造成蒸汽系统和汽轮机损坏 切断给水有利于减少此类事故造成的影响 高液位报警提醒操纵员液位在不断升高 也为自动触发Hi 2报警前恢复液位提供时间 主给水隔离阀MFIV参数 主给水调节阀 V250 主给水调节阀为气动阀 具有控制给水流量和提供FWS后备隔离的双重作用 阀体为球形设计 阀座和相关配件材料 trim 为抗蚀材料 设计允许阀座和其他易损件拆卸和更换 主给水调节阀用于自动维持蒸汽发生器的液位 正常运行时 给水自动控制系统采用标准的三冲量控制程序确定主给水调节阀的阀位 三冲量控制系统维持给水流量等于蒸汽流量 蒸汽发生器液位作为输入信号调整给水流量并维持给定液位 通过改变阀门开度来改变给水流量以达到准确控制液位的目的 在安全壳内的二回路管线破裂事件中 主给水调节阀为MFIV V057 提供冗余隔离 限制通过破口进入安全壳的高能流体的总量 对主给水调节阀的紧急关闭的情况 电磁线圈通电及时的关闭阀门以限制释放到安全壳的介质和热量 给水控制系统可对主给水调节阀进行手动和自动控制 通过调节主给水调节阀调节输送至SG的给水流量 控制系统 正常运行时稳定SG壳侧给定液位 正常机组瞬态时限制液位波动 防止触发不必要的停堆信号 主给水调节阀参数 主给水逆止阀 V058 每条主给水管线设置一个主给水逆止阀 位于安全壳外 防止给水泵跳闸后SG内的给水倒流 给水管线破裂时主给水逆止阀能够防止一个以上蒸汽发生器的泄漏 主给水逆止阀的设计既能够限制蒸汽发生器的泄漏又能够防止由于水锤引起严重压力波动而造成的冲击 同时也能够承受正常工况 异常工况及故障工况下阀门关闭产生的作用力 给水管线破裂导致主给水逆止阀快速关闭不会对蒸汽发生器或SGS造成很大的负载 给水管线破裂时 主给水逆止阀关闭 隔离蒸汽发生器防止两个蒸汽发生器都出现泄漏 主给水逆止阀参数 启动给水调节阀 V255 启动给水调节阀为气动阀 阀体为球形 既可以控制启动给水流量也可对SFWS进行隔离 启动给水调节阀执行机构设置辅助空气储存罐 用于在失去正常气源时对启动给水调节阀进行操作 启动给水调节阀在FWS运行期间接收PLS的信号 自动维持蒸汽发生器液位 在安全壳内二回路管线破裂时 启动给水调节阀作为SFIV V067 的二级备用阀 限制通过破裂的管线进入安全壳的高能流体的总量 对启动给水调节阀紧急关闭的情况 电磁线圈通电及时的关闭阀门以限制释放到安全壳的介质和热量 电磁线圈由1E级电源供电 启动给水隔离阀SFIV V067 SFIV是远程操作闸阀 阀门执行机构设计成能够承受蒸汽发生器压力或启动给水泵停运产生的冲击压头 SFIV和启动给水调节阀 V255 参与反应堆保护 由1E级电源供电 隔离启动给水的目的包括 防止蒸汽发生器满溢防止反应堆过冷限制释放到安全壳的介质和热量安全壳隔离蒸汽发生器窄量程液位测量装置产生启动给水隔离信号 根据Hi 2液位报警信号 关闭启动给水调节阀 V255 和SFIV 停运启动给水泵 防止蒸汽发生器满溢 防止损坏蒸汽系统和汽轮机 主蒸汽管线或给水管线破裂事故时 启动给水隔离能够防止反应堆过冷 安全壳隔离时 SFIV作为第二道屏障关闭 排污隔离阀 V074 V075 在BDS RCS或MSS异常工况时 布置在安全壳外辅助厂房内的两个串联的排污隔离阀自动隔离BDS 排污隔离阀为气动球阀 在失气或失去动力电源时为关闭状态 第一个隔离阀 V074 除了隔离BDS作用外 还具有安全壳隔离功能 该阀门接收到S信号时关闭 同时与蒸汽发生器和安全壳内的主蒸汽管线一起保证安全壳的完整性 接收到PMS的非能动余热排出启动信号后 关闭排污隔离阀 维持蒸汽发生器水装量 接收到蒸汽发生器液位低 窄量程 信号时 关闭排污隔离阀 维持蒸汽发生器水装量 另外 在接收到放射性高 温度高 压力高这些反应BDS异常的信号时 自动关闭隔离阀 隔离BDS 设备电源 SGS安全相关阀门的执行机构由1E级直流电源供电 1E级电池组作为备用电源 五 系统运行 正常运行瞬态和事故期间的运行异常运行 正常运行 1 蒸汽发生器充水蒸汽发生器利用启动给水泵将凝结水贮存箱 CST 作为水源进行充水 其水质必须满足二回路水化学要求 2 蒸汽发生器湿保养在维修或换料冷停堆时 SGS以每台蒸汽发生器22 71m3 hr 100gpm 的流量再循环运行或者以45 42m3 hr 200gpm 的总流量再循环运行 BDS以再循环模式运行保证蒸汽发生器内工质的水化学工况 排污水经SGS直径为10 16cm 4in 的排污管线至BDS 排污隔离阀V074和V075必须开启 经启动给水管线返回蒸汽发生器 3 加热工况SG内初始的水装量取决于停堆的目的和停堆时间 机组启动前必须建立正常液位 如果启动前需要排水 通过BDS进行排水 FWS的启动给水模式维持蒸汽发生器液位 除氧器作为首选水源 如果启动期间主给水泵故障或不能立即启动 启动给水泵将把CST中的水输送至SG 如果SG中水的杂质含量超出了水化学规范 则启动给水泵启动以最大排污流量在最短时间内使水质达到二回路水化学运行规范 启动给水受蒸汽发生器液位程序自动控制 连续排污保证启动给水持续供应 提高控制的稳定性 与间断式给水相比 连续的启动给水流量也减小了在启动给水接管处不希望有的温度瞬变 在MSIV开启前 蒸汽发生器产生的蒸汽通过MSIV旁路管线流至MSS来预热蒸汽管线 蒸汽也用于MSS各个子系统的初始运行 在加热期间 RCS温度升高 蒸汽发生器二次侧流体的温度也升高 主蒸汽压力也相应升高 当蒸汽发生器温度升至大约204 4 400 时 二次侧预热结束 汽轮机开始冲转 接收到蒸汽发生器液位命令 启动给水管线连续的输送给水至SG 在这个过程中 二次侧空载温度和压力由汽轮机旁路系统设置的压力控制模式自动维持 通过调节旁路阀来维持蒸汽集管的压力 当输送到蒸汽发生器的给水流量超过设计给水流量大约10 的时候 SFWS自动切换至MFWS 4 热备用热备用工况定义为反应堆处于次临界 零负荷 空载温度和压力的状态 热备用期间 给水经启动给水管线持续自动供给 排污保持正常最大流量便于稳定控制给水流量 使蒸汽发生器的启动给水管线接管处温度变化最小 同时保持合格的水化学品质 给水流量超过额定给水流量的大约10 时 SFWS切换至MFWS运行 蒸汽压力通过汽轮机旁路系统压力控制模式保持 调节旁路阀以维持蒸汽集管压力 并按需要自动释放少量的蒸汽 5 正常冷却从功率运行正常冷却下来 需经过汽轮机减负荷 汽轮机打闸 反应堆停堆 操纵员输入初温和最终温度以及降温速率并将汽轮机旁路系统置于降温模式 然后系统会自动调整旁路阀阀位 一直保持这种冷却模式直至RNS投入运行为止 冷却的开始阶段主给水泵连续供水维持蒸汽发生器的水装量并带走热量 衰变热和显热经蒸汽发生器将给水加热成蒸汽 并通过蒸汽排放系统排至凝汽器 通常情况下 在反应堆停堆1小时内给水流量会降至额定流量的5 以下 给水则自动由主给水管线切换至启动给水管线供应 排污保持正常最大流量 便于稳定控制给水流量 使蒸汽发生器的启动给水接管处温度变化最小 大约4小时后 蒸汽压力降至0 862MPa 125psia 时 热管段冷却剂温度THOT为176 7 350 时 RNS投入带走RCS的衰变热 BDS继续运行排出蒸汽发生器的显热 6 冷却蒸汽发生器停堆期间 在蒸汽发生器压力低于0 862MPa 125psia 时 SGS作为流体通道和BDS流体再循环的通道 SGS的这个功能有助于正常的余热排出和蒸汽发生器的冷却 以便停堆后尽可能早投入人员进行维修 检查 SGS的这个作用与蒸汽发生器湿保养类似 7 功率运行正常发电时SGS的运行是自动控制的 SGS将除氧器中给水经FWS输送至蒸汽发生器产生蒸汽 蒸汽输送至MSS 再至汽轮机 蒸汽发生器排污至BDS 给水控制程序调节主给水调节阀 V250 来维持预设的SG液位 蒸汽发生器产生的蒸汽送至MSS 汽轮机旁路系统为自动平均温度 Tavg 模式 主蒸汽自动疏水阀 V086 置于自动模式 该阀门在自动模式下保持关闭 当疏水罐高液位时相关阀门全开 当液位降至低液位设定值时 该阀门关闭 针对主蒸汽疏水阀 采用恒定的旁通流量可以避免其开启 在正常功率运行期间 主蒸汽疏水阀的限流孔可以建立很小的恒定旁通流量 将凝结水排至汽轮机疏水系统TDS 当主蒸汽管线凝结水流量超过恒定的旁通流量时 主蒸汽疏水阀才会开启 BDS正常运行时为自动控制 如果BDS隔离阀 V074 V075 在蒸汽发生器发出的排污隔离信号后自动关闭 操纵员需采取措施恢复排污 排污流量保持在正常排污流量和最大排污流量之间 排污流量主要取决于杂质的情况 排污流量按需要增加以保证二回路水化学满足准则要求 8 蒸汽发生器管板冲洗在正常运行期间 SGS与BDS对蒸汽发生器传热管进行冲洗 定期冲洗以减少管板结合处聚积的沉淀物 通过增大单台蒸汽发生器的排污流量至最大流量59 04m3 hr 260gpm 来实现管板冲洗 高速流体将淤积在管板处的沉淀物带走 沉淀物排至废水系统处理 一次只能对一台蒸汽发生器管板进行冲洗 并且冲洗期间隔离另外一台蒸汽发生器的排污以保证BDS能容纳正在冲洗的蒸汽发生器的排污量 关闭相应排污管线的第二个隔离阀 V075 来隔离蒸汽发生器的排污 排污流量通过手动调节BDS节流阀来控制 9 用大气释放阀PORV冷却一回路如果凝汽器或蒸汽排放阀 V038 不能用于排放蒸汽 操纵员可用SGS实现机组的冷却 机组的冷却通过SGS的PORV来实现 操纵员通过手动调整蒸汽压力设定值来控制冷却速度 PORV根据压力设定值自动调节 排放蒸汽 因此 操纵员用PORV可以维持机组在热备用状态 也可以继续进行冷却 功率降至约5 前MFWS持续输送给水 在5 功率时 给水自动切换至SFWS维持蒸汽发生器设定液位 BDS保持最大排污流量便于稳定控制给水流量 并使蒸汽发生器启动给水接管处温度变化最小 瞬态和事故期间的运行 1 甩负荷在满功率的15 100 范围内 机组的设计能够应对10 的负荷变化 且给水控制系统设计能够自动适应这样的变化 而不会使SG的设定液位产生大幅偏离 也不会对FWS产生任何重大影响 对大幅度甩负荷 反应堆功率以可控速度降低 蒸汽排放的能力和快速降功率的能力 部分反应堆控制棒全插入 保证机组在降功率后反应堆临界 保证在汽轮发电机组甩全部负荷带厂用电后反应堆临界 如果快速减负荷时凝汽器不可用 SGS将蒸汽排放到大气 蒸汽排放控制逻辑根据主蒸汽管线上游压力自动控制PORV 如果PORV不可用或负荷变化过大超过了PORV排放容量 SGS弹簧加载式安全阀将开启 将蒸汽排放到大气 安全阀能排出SG的额定蒸汽流量 不会使SG和蒸汽管线压力超出110 设计压力 如果凝汽器不可用时主给水丧失 SGS将通过启动给水管线为蒸汽发生器提供给水 2 失去场外电源在失去场外电源同时汽轮发电机跳闸时 反应堆将跳堆 柴油发电机自动启动提供电源 SGS与MFWS及SFWS一起自动运行排出反应堆衰变热 作为第一道防御并防止非能动余热排出启动 不需要操纵员采取行动 反应堆跳堆后 SG液位开始下降 柴油发电机启动供电后 启动给水泵和启动给水调节阀 V255 由柴油发电机供电 在启动给水控制逻辑控制下 启动给水管线按SG液位要求持续供水 启动给水根据单台SG液位低信号自动启动 MSS设备不是由柴油发电机供电 因此 在此事件中蒸汽排放系统是不可用的 PORV以及主蒸汽安全阀 如果需要 将排出反应堆衰变热产生的蒸汽 SGS能够在失去场外电源事件中维持机组在热停堆状态 也可以使RCS冷却到RNS投入的状态 如果启动给水泵或阀门不可用 衰变热通过蒸汽释放到大气的方式排出 SG的水装量将下降 当蒸汽发生器液位降到非能动余热排出启动值时 非能动余热排出热交换器投用 SGS为PMS和DAS提供蒸汽发生器液位信号 确保非能动余热排出启动 3 给水系统管线破裂如果主给水逆止阀 V058 上游主给水管线破裂 逆止阀隔离蒸汽发生器防止给水倒流 这个瞬态本质属于给水丧失 将在下面的给水异常工况中讨论 如果逆止阀不能隔离倒流 或是主给水逆止阀下游的主给水管线破裂事件 SGS将进行如下响应 如果主给水逆止阀下游的主给水管线破口过大 FWS将无法维持蒸汽发生器液位 因此 该事件取决于破口的位置和尺寸 事件后果可能是从蒸汽发生器带走热量减少 由于丧失给水 或者可能是从蒸汽发生器带走热量增加 由于非事故蒸汽发生器通过破口喷放 事件发生后 SGS接收PMS的信号隔离蒸汽发生器 接收到主蒸汽隔离信号后 MSIV 主蒸汽隔离阀旁路阀 V240 疏水阀关闭 蒸汽管线压力降低 PORV及相应的隔离阀 V027 关闭 在分别收到阶段1和阶段2隔离信号时 冗余的主给水管线开始隔离 主给水调节阀和主给水隔离阀关闭 接收到启动给水隔离信号后 启动给水调节阀 V255 和启动给水隔离阀 V067 关闭进行冗余的隔离 接收到蒸汽发生器液位低信号或非能动余热排出启动信号后 排污隔离阀 V074 V075 关闭 4 蒸汽管线破裂蒸汽管线破裂后 蒸汽流量开始增加 直到蒸汽压力下降 流量不再继续增加 安全相关的SGS自动隔离SG 同时操纵员可采取措施降低事件的严重性 蒸汽管线破裂后 SG自动隔离 接收到PMS的安全信号 SGS关闭主给水调节阀 V250 及MFIV 主给水泵收到安全信号后跳闸 SG液位低时启动的SFWS 根据RCS冷却而触发的冷段温度 Tcold 低信号而被隔离 在安全壳压力高 蒸汽管线压力低 冷管段冷却剂温度 Tcold 低或主蒸汽管线压力突降时触发主蒸汽隔离信号 隔离信号关闭MSIV PORV 主蒸汽隔离阀旁路阀 V240 大气释放阀隔离阀 V027 主蒸汽管线疏水阀等 MSS的备用隔离阀也关闭 SG隔离不需要操纵员干预 对于蒸汽管线小破口事件 首先 操纵员隔离与破裂蒸汽管线相关的蒸汽发生器的给水 这样减少了RCS的冷却 防止非能动安全系统动作 如果操纵员不采取有效的行动 RCS温度继续降低 SGS接收到保护系统信号自动隔离两个蒸汽发生器的主给水及启动给水 衰变热将由自动触发的非能动安全系统排出 蒸汽管线小破口事件可以通过MSIV区域的温度报警和破口区域的安全壳参数变化进行监测 对蒸汽管线大破口事件 SGS如上述自动响应 如果破口在MSIV上游 任一MSIV关闭可以防止非故障回路的蒸汽发生器喷放 这将限制与此瞬态相关的RCS冷却 MSS各个隔离阀关闭确保冗余隔离 防止非故障回路的蒸汽发生器通过汽轮机或其他二回路系统管线 也可能是某个MSIV单一故障不能关闭时喷放 如果破口在MSIV的下游 关闭每一个MSIV限制单个蒸汽发生器的喷放 5 蒸汽发生器大气释放阀PORV V233 或主蒸汽安全阀 V030 V035 误打开 误关闭如果PORV或主蒸汽安全阀误打开 导致蒸汽流量增加 这是对RCS的冷却事件 基本上类似于上述讨论的蒸汽管线破裂 MFWS及SFWS接收到保护系统信号时被隔离 如果启动给水投入运行 它将运行至冷管段冷却剂温度 Tcold 低信号产生 最终蒸汽管线压力下降 在蒸汽管线压力低时 主蒸汽隔离信号触发 关闭SGS及MSS各个阀门隔离蒸汽管线 蒸汽管线压力低也触发安全信号 从而隔离主给水管线和蒸汽发生器排污管线 6 蒸汽发生器传热管破裂 SGTR SGS自动对SGTR事件进行响应 操纵员也可采取措施以减轻事件的严重性 SGTR会导致SG满溢 这可能导致场外辐照水平大量增加 自动保护和非能动设计特性并能够自动终止破口的流量 防止SGTR期间蒸汽发生器满溢 这些特性包括非能动余热排出的启动 隔离化学和容积控制系统 CVS 补水以及隔离启动给水 机组也对SGTR事件进行响应 防止操纵员没采取任何措施而使SGS的主蒸汽安全阀 V030 V035 动作 在BDS的放射性高信号触发后 蒸汽发生器排污管线自动隔离 从而限制了BDS的放射性污染 SGTR事件在SGS中初始现象为故障的蒸汽发生器主给水流量减少 SGTR事件已经发生 且主蒸汽管线的辐射监控器报警 如果反应堆冷却剂丧失太多 稳压器压力降至低压力设定值 反应堆自动跳堆 在接收到由一回路压力低产生的安全触发信号时主给水被隔离 启动给水在给水流量低或SG液位低时启动 且自动调节给水流量以维持设定的SG液位 这样 启动给水合理的控制和运行能够限制故障SG满溢 操纵员可采取措施隔离故障的蒸汽发生器 如果电源可用 可通过CVS的稳压器辅助喷淋降低RCS压力使一次侧压力低于二次侧压力 同时可利用启动给水泵供水至非故障蒸汽发生器来排出衰变热 这减少了通过蒸汽排放系统的蒸汽 如果电源不可用 蒸汽排放到凝汽器也不可用 SG压力上升 PORV自动打开排汽 如果SFWS可用并持续运行 排出衰变热 减少SG中产生的蒸汽量 如果启动给水设备或者控制系统故障 操纵员应采取措施 隔离启动给水及CVS向一回路补水 防止蒸汽发生器满溢 但是 如果操纵员不进行响应 将在蒸汽发生器Hi 2 宽量程 液位时自动隔离启动给水以防止满溢 一回路采取的保护措施最终使RCS冷却和降压 RCS的压力与SG压力相等 从而终止破口流量 安全相关的措施包括非能动余热