图解核电站主要系统

图解核电站主要系统 适用对象 行政 财务人员和初接触核电领域的工作人员 内容简介 本讲义用图文结合的形式介绍了压水堆核电站的流程原理和主要系统 为使读者建立并保持核电站的 全流程 概念 讲义结构采用开篇的流程总图与各节超级链接 通过点击链接分头介绍各系统的方式讲述 为尽量简洁易懂 各系统只介绍其主要功能 核电站工作原理总图 RCP RCV REA RRA RIS EAS ASG VVP GCT GSS CEX CRF ABP ADG APP AHP ARE GEX PTR GEV GEW GPV 废物处理 厂用电 核电站主要系统 反应堆冷却剂系统RCP化学和容积控制系统RCV反应堆硼和水的补给系统REA余热排出系统RRA反应堆和乏燃料水池冷却和处理系统PTR安全注入系统RIS安全壳喷淋系统EAS 发电机励磁和电压调节系统GEX输电系统GEV主开关站 超高压配电装置GEW厂内6 6KV供电网络LG LH 二回路主要系统 电气部分主要系统 核岛主要系统 核岛主要系统 反应堆冷却剂系统RCP化学和容积控制系统RCV反应堆硼和水的补给系统REA余热排出系统RRA反应堆和乏燃料水池冷却和处理系统PTR安全注入系统RIS安全壳喷淋系统EAS 1 1反应堆冷却剂系统RCP 一 核岛主要系统 反应堆冷却剂系统的所有设备 管道都包容在反应堆厂房内 输热 堆芯 SG 二回路反应性控制 压力控制 充当第二道安全屏障 RCP系统功能 一 核岛主要系统 1 1反应堆冷却剂系统RCP RCP系统的组成 RCP由核反应堆和与其相连的三条输热环路组成 每条环路包含一台蒸汽发生器 一台主冷却剂泵以及相应的管道和阀门 在其中一条环路上还连接有一台稳压器 一 核岛主要系统 1 1反应堆冷却剂系统RCP 1 核反应堆 1 堆压力容器容器本体 顶盖2 堆内构件吊蓝 堆芯 堆内上部构件 堆内下部构件 一 核岛主要系统 1 1反应堆冷却剂系统RCP 2 燃料组件 一 核岛主要系统 1 1反应堆冷却剂系统RCP 2 燃料组件 采用17 17阵列 一 核岛主要系统 1 1反应堆冷却剂系统RCP 3 蒸汽发生器 作用 1 作为热交换设备 产生蒸汽 2 作为连接设备 隔离一 二回路 4 主泵 一 核岛主要系统 1 1反应堆冷却剂系统RCP 电动 立式 单级 三级轴封 离心泵 一 核岛主要系统 1 1反应堆冷却剂系统RCP 5 稳压器 功能 1 压力控制2 超压保护 一 核岛主要系统 1 2化学和容积控制系统RCV RCV系统的主要功能 1 容积控制2 化学控制3 反应性控制 1 2化学和容积控制系统RCV 1 容积控制 1 一回路水容积变化的原因水容积随温度的变化而变化不可避免的泄漏 一号密封 主泵2 轴封等 2 水容积变化的影响 水的比容随温度的变化关系曲线 温度 容积 1 4m3 1T 3000C 一回路水容积变化 稳压器水位的变化 0 容积控制的方法 上充补水 补偿一回路水的收缩和泄漏 REA系统执行 下泄排水 吸收一回路水的膨胀 下泄流排往容控箱或TEP系统 原理 通过上充下泄将稳压器的液位维持在 程序液位 1 2化学和容积控制系统RCV 2 化学控制 物理腐蚀 结垢 燃料包壳破损化学腐蚀 侵蚀 高温 高氧含量 低pH值 化学反应加快腐蚀进程加速 一回路比放射性升高 1 一回路的化学问题 2 化学控制的目的 限制腐蚀将一回路水的化学和放射性指标持在规定的范围内 1 2化学和容积控制系统RCV 化学控制的原理 控制pH值 注入7LiOH 中和硼酸 控制氧含量 机组启动时注入N2H4 正常运行时向容控箱充入氢气 净化一回路水 过滤 除盐 1 2化学和容积控制系统RCV 化容系统净化段的流程 1 2化学和容积控制系统RCV 3 反应性控制 1 反应性变化的原因燃料多普勒效应和慢化剂温度效应裂变产物 毒物 氙 钐等 和燃耗工况改变导致的过渡反应性变化 3 反应性控制地目的补偿燃耗和毒物带来的负反应性控制轴向功率偏差控制R棒位在调节带内保证停堆深度 2 反应性控制的三个手段控制棒可燃毒物棒硼酸溶液的化学补偿 4 反应性慢变化的控制措施加硼稀释除硼 反应性慢变化的控制措施 1 2化学和容积控制系统RCV 1 系统的功能 1 3反应堆硼和水补给系统REA REA系统为RCV贮存并提供其三大控制功能所需的各种流体 2 系统的组成 REA系统由水部分和硼酸部分组成 只有硼酸部分与安全相关 水部分包括 9REA001和002BA1 2REA006BA1 2REA001和002PO硼酸部分包括 9REA003和005BA1 2REA004BA1 2REA003和004PO 一 核岛主要系统 反应堆硼和水补给系统流程简图 1 4余热排出系统RRA 1 系统的功能 当一回路的温度降到1800C及以下 压力降到3 0Mpa以下时 RRA系统排出以下三部分热量 堆功率 7 时间 h 1 剩余功率 停堆 1 2 3 0 Pn 100 93 5 4 反应堆停堆后的剩余功率 堆芯余热一回路水和设备的显热主泵产生的热量 一 核岛主要系统 2 RRA系统的组成 1 4余热排出系统RRA 反应堆 一环路 二环路 三环路 01GV 02GV RCP01PO RCP02PO RCP03PO 01BA RRA01PO RRA02PO 01RF 02RF 24VP 25VP 13VP RCV50VP RCV01 03PO RCV310VP RCV366VP RRA14VP 30VP 46VP RRA15VP 净化单元 02BA 01 03DI RRI RRI RRI 13VP RCV01EX 082VP 03GV 02RF RCP RCV RRA连接图 RRA泵 14余热排出系统RRA RRA泵的电动机 1 4余热排出系统RRA RRA热交换器 1 4余热排出系统RRA 1 5反应堆水池和乏燃料水池冷却和处理系统PTR 1 系统的功能 冷却功能净化功能充排水功能 2 系统的组成 反应堆水池乏燃料水池换料水箱泵和管道 一 核岛主要系统 1 机RX KX厂房布置图 换料腔 堆内构件池 传输水池 乏燃料水池 装罐池 冲洗池 KX厂房 RX厂房 反应堆水池全貌 1 5反应堆水池和乏燃料水池冷却和处理系统PTR 堆腔 左图 和换料机 右图 1 5反应堆水池和乏燃料水池冷却和处理系统PTR 乏燃料池和行车 左图 运输水池和倾翻机 右图 1 5反应堆水池和乏燃料水池冷却和处理系统PTR PTR流程图 PTR001 002RF 1 5反应堆水池和乏燃料水池冷却和处理系统PTR 要求的最小换料水箱水贮量为1660m3 对应于报警水位 15 30m 与向LHSI泵和EAS泵供水相对应的合适的水贮量为1380m3 此水箱内容纳的水的硼浓度 GNPS为2300 2500ppm LNPS为2100 2300ppm 最低温度为7 对于硼酸结晶温度有足够裕量 最高温度为40 换料后的最高温度 换料水箱 PTR001BA 1 5反应堆水池和乏燃料水池冷却和处理系统PTR 电站核安全 1 核安全定义及三要素 核安全 保护核电厂工作人员 公众和环境免受反应堆裂变产物可能造成的放射性危害 保证核安全的三要素 1 反应性控制 2 堆芯冷却 3 放射性产物的包容 1 燃料包壳 2 一回路压力边界 3 安全壳 三重屏障 专设安全设施 核电站设置了一整套的专设安全设施 以便在故障或事故工况下起到保护和缓解作用 不使事故扩大 防止堆芯烧毁 确保第三道屏障即安全壳的完整性 防止放射性物质外逸 核电站以可能性极小的 假象的最严重事故作为安全设计的依据 这种最严重事故是指一回路大破口时的冷却剂丧失 LOCA 事故 一旦一回路管道大破裂 冷却剂就会喷流而出 造成反应堆失水 如果堆芯失去冷却而烧毁 则大量放射性物质就可能释放到安全壳内 1 何谓LOCA事故 1 6安全注入系统RIS 安全注入系统由三个分系统组成 高压安注中压安注低压安注 1 系统的功能 1 一回路小破口失水时 RIS用来向一回路补水 以重新建立稳压器水位 2 一回路大破口失水事故时 RIS向堆芯注水 以重新淹没并冷却堆芯 限制燃料元件温度的上升 2 系统的组成 一 核岛主要系统 3 LOCA时的安注过程 10 20 30 时间 s 一回路压力 bar 150 100 50 0 一回路破口后的压力变化 第一阶段 冷段直接注入阶段 当P 119bar时 高压安注系统投入 当P 42 5bar时 中压安注系统自动投入 当P 10bar时 低压安注系统投入 1 6安全注入系统RIS 高 低压安注示意 3 LOCA时的安注过程 1 6安全注入系统RIS 1 6安全注入系统RIS 中压安注箱 第二阶段 安注再循环阶段 当换料水箱的水位仅有2 1米时 安注转入再循环阶段 3 LOCA时的安注过程 1 6安全注入系统RIS 1 7安全壳喷淋系统系统EAS 1 当安全壳内的一回路或二回路主管道破裂时 安全壳内的压力P和温度T就会上升 EAS系统此时用喷淋水冷凝蒸汽 将安全壳内的温度 压力降低 以保持安全壳的完整性 2 EAS系统还通过热交换器排出事故时释放到安全壳内的热量 它是安全系统中的唯一冷源 一 核岛主要系统 1 系统的功能 2 系统的组成 一 核岛主要系统 1 7安全壳喷淋系统系统EAS EAS热交换器和碱罐 1 7安全壳喷淋系统系统EAS GNPS汽轮机组简介主蒸汽系统VVP汽轮机旁路系统GCT汽水分离再热器系统GSS凝结水抽取系统CEX低压给水加热器系统ABP 二回路主要系统 给水除气器系统ADG汽动 电动给水泵系统APP APA高压给水加热器系统AHP给水流量控制系统ARE循环水系统CRF辅助给水系统ASG 1 功能 将一回路提供的热能 高温高压蒸汽 转变为汽轮机高速旋转的机械能 带动发电机发电 在停机或事故工况下 保证一回路的冷却 二 二回路主要系统 二回路主要系统 大亚湾核电站汽轮机组 二 二回路主要系统 2 主要流程 3台蒸汽发生器 1个汽轮机高压缸 2台汽水分离再热器 3个汽轮机低压缸 3个冷凝器 3台凝结水泵 4级低压加热器 1个除氧器 3台主给水泵 2级高压加热器 3台蒸汽发生器 二 二回路主要系统 2 1GNPS汽轮机组简介 二 二回路主要系统 由英国GEC公司制造的四缸 双流 中间再热 冲动式饱和蒸汽汽轮机 该汽轮机有四个缸 一个高压缸 三个低压缸 均为双流式 四个转子刚性连成一个轴系 每个转子有两个径向轴承支撑 整个轴系只有一个推力轴承 安装在高压缸和第一号低压缸之间的轴承座内 工作原理 在喷嘴通道内 蒸汽膨胀 汽流速度增加 热能转换为动能 压力 温度降低 蒸汽进入动叶 一般情况 蒸汽继续膨胀 速度增加 2 1GNPS汽轮机组简介 结构 2 1GNPS汽轮机组简介 2 1GNPS汽轮机组简介 结构 结构 定子 2 1GNPS汽轮机组简介 隔板 2 1GNPS汽轮机组简介 结构 结构 2 1GNPS汽轮机组简介 转子及叶片 结构 2 1GNPS汽轮机组简介 轴承 把蒸汽发生器产生的蒸汽送到汽轮机组及各用汽单元 1613kg s 2 2主蒸汽系统VVP 1 系统的功能 二 二回路主要系统 2 2主蒸汽系统VVP VVP安全阀 VVP主隔离阀 2 系统的组成 除去高压缸排汽中的水分 汽水分离 提高进入低压缸的蒸汽温度 再热 2 3汽水分离再热器系统GSS 1 系统的功能 二 二回路主要系统 2 系统的组成 2 3汽水分离再热器系统GSS 2 3汽水分离再热器系统GSS 3 设备的结构 2 3汽水分离再热器系统GSS 3 设备的结构 汽水分离器 波纹板 与冷凝器真空系统 CVI 一起为汽机建立和维持真空 将进入冷凝器的蒸汽凝结成水 将凝结水从冷凝器热阱中抽出 升压后经低压加热器送到除氧器 接收各疏水箱来的疏水 2 4凝结水抽取系统CEX 1 系统的功能 冷凝器工作原理 二 二回路主要系统 2 4凝结水抽取系统CEX 2 系统的组成 2 4凝结水抽取系统CEX 2 系统的组成 2 4凝结水抽取系统CEX 2 系统的组成 冷凝器管束 共两组 每组6808根钛管 长16 7米 哑铃 状橡胶膨胀简 2 4凝结水抽取系统CEX 2 系统的组成 凝汽器双层管板 岭澳电站管板采用单层管板 管板与传热管均为钛合金 采用胀管 焊接 并取消了管板密封水系统 高位水箱 阀门等 2 4凝结水抽取系统CEX 2 系统的组成 利用低压缸抽汽加热凝结水 提高循环吸热温度 从而提高循环热效率 2 5低压给水系统ABP 1 系统的功能 加热器工作原理 二 二回路主要系统 2 5低压给水系统ABP 2 系统的组成 2 5低压给水系统ABP 2 系统的组成 2 系统的组成 4 低加 2 5低压给水系统ABP 2 系统的组成 3 4 低加 2 5低压给水系统ABP 对给水除氧 气 满足SG的给水含氧量要求 期望值 1ppb 限值 3ppb 提供给水泵足够吸入压头 加热给水 提高循环效率 维持一定贮存水量 接收GCT排放蒸汽 GSS分离器疏水 APG回收水及其他回水 2 6除氧器系统ADG 1 系统的功能 二 二回路主要系统 热力除氧原理 2 6除氧器系统ADG 2 系统的组成 2 6除氧器系统ADG 2 系统的组成 2 6除氧器系统ADG 除氧器水箱外型 2 系统的组成 2 6除氧器系统ADG 2 系统的组成 2 6除氧器系统ADG 将除氧器的水抽出 升压 经高压加热器送到蒸汽发生器 配合给水流量调节系统 ARE 满足SG的给水流量需求 2 7汽动 电动给水泵系统APP APA 1 系统的功能 二 二回路主要系统 2 APP系统的组成 2 7汽动 电动给水泵系统APP APA 2 APP系统的组成 2 7汽动 电动给水泵系统APP APA 3 APA系统的组成 2 7汽动 电动给水泵系统APP APA 2 7汽动 电动给水泵系统APP APA 3 APA系统的组成 利用高压缸抽汽加热给水 提高循环效率 接收GSS的疏水 2 8高压加热器系统AHP 1 系统的功能 二 二回路主要系统 2 系统的组成 2 8高压加热器系统AHP 2 系统的组成 2 8高压加热器系统AHP 2 系统的组成 2 8高压加热器系统AHP 控制向蒸汽发生器的给水流量 保证蒸汽发生器二回路侧的水位维持在一个随汽机负荷变化的整定值上 2 9主给水流量调节系统ARE 1 系统的功能 二 二回路主要系统 2 9主给水流量调节系统ARE 2 系统的组成 2 9主给水流量调节系统ARE 2 系统的组成 2 10汽轮机旁路系统GCT 1 系统的功能 二 二回路主要系统 当反应堆功率与汽轮机负荷不一致时 汽轮机旁路排放系统通过把多余的蒸汽排向冷凝器 除氧器和大气为反应堆提供一个 人为 的负荷 从而避免了核蒸汽供应系统 NSSS 中温度和压力超过保护阈值 确保电站的安全 2 10汽轮机旁路系统GCT GCT调节阀 当正常主给水系统失效时 向蒸汽发生器二次侧供水 排出堆芯余热 将反应堆冷却到余热排出系统 RRA 投入运行条件为止 另外 在机组正常运行时 辅助给水系统作为蒸汽发生器的后备水源 2 11辅助给水系统ASG 1 系统的功能 二 二回路主要系统 2 11辅助给水系统ASG ASG汽动给水泵 2 12循环水系统CRF 1 系统的功能 二 二回路主要系统 通过两条独立的进水渠向每台机组的冷凝器提供已过滤的冷却水 海水 2 12循环水系统CRF 循环水泵 发电机励磁和电压调节系统GEX输电系统GEV主开关站 超高压配电装置GEW厂内6 6KV供电网络LG LH 电气部分主要系统 GNPS汽轮发电机组 三 电气部分主要系统 3 1GNPS主发电机简介 一 同步发电机的工作原理 转子绕组通入直流电激起一磁场 转子磁场是旋转的 定子绕组切割磁通就会感应出电势 三 电气部分主要系统 二 GNPS发电机主要参数 设备功能标识1GEX001GE2GEX001GE额定功率900MW1158MVA最大持续输出功率984MW速度3000r min极数2频率50Hz端电压26000V定子电流 每相 23512A相数3功率因数0 85滞后 额定功率900MW1158MVA 端电压26000V定子电流 每相 23512A 3 1GNPS主发电机简介 三 发电机结构 发电机纵向剖面图 3 1GNPS主发电机简介 3 1转子结构 1 发电机转子是用合金钢整体锻造而成 2 转子的圆周上加工了32个槽 转子线圈镶入这32个线圈槽中 另有10个空槽配重 从而形成一对N S磁极 3 转子采用特有的副槽轴向 径向通风结构 3 1GNPS主发电机简介 发电机转子的 副槽轴向 径向 通风系统 3 1GNPS主发电机简介 发电机转子 3 1GNPS主发电机简介 3 2a定子结构 外定子 外定子包括框架 冷却器 轴承 氢密封装置 发电机出线端子等 起着固定和支撑内定子的作用 3 1GNPS主发电机简介 发电机外定子 3 1GNPS主发电机简介 3 2b定子结构 内定子 1 内定子框架由环形肋板和轴向桁条焊接而成 2 定子铁芯由电工薄钢片叠合而成 共有42个线圈槽 3 1GNPS主发电机简介 发电机内定子 3 1GNPS主发电机简介 3 3定子结构 定子绕组 1 定子线圈为两层旋卷式线圈 每相有两个并联线路 2 每个线圈由许多小方形铜管组成 这些铜管均单独绝缘和跨接 线圈两端均钎焊到锻铜汇水管 3 1GNPS主发电机简介 水电接头 3 1GNPS主发电机简介 励磁机组布置示意图 3 1GNPS主发电机简介 3 2输电系统 GEV 输电系统的主要