核電廠系統(tǒng)與設(shè)備 復(fù)習(xí)大綱
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1、《核電廠系統(tǒng)與設(shè)備復(fù)習(xí)資料》 第一章:緒論 1、從能源的供應(yīng)結(jié)構(gòu)來(lái)看,目前世界上消耗的能源主要來(lái)自煤、石油、天然氣三大資源, 不僅利用率低,而且對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。 2、 為了緩解能源矛盾,除了應(yīng)積極開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能以及生物質(zhì)能等再生能源 外,核能是被公認(rèn)的唯一現(xiàn)實(shí)的可大規(guī)模替代常規(guī)能源的既清潔又經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)代能源。 3、 按慢化劑分類(lèi):輕水堆(壓水堆和沸水堆);重水堆;石墨堆。 沸水堆:效率高。缺點(diǎn):水有放射性 壓水堆:汽水分離再熱器。再熱:提高干度。回?zé)幔禾岣咝? 第二章:壓水堆核電廠 2 .1概述 1、從生產(chǎn)的角度講,核島利用核能生產(chǎn)蒸汽,常規(guī)島用蒸汽生產(chǎn)電能
2、。 核島:反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng);專(zhuān)設(shè)安全系統(tǒng);核輔助系統(tǒng);三廢處理系統(tǒng)。 常規(guī)島:汽輪機(jī)回路;循環(huán)冷卻水系統(tǒng);電氣系統(tǒng)。 2、 反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)將堆芯核裂變放出的熱能帶出反應(yīng)堆并傳遞給二回路工質(zhì)以產(chǎn)生 蒸汽。通常把反應(yīng)堆、反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)及其輔助系統(tǒng)合稱為核供汽系統(tǒng)。 每一條環(huán)路由一臺(tái)蒸汽發(fā)生器、一臺(tái)或兩臺(tái)反應(yīng)堆冷卻劑泵及相應(yīng)的管道組成,在其 中一個(gè)環(huán)路的熱管段上,通過(guò)波動(dòng)管與一臺(tái)穩(wěn)壓器相連。一回路內(nèi)的高溫高壓含硼水, 由反應(yīng)堆冷卻劑泵輸送,流經(jīng)反應(yīng)堆堆芯,吸收了堆芯核裂變放出的熱能,再進(jìn)入蒸 汽發(fā)生器,通過(guò)蒸汽發(fā)生器傳熱管壁,將熱量傳給蒸汽發(fā)生器二次側(cè)給水,然后再由 反應(yīng)堆冷卻劑泵唧送回
3、反應(yīng)堆。如此循環(huán)往復(fù),構(gòu)成封閉回路。整個(gè)一回路系統(tǒng)設(shè)有 一臺(tái)穩(wěn)壓器。一回路系統(tǒng)的壓力靠穩(wěn)壓器調(diào)節(jié),且保持穩(wěn)定。 3、 為了保證反應(yīng)堆和反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的安全運(yùn)行,核電廠還設(shè)置了一系列核輔助系統(tǒng) 和專(zhuān)設(shè)安全設(shè)施系統(tǒng)。 4、 核輔助系統(tǒng)主要用來(lái)保證反應(yīng)堆和一回路系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 專(zhuān)設(shè)安全設(shè)施系統(tǒng)為核電廠重大的事故提供必要的應(yīng)急冷卻措施,并防止放射性物 質(zhì)的擴(kuò)散。 5、 二回路系統(tǒng)由汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、凝汽器、凝結(jié)水泵、給水加熱器、除氧器、給水泵、 蒸汽發(fā)生器、汽水分離再熱器等設(shè)備組成。蒸汽發(fā)生器的給水在蒸汽發(fā)生器吸收熱量 變成蒸 汽,然后驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。做功后的乏汽在凝汽器內(nèi)冷凝成水。凝
4、結(jié)水 由凝結(jié)水泵輸送, 經(jīng)低壓加熱器加熱后進(jìn)入除氧器, 除氧水由給水泵送入高壓加熱器加 熱后重新返回蒸汽發(fā)生器,如此形成熱力循環(huán)。 6、 循環(huán)水系統(tǒng)主要用來(lái)為凝汽器提供凝結(jié)汽輪機(jī)乏汽的冷卻水。循環(huán)水系統(tǒng)分為:開(kāi)式 供水及閉式供水兩類(lèi)。 開(kāi)式供水方式的主要優(yōu)點(diǎn)是冷卻水進(jìn)水溫度較低,有利于汽輪機(jī)組的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,而 且系統(tǒng)簡(jiǎn)單,投資較低。 閉式供水方式是把由凝汽器排出的水,經(jīng)過(guò)冷卻降溫之后,再用循環(huán)水泵送回凝汽 器入口重復(fù)使用。 2 .2核電廠總體及廠房布置 2 .2 .1廠址選擇 核電廠選址考慮的因素中很多與火電廠相同,它們包括接近電力負(fù)荷中心、有充足的冷卻 水源、交通運(yùn)輸方便、有良好
5、的自然條件(如地形、地質(zhì)和地震等)、減少?gòu)U熱廢物排放 對(duì)生物的影響和防止環(huán)境污染的可能性等。核電廠選址基本原則除了要滿足常規(guī)電廠所 必需的條件外,還應(yīng)盡量減少釋放放射性對(duì)環(huán)境的影響,以確保居民在一般事故和嚴(yán)重事 故條件下不受危害。歸結(jié)起來(lái),核電廠選址應(yīng)考慮核電廠本身特性、廠址自然條件和技術(shù) 要求以及輻射安全等三個(gè)方面。 2 .2 .2總平面布置 1、 核電廠的廠址選定后,在總平面布置設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮以下原則: (1 )合理區(qū)分放射性與非放射性的建筑物,使凈區(qū)和臟區(qū)嚴(yán)格分開(kāi),臟區(qū)盡可能置于 主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)側(cè),以減少放射性污染。 (2 )滿足核電廠生產(chǎn)工藝流程要求,便于設(shè)備運(yùn)輸,減少?gòu)S區(qū)管線的
6、遷回和縱橫交叉。 (3 )反應(yīng)堆廠房、核輔助廠房和燃料廠房,都應(yīng)設(shè)在同一基巖的基墊層上,防止因廠房 承載或地震所產(chǎn)生的沉降差異而造成管線斷裂。 (4 )核電廠廠房布置以反應(yīng)堆廠房為中心,核輔助廠房、燃料廠房、主控制樓和應(yīng)急 柴油發(fā)電機(jī)廠房均環(huán)繞在反應(yīng)堆廠房周?chē)?。?duì)于雙單元核電廠也可采用對(duì)稱布置,并 共用部分核輔助廠房。 2、 按照上述原則,一般核電廠的廠房可以分成下列幾個(gè)部分: (1 )核心區(qū):主要由核島和常規(guī)島組成,包括反應(yīng)堆廠房、核輔助廠房、燃料廠房、主控 制室、應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)廠房、汽輪發(fā)電機(jī)廠房等。 (2 )三廢區(qū):主要由廢液儲(chǔ)存、處理廠房、固化廠房、弱放廢物庫(kù)、固體廢物儲(chǔ)存庫(kù)
7、、 特種洗衣房和特種汽車(chē)庫(kù)等組成。 (3 )供排水區(qū):主要由循環(huán)水泵房、輸水隧洞、排水渠道、淡水凈化處理車(chē)間、消防站、 高壓消防泵房、排水泵房等組成。 (4 )動(dòng)力供應(yīng)區(qū):主要由冷凍機(jī)站、壓縮空氣及液氮儲(chǔ)存氣化站、輔助鍋爐房等組成。 (5 )檢修及倉(cāng)庫(kù)區(qū):包括檢修車(chē)間、材料倉(cāng)庫(kù)、設(shè)備綜合倉(cāng)庫(kù)及危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)等。 (6 )廠前區(qū):包括電廠行政辦公大樓及汽車(chē)、消防、保安及生活服務(wù)設(shè)施。 3、 核島廠房主要有反應(yīng)堆廠房、核輔助廠房、燃料廠房、主控制室等。 反應(yīng)堆廠房與汽輪機(jī)廠房的相對(duì)位置有兩種形式:一種是汽輪機(jī)廠房與反應(yīng)堆廠房 呈L形布置,另一種是汽機(jī)廠房與反應(yīng)堆廠房呈T形布置。L形布置方
8、法廠房布局緊湊, 占地少,特別是由幾個(gè)單元機(jī)組并列時(shí),汽機(jī)廠房可以合在一起,以減少汽機(jī)廠房?jī)?nèi) 重 型吊車(chē)臺(tái)數(shù),若端部再接維修車(chē)間,則設(shè)備檢修更為方便。圖2 .8為L(zhǎng)形布置的 雙機(jī)組核電廠平面布置圖。但是,這種布置,在汽輪機(jī)廠房與反應(yīng)堆廠房之間需設(shè)置 防止汽輪機(jī)飛車(chē)時(shí)葉片對(duì)安全殼沖擊的屏障。采用T形布置方式時(shí),汽輪機(jī)葉片飛射 方向不會(huì)危及反應(yīng)堆廠房,但廠房面積相對(duì)大些。 4、 其循環(huán)水系統(tǒng)的標(biāo)高布置,是確定廠區(qū)標(biāo)高的兩個(gè)重要因素之一。這兩個(gè)因素是: (1 )廠區(qū)地坪的標(biāo)高應(yīng)位于千年一遇的最高潮位以上; (2 )將凝汽器布置在適當(dāng)標(biāo)高位置上,使得循環(huán)水回路中有適當(dāng)?shù)暮缥?yīng),并使核 電廠基建
9、投資和循環(huán)水用電消耗都比較合理,也就是綜合考慮基建投資和運(yùn)行費(fèi) 用后選定最優(yōu)的標(biāo)高。 2 .3核電廠主要廠房設(shè)施 1、 核電廠主要廠房指反應(yīng)堆廠房(即安全殼)、燃料廠房、核輔助廠房、汽輪機(jī)廠房和 控制廠房。 2、 安全殼內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要是由鋼筋混凝土建造的。 3、 燃料廠房設(shè)有乏燃料儲(chǔ)存水池,用來(lái)盛放乏燃料。 4、 核輔助廠房是一個(gè)具有多種用途的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。廠房?jī)?nèi)設(shè)有化學(xué)和容積控制系統(tǒng)、 安全注入系統(tǒng)、設(shè)備冷卻水系統(tǒng)等輔助系統(tǒng)及廠房必需的空氣處理和冷卻設(shè)備。 5、 控制廠房布置在整個(gè)核電廠的中心,它包括中央控制室、廠用配電和各種自動(dòng)控制設(shè) 備。 2 .4核電廠設(shè)備安全功能及分級(jí)
10、 1、劃分安全等級(jí)的目的是提供分級(jí)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。 2.4.1安全功能及分析方法: 1、核電廠安全的基本目標(biāo)是限制居民和核電廠工作人員在電廠所有運(yùn)行工況和事故 工況下所受到的射線照射。 2、 為保證必要的安全性,執(zhí)行安全功能的系統(tǒng)執(zhí)行下列功能: (1 )為安全停堆和維持其安全停堆狀態(tài)提供手段; (2 )為停堆后從堆芯導(dǎo)出余熱提供手段; (3 )在事故后為防止放射性物質(zhì)的釋放提供手段,以確保事故工況之后的任何釋放 不超過(guò)容許極限。 3、 為了對(duì)每項(xiàng)功能按其對(duì)安全的重要性分級(jí),可以采用確定論和概率論兩種分級(jí)方法。 2 .4 .2安全分級(jí) 1. 安全一級(jí)2.安全二級(jí)3.安全三級(jí)4.安
11、全四級(jí)(非核安全等級(jí)) 2 .5核電廠安全設(shè)計(jì)原則 1、 核電廠設(shè)計(jì)的首要問(wèn)題,就是要在正常工況或事故工況下,能把這些放射性物質(zhì)嚴(yán)加 控制,把對(duì)個(gè)人的照射減少到可接受的水平,確保工作人員與公眾的安全。 2、 核電廠采用的安全性準(zhǔn)則是多重屏障與縱深防御;在設(shè)計(jì)中必須對(duì)各種可預(yù)見(jiàn)和不可 預(yù)見(jiàn)的事件作出分析,并作出環(huán)境影響評(píng)價(jià)。 1 .多道屏障 1) 第一道屏障是燃料棒包殼。 2) 第二道屏障是一回路系統(tǒng)的承壓邊界,由壓力容器、管道和設(shè)備組成,它們將高溫、 高壓又帶強(qiáng)放射性的冷卻劑封閉在其內(nèi)。 3) 第三道屏障是安全殼,它將一回路系統(tǒng)的主要設(shè)備(包括一些輔助系統(tǒng)和設(shè)備)和 主管道包
12、容在內(nèi)。 2. 縱深防御 3. 單一故障準(zhǔn)則 在壓水堆設(shè)計(jì)中,為了滿足總體設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,防止那些對(duì)安全極為重要的系統(tǒng)或部件發(fā) 生單項(xiàng)故障而失去其功能,制訂了單一故障準(zhǔn)則。單一故障是導(dǎo)致某一部件不能執(zhí)行 其預(yù)定安全功能的一種隨機(jī)故障,由單一隨機(jī)事件引起的繼發(fā)故障,均視作單一故障 的組成部分。 4. 抗自然災(zāi)害的功能 5. 輻照劑量標(biāo)準(zhǔn) 第三章:反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)和設(shè)備 一、反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng) 1、 功能:主功能:冷卻;輸熱。 輔功能:慢化;反應(yīng)性控制(硼濃度);壓力調(diào)節(jié);壓力控制;第二道屏障。 2、 組成:冷卻系統(tǒng);壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng);超壓保護(hù)系統(tǒng)。 冷卻系統(tǒng):(1)增加泵的慣性流量。在
13、反應(yīng)堆冷卻劑泵電動(dòng)機(jī)頂部裝飛輪,延長(zhǎng)主泵斷 電后的惰轉(zhuǎn)時(shí)間,保證斷電后短時(shí)間內(nèi)有較高的流量通過(guò)堆芯。 (2)在一回路設(shè)備布置上,應(yīng)使蒸汽發(fā)生器的位置高于反應(yīng)堆壓力容器,以 便建立和保持一個(gè)自然循環(huán)驅(qū)動(dòng)頭。 壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng): 當(dāng)壓力升高至超過(guò)設(shè)定值時(shí),壓力控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)噴淋閥,由冷管 段引來(lái)的過(guò)冷水向穩(wěn)壓器汽空間噴淋降壓;若壓力低于設(shè)定值,壓 力控制系統(tǒng)啟動(dòng)加熱器,使部分水蒸發(fā),升高蒸汽壓力。 超壓保護(hù)系統(tǒng): 當(dāng)一回路系統(tǒng)的壓力超過(guò)限值時(shí),裝在穩(wěn)壓器頂部卸壓管線上的安全閥開(kāi) 啟,向卸壓箱排放蒸汽,使穩(wěn)壓器壓力下降,以維持整個(gè)一回路系統(tǒng)的完整 性。 3、 一回路壓力:一般取工作壓
14、力15.5MPa,設(shè)計(jì)壓力取1.10~1.25倍工作壓力,;冷 態(tài)水壓試驗(yàn)壓力取1.25倍設(shè)計(jì)壓力。 4、 反應(yīng)堆冷卻劑的出口溫度: (1 )燃料包殼溫度限制。 (2 )傳熱溫差的要求。為了保證燃料元件表面與冷卻劑之間傳熱的要求,燃 料表面與冷卻劑間應(yīng)有足夠的溫差。冷卻劑溫度至少要比包殼溫度低 10 °C?15 °C,以保證正常的熱交換。 (3 )冷卻劑過(guò)冷度要求。為保證流動(dòng)的穩(wěn)定性和有效傳熱,冷卻劑應(yīng)具有2 0。。左右的過(guò)冷度。 5、反應(yīng)堆冷卻劑的入口溫度: 反應(yīng)堆冷卻劑的出口溫度一旦確定,對(duì)于一個(gè)確定熱功率的反應(yīng)堆,其入口溫 度與流量有單值關(guān)系。入口溫度越高,一回路冷卻劑平均
15、溫度越高,從這方面 來(lái)說(shuō),對(duì)提高熱效率有利。但入口溫度越高,冷卻劑溫升越小,所需冷卻劑流 量越大,這就增加了泵的唧送功率從而降低了電廠的凈效率。選擇冷卻劑的入 口溫度時(shí),應(yīng)綜合考慮它與流量各自帶來(lái)的利弊以及其他一些因素后,選取最 佳值。(280 °C—300 °C) 二、反應(yīng)堆本體結(jié)構(gòu) 組成:堆芯(燃料組件、堆芯功能組件);堆芯支撐結(jié)構(gòu);反應(yīng)堆壓力容器;控制棒傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)。 ⑴堆芯結(jié)構(gòu): 分區(qū)裝料的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn): 1. 燃料組件: A, 燃料元件: 組成:下端塞;鋯合金包殼;UO2芯塊;氧化鋁塊;因科鎳彈簧;上端塞;充 氣孔。 作用:產(chǎn)生核裂變并釋放熱量的部件。 燃料包殼:防止核
16、燃料與反應(yīng)堆冷卻劑接觸,以避免裂變產(chǎn)物逸出造成放射性 污染。 B, 燃料組件骨架: C, 定位框架: 堆芯功能組件: A. 控制棒組件: 分類(lèi):(黑棒組;灰棒組)(功率調(diào)節(jié)棒;溫度調(diào)節(jié)棒;控制停堆棒)、 作用:1.快速控制反應(yīng)性;2.正常運(yùn)行調(diào)節(jié)反應(yīng)堆功率;3事故快速引入負(fù)反 應(yīng)性使反應(yīng)堆緊急停堆。 B. 可燃毒物組件:吸收能力強(qiáng)以此平衡反應(yīng)性,保證慢化劑系數(shù)為負(fù)值。 C. 阻力塞組件: D. 初級(jí)中子源棒組件:初級(jí)中子源棒組件初級(jí)中子源棒組件為監(jiān)督初始堆芯裝 料和反應(yīng)堆啟動(dòng)提供所需的中子源,不可連續(xù)使用。 E. 次級(jí)中子源棒組件:次級(jí)中子源棒組件用于反應(yīng)堆滿功率運(yùn)行兩個(gè)月
17、后的反應(yīng) 堆停堆后再啟動(dòng)??蛇B續(xù)使用。 堆芯支撐結(jié)構(gòu): 功能:為堆芯組件提供支撐、定位和導(dǎo)向,組織冷卻劑流通,以及為堆內(nèi)儀表提 供導(dǎo)向和支撐,為壓力容器提供熱屏和防輻照。 組成:下部支撐結(jié)構(gòu)、上部支撐結(jié)構(gòu)和堆芯儀表支撐結(jié)構(gòu)。 反應(yīng)堆壓力容器: 作用:支撐、包容和固定堆芯和堆內(nèi)構(gòu)件;保證燃料組件按一定間距在堆芯內(nèi)定位; 承壓、防護(hù)。 壓力容器頂蓋的密封:O形密封環(huán);密封探漏。 控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu): 組成:磁力提升式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由磁軛、耐壓殼、內(nèi)部部件、驅(qū)動(dòng)軸及位置指示器等5 個(gè)部件組成。 三線圈電磁步進(jìn)式優(yōu)點(diǎn): 1、 精度高,不失步; 2、 緊急停堆,切斷電源,隨重力自動(dòng)插入;
18、3、 彈棒結(jié)構(gòu); 4、 維修方便。 三、反應(yīng)堆冷卻劑泵 作用:反應(yīng)堆冷卻劑泵又叫做主泵。它的作用是。為反應(yīng)堆冷卻劑提供驅(qū)動(dòng)壓頭,。保12 證足夠的強(qiáng)迫循環(huán)流量通過(guò)堆芯,。把反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱量送至蒸汽發(fā)生器,034 產(chǎn)生推動(dòng)汽輪機(jī)做功的蒸汽。 基本要求: (1)能夠長(zhǎng)期在無(wú)人維護(hù)情況下安4全可靠地工作; (2 )冷卻劑的泄漏要盡可能少;-- (3 )轉(zhuǎn)動(dòng)部件應(yīng)有足夠大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,以便在全廠斷電情況下,利用泵的惰轉(zhuǎn) 提供足夠流量,使堆芯得到適當(dāng)?shù)睦鋮s; (4 )過(guò)流部件表面材料要求耐高溫含硼酸水的腐蝕; (5 )便于維修。 分類(lèi):屏蔽電機(jī)泵和軸封泵。 A. 屏蔽電機(jī)泵:
19、優(yōu)點(diǎn):其密封性能好,運(yùn)行安全可靠。 缺點(diǎn):但由于它的效率低(比軸封泵低);屏蔽電動(dòng)機(jī)造價(jià)昂貴;容量小;不宜 安裝飛輪,因而轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小;維修不便。 B. 軸封泵: 優(yōu)點(diǎn): (1 )采用常規(guī)的鼠籠式感應(yīng)電機(jī),成本降低,效率提高,比屏蔽泵效率 高 10% ?20% ; (2 )電機(jī)部分可以裝一只很重的飛輪,提高了泵的惰轉(zhuǎn)性能,從而提高 了全廠斷電事故時(shí)反應(yīng)堆的安全性; (3 )軸密封技術(shù)同樣可以嚴(yán)格控制泄漏量; (4 )維修方便,軸密封結(jié)構(gòu)的更換僅需10 h左右。 飛輪:在發(fā)生反應(yīng)堆冷卻劑泵斷電情況下,停堆后短時(shí)間內(nèi)必須保持足夠的流 量通過(guò)堆芯。一個(gè)飛輪用鍵固定在電動(dòng)機(jī)軸的頂端,以增
20、加反應(yīng)堆冷 卻劑泵機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,從而延長(zhǎng)泵的惰轉(zhuǎn)時(shí)間,飛輪提供的慣性流 量不僅在斷電后短時(shí)間內(nèi)提供了足夠排熱能力,還有利于建立后續(xù)的 自然循環(huán)。 防逆轉(zhuǎn)裝置:電動(dòng)機(jī)斷電時(shí)能防止水泵逆轉(zhuǎn) 三級(jí)軸密封:1號(hào)可控泄露液膜密封;2號(hào)、3號(hào)有摩擦面密封。 四、蒸汽發(fā)生器: 功能: 1、 產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)做功; 2、 連接設(shè)備,隔離一二次側(cè)回路; 3、 第二道屏障的一部分; 組成: A. 蒸發(fā)段:1.下封頭;2.管板;3.U形傳熱管;4.管束套箱;5.支撐隔板 B. 汽水分離段:1.一級(jí)分離;2.二級(jí)分離;3.給水管段;4.限流器。 工質(zhì)流動(dòng)方式:自然循環(huán);強(qiáng)制循環(huán)(直流);
21、出口蒸汽濕度<0.25% 臥式蒸汽發(fā)生器優(yōu)點(diǎn):較大的蒸汽空間,沒(méi)有水平管板,不會(huì)形成滯留區(qū)。 缺點(diǎn):出口蒸汽濕度對(duì)水位波動(dòng)比較敏感,不便于在安全殼內(nèi)布置。 立式直流式蒸汽發(fā)生器 優(yōu)點(diǎn):有利于提高汽輪機(jī)工作的可靠性和提高循環(huán)熱效率; 缺點(diǎn):不能像自然循環(huán)蒸發(fā)器那樣連續(xù)排污,給水帶入的鹽分將沉積 在傳熱管表面,導(dǎo)致傳熱熱阻增加及傳熱管腐蝕問(wèn)題。因此,直 流蒸汽發(fā)生器對(duì)傳熱管管材抗腐蝕性能和給水水質(zhì)要求較高。 又因儲(chǔ)水量少,熱容小,對(duì)自動(dòng)控制要求高。此外對(duì)直流蒸汽 發(fā)生器,還存在水動(dòng)力不穩(wěn)定和整體脈動(dòng)等問(wèn)題,需注意解決。 循環(huán)倍率: 循環(huán)倍率=上升通道中契稅汽水混合物的質(zhì)量流量
22、 蒸汽的質(zhì)量流量 太低:1、將導(dǎo)致流量不穩(wěn)定,流體流動(dòng)產(chǎn)生振蕩 2、 管板上表面處流速降低,會(huì)使污垢沉積后濃縮而發(fā)生管板上表面處的熱管根 部腐蝕. 3、 含氣量過(guò)大使傳熱效率降低。 太高:含氣量過(guò)小,受汽水分離器工作能力的限制,使蒸汽發(fā)生器蒸汽濕度太高而腐 蝕汽輪機(jī)。 五、穩(wěn)壓器: 功能:1、壓力控制;2、超壓保護(hù);3、容積補(bǔ)償; 分類(lèi):氣罐式穩(wěn)壓器、電加熱式穩(wěn)壓器。 氣罐式:優(yōu)點(diǎn):1、工作原理簡(jiǎn)單;2、輔助設(shè)備少 缺點(diǎn):系統(tǒng)容積大,控制品質(zhì)低,而且氣體易溶于水。 穩(wěn)壓器噴淋系統(tǒng): 保持連續(xù)噴淋的目的是為了降低噴淋閥開(kāi)啟時(shí)對(duì)穩(wěn)壓器噴淋貫穿管和管嘴的 熱應(yīng)力 和熱沖擊;保
23、持穩(wěn)壓器內(nèi)水溫與水化學(xué)的均勻一致;同時(shí)為調(diào)節(jié)組 (比例組)電加熱器提供一個(gè)調(diào)節(jié)基值功率。 噴淋的水的由來(lái):主噴淋(RCP);輔噴淋(RCV); 工作原理:反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)是一個(gè)以高溫高壓水為工質(zhì)的封閉回路。正常功率運(yùn)行時(shí), 穩(wěn)壓器內(nèi)下部為水,上部為汽空間,由加熱器使水處于飽和狀態(tài)。一回路除 穩(wěn)壓器上部的汽腔以外,其余部分全部充滿水。因此,穩(wěn)壓器汽腔的蒸汽壓力 傳播到整個(gè)一回路系統(tǒng)。穩(wěn)壓 器的壓力代表了一回路的壓力。 穩(wěn)壓器卸壓箱:穩(wěn)壓器卸壓箱接受安全閥排放的蒸汽,使之冷凝和降溫,以保證一回路 壓力邊界完整性。正常運(yùn)行時(shí),卸壓箱的約2/ 3容積充水,水面上用氮?dú)?覆蓋,水溫維持在40°C。
24、穩(wěn)壓器安全閥開(kāi)啟時(shí),蒸汽通過(guò)水面以下的鼓泡 管排出,被水凝結(jié)和冷卻。卸壓箱內(nèi)頂部裝有一根用補(bǔ)水系統(tǒng)供水的噴淋 管線,此噴淋管線正常情況下可用來(lái)向卸壓箱補(bǔ)水保持一定水位;卸壓箱 內(nèi)溫度壓力升高時(shí),可用來(lái)噴淋冷卻。卸壓箱底部有疏水管線,通過(guò)噴淋 冷水和排放熱水可冷卻卸壓箱。在卸壓箱水面下設(shè)有由設(shè)冷水供水的冷卻 盤(pán)管,在正常運(yùn)行期間維持卸壓箱內(nèi)正常溫度。但它不能連續(xù)接受穩(wěn)壓器 的蒸汽排放。超量的蒸汽排放將導(dǎo)致卸壓箱內(nèi)壓力上升,壓力達(dá)到一定值 時(shí),卸壓箱頂部的防爆膜破裂,蒸汽排放到安全殼內(nèi)。 第四章:核島主要輔助系統(tǒng) 一、化學(xué)和容積控制系統(tǒng):(RCV) 功能:A.主功能:1、化學(xué)控制(水質(zhì)控制);
25、2、容積控制;3、反應(yīng)性控制; B.輔功能:1、主泵的一級(jí)軸密封水;2、穩(wěn)壓器的輔噴淋;3、提供水壓試驗(yàn);4、 安注系統(tǒng)(上充泵RCV) 溫度對(duì)反應(yīng)性的影響:溫度升高,反應(yīng)性下降。 反應(yīng)性變化的原因:1、燃料的多普勒效應(yīng)和慢化劑的溫度效應(yīng); 2、 裂變產(chǎn)物、毒物和燃耗; 3、 工況改變; 控制反應(yīng)性的手段:1、控制棒;2、可燃毒物;3、硼酸溶液的化學(xué)補(bǔ)償。 反應(yīng)性控制的目的:1、補(bǔ)償燃耗和毒物帶來(lái)的負(fù)反應(yīng)性; 2、 控制軸向功率偏差; 3、 控制R棒位在調(diào)節(jié)帶內(nèi); 4、 保證停堆深度; 系統(tǒng)流程:下泄管線、凈化段、上充管線和軸封水回路。 下泄管線:兩次減溫減壓。 二、
26、 反應(yīng)堆硼和水補(bǔ)給系統(tǒng):(REA) 功能:(1 )為一回路系統(tǒng)提供除氣除鹽含硼水,輔助化容系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)容積控制; (2 )為進(jìn)行水質(zhì)的化學(xué)控制提供化學(xué)藥品添加設(shè)備; (3 )為改變反應(yīng)堆冷卻劑硼質(zhì)量分?jǐn)?shù),向化容系統(tǒng)提供硼酸和除氣除鹽水; (4 )為換料水儲(chǔ)存箱、安注系統(tǒng)的硼注入罐提供硼酸水和補(bǔ)水,為穩(wěn)壓器卸壓箱 提供噴淋冷卻水,為主泵軸封蓄水管供水。 組成:1、水補(bǔ)給系統(tǒng);2、硼酸補(bǔ)給子系統(tǒng);3、化學(xué)添加子系統(tǒng)。 系統(tǒng)流程:1、正常硼化管線(稀釋、硼化、自動(dòng)補(bǔ)給、手動(dòng)補(bǔ)給); 2、 補(bǔ)水硼化管線; 3、 直接硼化管線; 4、 應(yīng)急硼化管線; 5、 與換料水箱連接的管線; 補(bǔ)給
27、方式:自動(dòng)補(bǔ)給、稀釋、快稀釋、硼化及手動(dòng)補(bǔ)給。 三、 余熱排出系統(tǒng):(RRA) 功能:1、排出余熱 2、 排熱到冷凝段; 3、 換料后,將換料水從換料水池輸送至換料水箱; 4、 主泵停止后,使一回路硼濃度均勻化; 5、 與RCV相連,當(dāng)一回路壓力過(guò)低,可排放和凈化一回路冷卻劑。 組成:余熱排出泵,流量調(diào)節(jié)閥,安全閥,泄壓閥,隔離閥。 最小流量管線:保護(hù)余熱排出泵不被燒壞。 電動(dòng)隔離閥:保護(hù)余熱排出泵。 安全閥:超壓保護(hù)。 旁路管線:控制總流量,使余熱排出泵的流量維持穩(wěn)定。 流量調(diào)節(jié)閥:調(diào)節(jié)通過(guò)各熱交換器的流量。 四、 設(shè)備冷卻水系統(tǒng):(RRI) 功能:1、為核島內(nèi)需
28、要冷卻的介質(zhì)設(shè)備提供冷卻; 2、 隔離核島和冷卻海水; 3、 事故時(shí)專(zhuān)設(shè)安全設(shè)施支持系統(tǒng)。 組成:A、B兩個(gè)系列(獨(dú)立管線);公共環(huán)路;共用部分; 板式換熱器的優(yōu)點(diǎn):1、傳熱系數(shù)高; 2、 結(jié)構(gòu)緊湊,體積小,耗材少; 3、 易于拆洗、清除污垢,便于維修。 板式換熱器的缺點(diǎn):1、承壓較低;2、密封性較差,易泄露;3、流動(dòng)阻力較大。 投入時(shí),先啟動(dòng)低壓側(cè)(重要廠用水側(cè)),再啟動(dòng)高壓側(cè)(設(shè)備冷卻水側(cè)); 停止運(yùn)行時(shí),先停設(shè)備冷卻水泵,后停重要廠用水泵。 五、 重要廠用水系統(tǒng):(SEC) 功能:冷卻設(shè)備冷卻水,將設(shè)備冷卻水系統(tǒng)傳輸給的熱量排入海水。 開(kāi)式循環(huán)回路 第五章:專(zhuān)設(shè)安全
29、設(shè)施 保證核安全三要素:反應(yīng)性控制;堆芯冷卻;放射性產(chǎn)物包含。 三重屏障:燃料包殼;一回路壓力邊界;安全殼。 一、安注系統(tǒng):(RIS) 功能:A.主功能: (1 )當(dāng)一回路系統(tǒng)破裂引起失水事故時(shí),安注系統(tǒng)向堆芯注水,保證淹沒(méi)和 冷卻堆芯,防止堆芯熔化,保持堆芯的完整性; (2 )當(dāng)發(fā)生主蒸汽管道破裂時(shí),反應(yīng)堆冷卻劑由于受到過(guò)度冷卻而收縮,穩(wěn) 壓器水位下降,安注系統(tǒng)向一回路注入高質(zhì)量分?jǐn)?shù)含硼水,重新建立穩(wěn) 壓器水位,迅速停堆并防止反應(yīng)堆由于過(guò)冷而重返臨界。 (3 )在失水事故后的再循環(huán)注入階段,安注系統(tǒng)的部分承壓邊界作為安全殼的 延伸,起安全殼屏障作用。 B.輔功能:1、換料停堆;
30、2、水壓試驗(yàn); 組成:高壓安注系統(tǒng)(11.9MPa)、蓄壓箱注入系統(tǒng)(4.2MPa非能動(dòng)系統(tǒng))和 低壓安注系統(tǒng)(0.7MPa)。 注:非能動(dòng)指不需要外力而通過(guò)自然對(duì)流或者蓄壓箱注入。 注入管線流程:a.通過(guò)濃硼酸注入箱; b. 硼酸注入箱旁路管線; c. 兩條并聯(lián)的熱端注入管線; d. 硼酸再循環(huán)回路; 、安全殼系統(tǒng): 功能:(1 )在發(fā)生失水事故和主蒸汽管道破裂事故時(shí)承受內(nèi)壓,容納噴射出的汽水混合 物防止或減少放射性物質(zhì)向環(huán)境釋放,作為放射性物質(zhì)與環(huán)境之間的第三 道屏障。 (2 )對(duì)反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的放射性輻射提供生物屏蔽,并限制污染氣體的泄漏。 (3 )作為非能動(dòng)安全設(shè)
31、施,能夠在全壽命期內(nèi)保持其功能,必須考慮對(duì)外部事件 (如飛機(jī)撞擊、龍卷風(fēng))進(jìn)行防護(hù)和內(nèi)部飛射物及管道甩擊的影響。 保持微負(fù)壓狀態(tài) 三、安全殼噴淋系統(tǒng):(EAS) 功能:A.主功能:在發(fā)生失水事故或?qū)е掳踩珰?nèi)溫度、壓力升高的主蒸汽管道破裂 事故時(shí)從安全殼頂部空間噴灑冷卻水,為安全殼氣空間降溫降壓,限 制事故后安全殼內(nèi)的峰值壓力,以保證安全殼的完整性,此外,在必要 時(shí)向噴淋水中加入NaOH ,以去除安全殼大氣中懸浮的碘和碘蒸汽。 B.輔功能:1、帶走裂變氣體;2、限制硼酸腐蝕;3、反應(yīng)堆廠房失火時(shí)滅 火;4、冷停堆換料水箱水的冷卻;5、安全殼第二道屏障; 組成:噴淋泵;熱交換器;噴射器;噴淋管線;閥門(mén); 四、安全殼隔離系統(tǒng): 功能:為貫穿安全殼的流體系統(tǒng)提供隔離手段,使事故后可能釋放到安全殼中的任何 放射性物質(zhì)都包封在安全殼內(nèi)。在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故發(fā)生后需要安全殼隔離系統(tǒng)起作 用,以隔離貫穿安全殼的非安全相關(guān)流體系統(tǒng),保持安全殼密封的完整性。
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