核蒸汽供应系统彩色标注页

1、2022-5-221o 1）按用途来分o 生产堆是生产核武器装料用的反应堆。由于它为军用服务，所以又叫军用生产堆。o 动力堆是提供动力用的反应堆，包括发电、供热以及舰艇推进用的反应堆。o 研究堆是为了从事核物理、反应堆材料、核工程等研究用的反应堆，也可用来生产同位素及进行人员培训，它是发展核动力必不可少的工具。2022-5-222o 按照压水堆的工作原理，原则上不允许冷却剂水发生沸腾。o 为了得到高温水，反应堆必须在高压力(15.5兆帕左右)状态下工作。o 压水堆主要由堆芯、堆内构件、压力容器和控制棒驱动机构等部件组成。o 压水堆由四部分组成：o堆芯o堆内构件o压力容器和顶盖o控制棒驱动机构2

2、022-5-223o 大亚湾核电站堆芯由157个几何形状及机械结构完全相同的燃料组件构成。o 核反应区高3.66米，等效直径3.04米。 157个几何上和机械上都完全相同的燃料组件，被安置在承放堆芯的下栅格板上，外侧用包围堆芯的堆芯围板定位。上栅格板放置在燃料组件顶部的压紧弹簧上，用以防止在事故情况下由于水力不稳定性而使燃料组件上升。2022-5-224157个燃料组件（每个燃料组件17*17的正方形）三种不同富集度的燃料分区布置1区：53个，1.8%，内区2区：52个，2.4%，内区3区：52个，3.1%，外区2022-5-225o 包壳既保证了燃料棒的机械强度又将核燃料及其裂变产物包容住，

3、构成了强放射性的裂变产物与外界环境之间的第一道屏障。o 燃料棒内有足够的预留空间和间隙，可以容纳燃料释放出的裂变气体，允许包壳及燃料的不同热膨胀和燃料肿胀，使包壳和端塞焊缝都没有超应力的风险。2022-5-226o 间隙内充约3MPa氦气，是为了减小燃料元件放入堆芯后冷却剂压力对包壳形成的压应力。o 在燃料芯块柱与端塞之间装有一个不锈钢螺旋形压紧弹簧，它防止燃料装卸操作或运输过程中燃料芯块在包壳内蹿动，以及允许芯块高温辐照后沿轴向的肿胀。o 改进型燃料组件燃料棒的端塞设计成便于组件中燃料单棒的抽换。端塞以有一圈径向槽为特点，便于专用的抽拔工具夹紧燃料棒。2022-5-227o 2.1.3堆芯功

4、能组件o 控制棒组件、可燃毒物组件、中子源组件和阻力塞组件通称堆芯功能组件。o 2.1.3.1控制棒组件RCCAo Rod cluster control assemblyo 控制棒组件用来控制裂变反应的速率、启动或关闭反应堆、调节反应堆的功率输出。当反应堆出现事故时，将组件快速插入堆芯，可以及时地把反应堆停闭，保证反应堆的安全。2022-5-228o 2)吸收剂棒o 大亚湾核电站采用两种类型的吸收剂棒，即黑棒和灰棒。除了吸收剂材料不同之外，所有吸收剂棒的结构是相同的。o 黑棒的吸收剂材料为银-铟-镉合金，重量分别为80、15和5。这种合金做成挤压成形的芯块，封装在不锈钢包壳内，两端有钨极惰性

5、气体保护焊接的端塞，防止吸收材料与冷却剂接触。o 灰棒的吸收剂材料为不锈钢，其结构形式与黑棒相似。2022-5-229o 2.2.1下部堆内构件o 下部堆内构件有：堆芯吊篮和堆芯支承板、堆芯下栅格板、流量分配孔板、堆芯围板、热屏以及二次支承组件等。2022-5-22102.2.1.1堆芯吊篮组件堆芯吊篮是一个高约8.2m的不锈钢圆筒，壁厚51mm。有三个冷却剂出口管嘴。上端带有法兰，下端焊在厚约500mm的堆芯支承板上。法兰上有24个流水孔、6个辐照样品孔和4个定位键孔。吊篮筒身采用悬挂式结构，依靠上法兰悬挂并压紧在压力容器的内部支撑凸缘上，这样可以向下自由膨胀。2022-5-2211o 2.

6、2.2 上部堆内构件（压紧组件）o 上部堆芯支承构件也叫堆芯压紧构件，它的作用是：压紧燃料组件，防止组件受冷却剂的冲击而上下移动；对控制棒进行导向；把冷却剂引出堆外。o 上部堆芯支承构件由上支承板、堆芯上栅格板、上支承柱以及控制棒导向管组成。它可以作为一个整体进行装卸。2022-5-2212o 2.4.2.1 控制棒组件提升o (1)传递线圈通电：电磁铁吸合衔铁，使传递销爪插入环形沟槽啮合(上下各有约lmm轴向间隙)。o (2)夹持线圈断电：此时依靠弹簧使电磁铁与衔铁脱开，夹持销爪先下降约2mm，随后销爪从环形沟槽中脱出。o 驱动轴靠自重下降，在下降约lmm后，驱动轴被传递销爪挡住。此时已将夹

7、持销爪承载改为传递销爪承载。而夹持销爪下降约2mm，故销爪已处于空载，即与沟槽上下各有约1mm轴向间隙的状态，使其在空载状态下将销爪从沟槽中脱出。2022-5-2213o 一、系统描述o 压水堆冷却剂系统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、一台反应堆冷却剂泵以及相应的管道和阀门。o 其中1号环路热管段上连接有一台稳压器和与其相关的卸压箱。2022-5-2214o 二、系统功能o 反应堆热量传递-使冷却剂循环流动，将堆芯中核裂变产生的热量通过蒸汽发生器传输给二回路，同时冷却堆芯，防止燃料元件烧毁或毁坏。o 反应性控制-反应堆冷却剂中溶有的硼酸可吸收中子，因此通过调

8、整硼溶度可控制反应性（主要用于补偿氙效应和燃耗）。2022-5-2215o 压力控制-RCP(冷却剂)系统中的稳压器用于控制冷却剂压力，以防止堆芯中发生不利于燃料元件传热的偏离泡核沸腾现象。o 安全功能-RCP(冷却剂)系统压力边界作为裂变产物放射性的第二道屏障，在燃料元件包壳破损泄漏时，可防止放射性物质外逸。2022-5-2216o 三、系统组成o 压水堆冷却剂系统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、一台反应堆冷却剂泵以及相应的管道和阀门。o 其中1号环路热管段上连接有一台稳压器和与其相关的卸压箱。2022-5-2217o 三、系统组成o 1. 环路分段o 稳

9、压器及其相应的卸压箱则仅在l条环路上设置。运行时，主泵强迫冷却剂在压力壳及环路内循环流动。o 被堆芯加热的冷却剂从反应堆压力容器出口接管流出，进入蒸汽发生器，将热量传递给二回路介质，然后通过主泵将冷却剂由压力壳入口接管送人堆芯。2022-5-2218o 2. 系统与主要辅助系统的接口o 化学与容积控制系统的下泄、上充管线连接于环路冷段，过剩下泄管线则与环路过渡段连接。其上充管线还通过稳压器辅助喷淋管线与稳压器相连，通过泵轴封注水管线与主泵相连。o 余热排出系统由环路热段引出冷却剂进入余热排出系统，排出余热后冷却剂再由环路冷段接口进入环路系统。2022-5-2219o 3. 系统特性参数o 为提

10、高电厂热效率，系统的运行温度和压力愈高愈有利。然而相应设备的承压能力、材料性能和加工制造技术要求也相应增高，从而反过来会影响核电厂的经济性。o 综合各种因素，压水堆冷却剂系统工作压力一般取在14.715.8MPa，常用15.5MPa。冷却剂进堆温度取280300，出口温度取310330，温差取3040。单环路冷却剂流量约24000m3/h，主管道冷却剂流速限制在12 ms。2022-5-2220o 1. 蒸汽发生器水位控制o 蒸汽发生器的水位，是指蒸汽发生器二次侧水面的高度。o 水位有两种，即宽量程水位和窄量程水位。一般每台蒸汽发生器有一只宽量程水位传感器，用于监测向蒸汽发生器充水、放水操作和

11、湿保养阶段水位的大范围内变化。它只用于显示，不参与控制和保护。o 一般每台蒸汽发生据有4个窄量程水位传感器。它们的量程范围小，刻度细，用于控制和保护。2022-5-2221o 2. 控制过程o 1) 程序水位o 蒸汽发生器的程序水位随汽轮机功率变化而改变，由于汽轮机第一级压力正比于功率，因此，水位程序定值由汽轮机第一级压力确定。在20100负荷，程序水位定值为50。蒸汽发生器程序水位从零负荷到20负荷，相应的程序水位定值从34线性增长到50；在20100负荷，程序水位定值为50。2022-5-2222o (1)根据蒸汽发生器的压力随负荷增加而降低的特性，零负荷时蒸汽发生器的蒸汽压力最高，水的密

12、度最大，确定较低的水位定值是为了保持蒸汽发生器较小的水装量，以限制主蒸汽管道破裂事故的严重程度。o (2)在零负荷到20负荷之间，随着功率的增加，程序水位线性增长是为了在随压力降低水的密度减小的过程中保持蒸汽发生器的水装量，较高的水位还可以使电厂在负荷减少时，不致使水位退缩到导致低低水位停堆保护定位的高度。2022-5-2223o 2) 主给水调节阀水位调节系统o 参与主给水调节阀的蒸汽发生器给水流量调节的参数有三个，它们是：o 蒸汽发生器水位o 蒸汽流量o 给水流量o 所以又称作三冲量调节系统，其中被调节量是水位，扰动量是蒸汽流量，调节量是给水流量。2022-5-2224o 3. 与蒸汽发生

13、器水位有关的逻辑动作o (1)水位设定值与水位测量值之间的差值o 如果被测水位和水位设定值的偏差超过5，则发生报警。o (2)蒸汽发生器高高水位o 每台蒸汽发生器的4个水位测量通道以四取二逻辑产生蒸汽发生器高高水位信号。o 高高水位阈值为75窄量程水位。任一台蒸汽发生器产生高高水位信号，则产生P-14信号，此时以下保护动作被驱动：o 汽机脱扣；停主给水泵；关主给水隔离阀。o 与P-7符合，产生反应堆紧急停堆；2022-5-2225o 反应堆冷却剂泵的功能是将反应堆冷却剂升压，补偿系统的压力降，保证反应堆冷却剂系统中冷却剂的循环。o 在RCP(冷却剂)系统的每一个输热环路中，在蒸汽发生器和反应堆

14、容器之间的冷管段上，安装有一台反应堆冷却剂泵机组。o 三台主泵的设备编码为RCP001PO、002PO、003PO。2022-5-2226o 为防止主泵停止运转后电动机绕组受潮，安置了电动机绕组电加热器。主泵停运后，电加热器自动投入运行；主泵启动时，电加热器自动断开。o 1). 惰转飞轮o 在发生主泵断电的情况下，反应堆紧急停堆。停堆后反应堆剩余功率呈指数下降，故短时间内必须保持有较高的冷却剂流量通过反应堆堆芯。2022-5-2227o 1）. 喷淋系统o 喷淋管线位于稳压器的顶部，根据喷淋水来源不同，可分为主喷淋和辅助喷淋。o （1） 主喷淋o 主喷淋由两条分别连至两条冷管段的管线组成。喷淋

15、管线上游接在RCP系统1 号系统和2号环路（2号机组为1号系统和3号环路主泵的出口主管道上，两条支管到稳压器前连成一条共用喷淋母管。2022-5-2228o 连续喷淋的作用是：o限制主喷淋开启时对管道和阀门的热冲击；o保证稳压器内水温的均匀性；o使稳压器内水与一回路水的硼浓度和化学添加剂浓度一致。o 每条喷淋管线上有一个温度探测器，以监督有否喷淋流量。2022-5-2229o (2) 辅助喷淋o 它接在RCV(化容)系统再生式热交换器下游的上充管线上，其作用是在主泵停运导致正常喷淋无法进行时降低稳压器压力。o 辅助喷淋水温与上充水相同，热态时只有266，与稳压器中温度相差较大，对管线和设备易造

16、成大的热冲击，应尽量避免使用。规定时不得使用辅助喷淋。2022-5-2230o 其喷淋量为9.5m3/h ，通过开启RCV227VP向稳压器喷淋，喷淋管线上无调节阀，只能利用RCV46VP控制喷淋流量。2022-5-2231o 先导阀起压力敏感和控制元件的作用。阀的上端有一个活塞机构，活塞缸通过脉冲管与稳压器蒸汽空间相通，活塞上所受的压力与活塞杆上受的弹簧力相反。o 通过调整该弹簧可以调节先导阀的整定压力。活塞杆上装有一个凸轮，可开启两个先导阀盘R1和R2。2022-5-2232o 当稳压器压力低于先导阀的整定压力时，活塞杆在上面位置，先导阀盘R1 开启，使主阀活塞上部与稳压器连通，由于主阀活

17、塞的面积比阀盘的面积大，因此主阀关闭。o 当稳压器压力升高时，压力作用在先导阀活塞上，使活塞杆向下移动，先导阀盘R1关闭，使主阀活塞上部与稳压器隔离，此时主阀仍然保持关闭。2022-5-2233o 1 系统功能o 化学和容积控制系统RCV，简称化容系统，主要为反应堆冷却剂系统提供容积控制、化学控制和反应性控制。o 1.1容积控制：容积变化有两个原因：o 热工学：当一回路水温变化时，回路中水的体积也随之变化，导致稳压器水位波动；2022-5-2234o 实际上，由于化学控制的需要，在正常运行时在一间路与化学和容积控制系统之间，补给和排放两种联结总是维持着的，它们可称作“上充”和“下泄”。o 稳定

18、运行时上充流等于下泄流。o 在一回路发生扰动情况下，稳压器水位影响这两个流量之差，通过改变上充流量使水位偏差为零。2022-5-2235o 再生式热交换器利用上充流的冷水来冷却，这样既冷却了下泄流，又加热了上充流，节省了一部分能量。o 非再生式热交换器利用设备冷却水来冷却，其热量最终由海水带走。非再生式热交换器再生式热交换器下泄水设备冷却水净化2022-5-2236o 为了便于与其他系统连接（尤其是反应堆硼和水补给系统），RCV系统的工作压力为0.20.5MPa。o 降压也分两级进行。第一级降压通过三个下泄孔板（正常运行时使用一个）将压力从15.5MPa降低到2.4MPa，第二级降压用调压阀使

19、压力降低到0.2MPa左右。o 为防止降压过程发生气化，降压只能在冷却之后进行。采用降温、降压、再降温、再降压的方法。2022-5-2237RCV系统的冷却和降压2022-5-2238o 2系统流程o 由下泄回路，净化回路，上充回路，轴封注水及回流、过剩下泄回路四部分组成。另外，还有一条低压下泄管线和一条除硼管线。o 2.1下泄回路o 电厂正常稳态运行时，从一回路系统3环路(2号堆是2环路)冷端引出压力为15.5MPa、温度为292的下泄流13.6m3/h。2022-5-2239o 3.4下泄控制阀RCV0l3VPo 进一步降低下泄压力，使其低于净化系统的工作压力，稳压器水实体时用它来控制一回

20、路系统的压力。o 3.5 除盐器前过滤器RCV00lFIo 用来吸附尺寸大于5m的固体颗粒，保护离子交换树脂不受污染和堵塞。2022-5-2240o 1系统功能o 反应堆硼和水补给系统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。即：o 提供除盐除氧硼水，以保证化容系统的容积控制功能；o 注入联氨和氢氧化锂等化学药品，以保证化容系统的化学控制功能；o 提供硼酸溶液和除盐除氧水，以保证化容系统的反应性控制功能。2022-5-2241o 余热排出系统又称为反应堆停堆冷却系统。当反应堆停堆后，最初仍由蒸汽发生器将剩余功率这部分热量导出，当二回路不能再运行时，即由余热排出系统导出

21、这部分热量，保证反应堆的冷却。o 1系统功能o 在电站正常停运过程中，当一回路压力和平均温度分别降低到2.8MPa、180时，用余热排出系统(RRA)排出堆芯余热、一回路的显热和运行的RCP泵在一回路水中产生的热量，使反应堆进入冷停堆状态。2022-5-2242o 3系统组成o 由反应堆(换料)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。2022-5-2243o 3.2 乏燃料水池o 乏燃料水池位于燃料厂房内，也是一个长方形水池，池面标高为20m，它又分隔成四个长方形小区。o 靠墙的第一个长方形小区称燃料元件输送池，池底标高为7.5m，池底有一个连接燃料厂房与安全壳

22、内堆内构件贮存池的传递通道。2022-5-2244o 紧靠燃料输送池的水池为乏燃料贮存水池，池底标高为7.5m。它可存放13/3个堆芯的燃料组件，这些组件分别存放在燃料格架内。2022-5-2245燃料格架共有20个，其中五个各可存放30个燃料组件，其余格架各存放36个组件，总共可放690个组件。另外乏燃料池还有一个可贮存5个破损元件的格架。该池只要有乏燃料就必须充满水，且维持正常水位；2022-5-2246o 紧挨乏燃料贮存区另一侧的一个正方形的水池为乏燃料装卸罐贮存池，池底标高为7.26m。o 乏燃料在该池被装入运输用的铅罐内。该池底部加有垫层以吸收容器跌落时的撞击能量。o 以上三个区域彼

23、此相通，并可用气密闸门加以隔离。2022-5-2247o 另一正方形的水池与乏燃料装卸罐贮存池相邻，但不相通，池底标高为14.25m。该池作为燃料输送罐的冲洗区。o 整个乏燃料水池的池壁均以不锈钢板作覆面，并设有7个引漏管，监测覆面是否有渗漏。2022-5-2248o 2.系统组成o 安全注入系统RIS由高压安注、中压安注、低压安注和硼酸再循环回路组成。o 高压安注和低压安注为能动注入子系统，具有足够的设备和流道冗余度，即使发生单一能动或能动故障，仍能保证运行安全的可靠性和连续的堆芯冷却。o 中压安注为非能动注入子系统。2022-5-2249o 实际上，由于换料水箱与高压安注泵入口之间的管道上

24、设置了逆止阀，它们在低压安注泵出口压力的作用下自动关闭，因此仅在低压安注泵增压失效时高压安注泵才直接从换料水箱吸水。o 在每台泵出口设置了一个最小流量旁路管线，在电站正常运行期间此最小流量经轴封水热交换器冷却后再循环到泵的吸入口。三台泵共用的最小流量旁路管线装有两只隔离阀，当接到安全注入信号时关闭这两个阀门。2022-5-2250o 2.2蓄压箱注入系统（中压安注）o 中压安注系统主要由三个安注箱组成（RIS001，002，003BA），分别接到三个环路的冷管段上 。o 安注箱内存2400ppm的含硼水，用绝对压力约为的4.2MPa氮气覆盖。o 当RCP压力降到安注箱压力以下时，由氮气压将含硼水注入RCP冷段，能在短时间内淹没堆芯，避免燃料棒熔化。2022