反应堆冷却剂系统

反应堆冷却剂系统第1页/共42页培训目标了解系统主要功能和工艺流程；熟悉主要设备结构、作用和运行方式；了本系统和其它系统的相互关系；记住系统和设备的主要技术参数。2第2页/共42页系统概述反应堆冷却剂系统由稳压器、稳压器波动管线、稳压器喷淋管线、稳压器安全阀、反应堆冷却剂泵、蒸汽发生器、反应堆冷却剂主回路管线、稳压器和蒸汽发生器的支撑结构及相应的管线、排气装置、仪表和阀门组成。3第3页/共42页

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5第5页/共42页系统主要功能反应堆冷却剂压力边界的完整性堆芯冷却和反应性控制反应堆冷却剂系统压力控制过程监控自动降压功能6第6页/共42页系统描述(1)反应堆冷却剂系统由两个热交换环路组成。每个环路上包含一台蒸汽发生器、两台主泵、一根热段管道和两根冷段管道。另外，该系统还包括稳压器、连接管线、阀门及用于控制和保护的仪表。所有反应堆冷却剂系统的设备均位于安全壳内。7第7页/共42页

8第8页/共42页系统描述(2)正常运行期间，主泵驱动加压水通过压力容器和蒸汽发生器并进行循环流动。加压水在通过堆芯时被加热。加热的水被传送到蒸汽发生器，并在蒸汽发生器中将热量传递给蒸汽系统。最后在主泵的作用下，加压水返回压力容器中，从而完成了循环流动。RCS的压力通过稳压器的运行来控制，在稳压器内利用电加热器或喷淋水或二者同时作用来维持稳压器中的水和蒸汽处于平衡状态。通过电加热器加热水形成蒸汽或通过喷淋将蒸汽冷凝成水来控制由于反应堆冷却剂膨胀与收缩而引起的压力变化。9第9页/共42页反应堆冷却剂系统主要参数10第10页/共42页蒸汽发生器（1）主要技术特点·蒸汽发生器的U型传热管采用三角形排列；·蒸汽发生器在全挥发处理二次侧水化学条件下运行；·管板上的传热管采用全深度液压膨胀，最大限度地防止二回路水进入传热管与管板之间的缝隙；·U型传热管采用镍一铬一铁合金690热处理管；·采用三叶状孔（梅花孔）支撑板,改进了防振条工艺；·采用一体化的汽水分离器；·采用椭圆形的一次侧下腔室，便于机器人工具进出和维护保养。·蒸汽发生器下封头直接与两台主泵的壳体相连接。11第11页/共42页

12第12页/共42页蒸汽发生器（2）一次侧工艺流程

在一次侧，反应堆冷却剂通过热段入口管嘴进入一次侧水室。一次侧水室的下部是椭圆的，通过一段圆柱筒体与管板进行连接。一块竖直的水室隔板将封头分为进口和出口水室。反应堆冷却剂进入倒置的U型传热管，在传热管中流动的过程中将热量传递给二次侧，然后返回到一次侧水室。冷却剂经过两个冷段管嘴离开蒸汽发生器，而主泵直接与这两个管嘴相连接。13第13页/共42页蒸汽发生器（3）二次侧工艺流程

给水经高于U型传热管顶部一定高度的给水管嘴进入蒸汽发生器，然后进入给水环管，并通过连接在给水环管顶部的J型接管离开给水环管向下流动，并与从汽水分离器分离出的饱和水混合。然后此混合流量一起进入围筒和壳体之间的下降段环腔。水在流经U形管束的过程中从一次测吸热转变为汽水混合物。汽水混合物经管束区域继续向上流动，并经旋叶式汽水分离器去除蒸汽中的大部分水分。蒸汽继续上升，进入二级分离器（干燥器），并进行进一步脱水，以提高蒸汽品质到设计要求的最小干度（0.1%）。干饱和蒸汽经出口管嘴离开蒸汽发生器，在出口管嘴处设置有流量限制器，以防止主蒸汽管线破裂时蒸汽流量过度释放而造成的过度冷却。14第14页/共42页蒸汽发生器参数(1)蒸汽流量（每台蒸汽发生器，kg/hr）

3400000总蒸汽流量（kg/hr）

6795000主给水温度（°C）

227蒸汽出口压力（MPa.a）

5.612蒸汽出口温度（°C）

271.2设计压力（MPa.a）

8.274设计温度（°C）

316排污流量（每台蒸汽发生器，kg/hr）

正常

2070最大

20700排污管板冲洗流量（kg/hr）

6300015第15页/共42页蒸汽发生器参数(2)数量

2形式

立式U形管式U形管数量

10025总的换热面积（m2）

11477传热管外径（mm）

17.48传热管壁厚（mm）

1.02传热管中心距（mm）

24.89总高(m)约22.5上部壳体内径（mm）

5334下部壳体内径（mm）

4191管板厚度（m）

约0.816第16页/共42页稳压器稳压器是一个包括上、下两个半球形封头的圆筒状容器。它采用碳钢材料制造，并在与一回路冷却剂接触的内表面上堆焊奥氏体不锈钢。在稳压器的顶部有一个喷淋管嘴和两个与安全阀和ADS系统阀门相连接的管嘴。喷淋流量通过自动控制的气动阀来调节。喷淋阀也能在控制室进行手动操作。在波动管嘴上部设置的拦截滤网阻止外部异物从稳压器进入RCS。稳压器下部的挡板阻止涌入的冷水直接流向汽水分界面。此挡板也有助于涌入的水与稳压器内水的混合。17第17页/共42页

18图3.2.4稳压器第18页/共42页稳压器主要功能压力控制超压保护容积补偿排除不凝性气体19第19页/共42页稳压器控制原理（1）在100%功率的稳态运行期间，约50%的稳压器容积是水，另50%容积是汽。在容器底部的浸没式电加热器使水处于饱和温度。加热器也用于维持恒定的运行压力。通过一个与喷淋阀并列的手动旁路阀提供持续喷淋的小流量来减小在稳压器和反应堆冷却剂之间的硼浓度差别。该持续喷淋流量也用于防止喷淋管线的过度冷却。比例电加热器在运行期间是连续工作的，以补偿喷淋水的持续引入和向周围环境的热量损失。20第20页/共42页稳压器控制原理（2）在稳压器压力下降时，稳压器中的水闪蒸成蒸汽和由加热器自动启动而产生的蒸汽一起保持稳压器压力高于专设安全设施动作的设定值。当稳压器压力上升时，喷淋阀开启冷凝稳压器内的蒸汽，以防止稳压器压力达到专设安全设施动作的设定值。在一回路水涌入稳压器中使稳压器液位升高时通断电加热器通电，用于加热从反应堆冷却剂回路涌入稳压器的过冷水。21第21页/共42页稳压器主要技术参数设计压力17.1MPa（表压)

设计温度360.0°C总高15.42m

内部容积59.47m3稳压器电加热元件中，比例电加热器370KW，同时备有A、B、C、D四组后备元件，电功率分别为245、245、370、370kw；稳压器满功率下容积分布：汽31.14m3、水28.32m3；稳压器喷淋能力：150m3/hr稳压器安全阀配置数量2要求最小泄压能力94.50kg/sec22第22页/共42页主泵AP1000采用全密封式的反应堆冷却剂屏蔽电动泵，其功能是输送反应堆冷却剂，完成在堆芯、冷却剂环路和蒸汽发生器之间的循环。主泵具有转动惯性大、可靠性高、维护保养要求低的特点。主泵是一台立式、单级离心泵，叶轮直接连接在电机转子转轴上。电机的定子和转子均密闭在耐腐蚀的屏蔽套中，并承受一回路系统压力。定子和转子之间的一回路冷却剂提供冷却功能，电机轴承也由一回路冷却剂冷却。一回路冷却剂由叶轮驱动。23第23页/共42页主泵主要部件水力部件轴承屏蔽套飞轮定子绕组及冷却变频调速控制装置24第24页/共42页

25第25页/共42页主泵控制主泵启动主泵的启动信号与RCS压力信号连锁，防止在启动时主泵气蚀。RCS宽量程压力信号用来生成主泵启动的允许信号。主泵跳闸以下信号可以产生停主泵信号：

—安全驱动信号；—CMT投入信号；

—第一级自动卸压系统启动信号；

—主泵轴承冷却水温度高；

—稳压器液位低于L-2；

—热段温度高且蒸发器液位低。26第26页/共42页主泵主要技术特点主泵直接与蒸汽发生器的下封头连接。这种结构设计取消了主泵与蒸汽发生器之间的冷却剂管道，降低了环路的压降，简化了蒸汽发生器、泵和管道支承系统。主泵没有轴密封装置，因而消除了因轴密封失效导致失水事故的可能性，从而大大提高了安全性，也减少了泵的维修工作量。主泵电机设置上下两个钨合金飞轮，以提高泵的转动惯量，延长惰走时间，从而增加失去电源之后堆芯的热工裕量。主泵装有三个轴承，两个径向轴承和一个双向推力轴承，都在电机一侧，轴承采用水润滑方式。主泵启动时采用变频调速控制装置，降低冷态工况时的电机功率，从而最大限度地缩小电机尺寸。27第27页/共42页主泵主要设计参数

28第28页/共42页主管道AP1000主管道由两个循环回路组成，分别拥有一条热段、两条冷段主管道中，有一条热段接波动管与稳压器相连，调节系统压力四条冷段直接与悬挂在蒸汽发生器底部水室的主泵出口及压力容器进口相连。由此，构成压力容器“四进两出”29第29页/共42页

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31热段第31页/共42页

32冷段第32页/共42页自动卸压子系统（1）自动卸压子系统包含四组顺序开启的阀门以降低反应堆冷却剂系统的压力，从而使非能动堆芯冷却系统能为堆芯提供长期冷却。第1、2、3级自动卸压子系统各有两条管线，每条管线内串联两只常闭电动阀，上游的一只是卸压控制球阀，另一只是隔离闸阀。1、2、3级自动卸压子系统的每条管线的入口经过一条公用母管，与稳压器顶部相连；每条管线的出口经过一条公用的卸压母管，与一只喷淋头相连。喷淋头淹没在安全壳内置换料水箱的溢流水位以下。33第33页/共42页自动卸压子系统（2）第4级卸压子系统有四条管线，分成两个子组。每个子组通过一个入口接头与一个热管段相连。每条管线内串联有两只阀门，一个常开的电动闸阀作为隔离阀，另一个常闭的爆破阀作为卸压控制阀。第4级卸压系统直接与反应堆冷却剂回路热段的顶部相连，并直接向蒸汽发生器隔间排放。34第34页/共42页

35第35页/共42页主冷却剂系统运行

36第36页/共42页二种启动方式AP1000有抽真空启动和水实体