壓水堆核電廠一回路系統(tǒng)與設(shè)備簡(jiǎn)介(補(bǔ)充講義)ppt課件

1、壓水堆核電廠一回路系統(tǒng)與設(shè)備簡(jiǎn) 介,上海交通大學(xué)核科學(xué)與工程學(xué)院 2011年5月,核反應(yīng)堆安全分析補(bǔ)充材料,主要內(nèi)容,核電原理和壓水堆核電廠總體構(gòu)成 反應(yīng)堆的基本結(jié)構(gòu) 一回路主系統(tǒng)與設(shè)備 一回路輔助系統(tǒng)與設(shè)備 專(zhuān)設(shè)安全設(shè)施,一、壓水堆核電廠發(fā)電原理和總體構(gòu)成,二回路,一回路,基本參數(shù): 一回路：壓力154 bar, 高壓水 二回路：壓力55bar, 出口飽和蒸汽,核電站廠房,核電站系統(tǒng)簡(jiǎn)圖,二、反應(yīng)堆的基本結(jié)構(gòu),堆芯形狀 圓柱形 方形,堆芯布置 立式 臥式,冷卻劑流道 管束 排管型 多孔介質(zhì),燃料組件 排列形式：正方形、三角形、蜂窩型 數(shù)量：15x15、8x8、17x17等,作用 核裂變鏈?zhǔn)椒?/p>

2、應(yīng)的區(qū)域,堆芯特征,典型壓水反應(yīng)堆本體結(jié)構(gòu),壓水堆堆芯,堆芯,堆腔,換料中,新堆裝料,反應(yīng)堆的組成,燃料芯塊,控制棒,燃料組件,安置核材料的物體燃料棒； 冷卻燃料棒和帶走能量的載體冷卻劑； 使中子慢化的物體慢化劑； 控制中子數(shù)量，即控制功率的物體控制棒。,燃料芯塊,功能 含裂變材料的混合物 燃料鈾-235含量 低濃縮鈾：鈾-235的富集度為25 （壓水堆) 天然鈾：鈾-235的富集度為0. 72（重水堆） 中等濃縮鈾：鈾-235的富集度為1230 （快堆) 钚：由鈾238吸收中子產(chǎn)生 芯塊材料和結(jié)構(gòu)材料 金屬鈾 鈾氧化物粉末燒結(jié)成的二氧化鈾陶瓷芯塊 陶瓷燃料和耐高溫的石墨結(jié)構(gòu)材料 鈾、钚混合氧

3、化物,每個(gè)陶瓷芯塊為直徑1cm，高度1cm的圓柱體,壓水堆燃料組件,燃料棒的排列 1515 或 1717,棒束長(zhǎng) : 約34m 燃料棒的排列：1515或1717,燃料元件與燃料組件,燃料元件,燃料組件,控制棒組件,功能 控制反應(yīng)堆中的中子數(shù) 調(diào)節(jié)功率 停止核裂變反應(yīng) 控制材料類(lèi)型 控制棒 銀銦鎘合金材料，可移動(dòng) 硼酸溶液化學(xué)補(bǔ)償控制 通過(guò)改變?nèi)苡诶鋮s劑中的硼酸濃度來(lái)補(bǔ)償慢的反應(yīng)性變化。,控制棒組件,驅(qū)動(dòng)桿,控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) control rod drive mechanism, CRDM,作用 使控制棒上下運(yùn)動(dòng)或保持在某一高度的機(jī)電系統(tǒng) 類(lèi)型 磁力提升式（核電站） 磁阻馬達(dá)式（核潛艇） 組成

4、驅(qū)動(dòng)桿部件 鉤爪部件 耐壓殼部件 磁軛部件 棒位指示部件,控制棒組件及控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu),控制棒組件,壓力容器Pressure Vessel,用于放置堆芯及堆內(nèi)構(gòu)件 防止放射性物質(zhì)外逸的承壓設(shè)備 其壽命為核電站的壽命,堆內(nèi)構(gòu)件,作用：定位、分隔流體； 上部組件（壓緊組件）； 下部組件（吊籃組件）,壓水堆內(nèi)冷卻劑流動(dòng)路線, 下降段：吊籃和壓力容器之間形成環(huán)形腔. 入口管嘴 下降段 下腔室 堆芯 上柵格板 上腔室 出口管嘴,三、一回路主系統(tǒng)與設(shè)備,（1）反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng),反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)即主系統(tǒng)，是核電廠最重要最基本的系統(tǒng)。 核裂變能量的導(dǎo)出、交換和轉(zhuǎn)化在該系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生，該系統(tǒng)功能的正常

5、發(fā)揮，具有重大的經(jīng)濟(jì)意義； 該系統(tǒng)基本部分均要承受高壓，構(gòu)成了所謂“壓力邊界”，是核電廠的三道“安全屏障”之一，維護(hù)了核電廠的安全，避免放射性物質(zhì)向環(huán)境的釋放。,系統(tǒng)流程圖,系統(tǒng)布置,反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)所有設(shè)備、閥門(mén)及管道，全部裝在安全殼內(nèi)。 反應(yīng)堆安放在安全殼中央并稍偏離中心，以避開(kāi)裝卸料機(jī)構(gòu)的起吊死區(qū)。 反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)設(shè)備和管道的布置以反應(yīng)堆壓力容器為中心，力求緊湊、簡(jiǎn)單對(duì)稱(chēng)。 蒸汽發(fā)生器的位置高于反應(yīng)堆壓力容器管嘴所在的平面，以便使系統(tǒng)具有足夠的自然循環(huán)能力。 為了防止管道破裂后由于流體噴射導(dǎo)致的管道甩擊對(duì)周?chē)O(shè)備的危害，對(duì)高能管道的可能斷裂位置裝有限制器，對(duì)設(shè)備、管道進(jìn)行實(shí)體隔離。,系

6、統(tǒng)參數(shù),一回路壓力 目前一般取在14.7 15.7 MPa之間 ，通常以穩(wěn)壓器內(nèi)蒸汽壓力為準(zhǔn)； 一回路冷卻劑進(jìn)出口溫度 一般反應(yīng)堆進(jìn)口處溫度為280 300，出口的溫度為310 330 。進(jìn)出口的溫升一般為30 40； 一回路冷卻劑流量 當(dāng)單個(gè)環(huán)路的電功率為300 MW時(shí)可達(dá)15000 24000 t/h，用單位熱功率所需要的流量來(lái)表示，一般為l0MW熱功率160 250 t/h范圍之間。,（2）蒸汽發(fā)生器,蒸汽發(fā)生器是核電廠中一、二回路的樞紐。它將反應(yīng)堆產(chǎn)生的裂變熱量通過(guò)冷卻劑傳遞給二次側(cè)工質(zhì)，產(chǎn)生蒸汽，驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)。 蒸汽發(fā)生器傳熱管是一（放射性）、二次側(cè)介質(zhì)的隔離屏障。 蒸汽發(fā)生器的管板和

7、倒U形管是反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界的組成部分，屬于第二道放射性防護(hù)屏障之一。其安全可靠十分重要。,蒸汽發(fā)生器分類(lèi),蒸汽發(fā)生器可按工質(zhì)流動(dòng)方式、傳熱管形式、設(shè)備安裝方式以及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等進(jìn)行分類(lèi)： 按二回路工質(zhì)在蒸汽發(fā)生器中的流動(dòng)方式，可以分為：自然循環(huán)式蒸汽發(fā)生器與強(qiáng)迫循環(huán)（直流）蒸汽發(fā)生器； 按蒸汽發(fā)生器傳熱管形狀，可以分為：U型管、直管、螺旋管及其它形狀（如：微波浪形等）的蒸汽發(fā)生器； 按設(shè)備安裝方式，可以分為：立式蒸汽發(fā)生器與臥式蒸汽發(fā)生器； 按結(jié)構(gòu)特征，可以分為：帶預(yù)熱器與不帶預(yù)熱器的蒸汽發(fā)生器。,立式自然循環(huán)U形管蒸汽發(fā)生器,主要部件： 1、下封頭 2、管板 3、U形管束 4、汽水分離裝置

8、5、筒體組件 6、套筒,臥式蒸汽發(fā)生器,一,直流蒸汽發(fā)生器典型結(jié)構(gòu)圖,1：冷卻劑出口（2個(gè)） 2：給水進(jìn)口（2個(gè)） 3：應(yīng)急給水進(jìn)口 4：過(guò)熱蒸汽出口（2個(gè)） 5：傳熱管 6：套筒 7：上管板 8：冷卻劑進(jìn)口 9：人孔 10：下管板,蒸汽發(fā)生器給水,蒸汽發(fā)生器的給水，在正常工況時(shí)由給水流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)供給。 在核電廠啟動(dòng)蒸汽發(fā)生器需充水、壓水堆長(zhǎng)時(shí)間處于熱備用或冷停堆狀態(tài)，或給水流量調(diào)節(jié)系統(tǒng)發(fā)生故障等工況下，則由輔助給水系統(tǒng)提供給水。,蒸汽發(fā)生器的水位,核電廠正常運(yùn)行時(shí)，蒸汽發(fā)生器必須保持正常的水位，隨負(fù)荷而定。 若水位過(guò)低，蒸汽發(fā)生器二次側(cè)水量過(guò)少，會(huì)引起一回路冷卻不充分，管束因溫度升高有可能破

9、裂；同時(shí)，在給水管道中有產(chǎn)生汽錘的危險(xiǎn)，蒸汽發(fā)生器的管板還將受到熱沖擊； 若水位過(guò)高，將導(dǎo)致流向汽輪機(jī)的蒸汽濕度過(guò)大。,（3）反應(yīng)堆冷卻劑泵（主泵）,反應(yīng)堆主冷卻劑泵（主泵）是反應(yīng)堆的“心臟”。 在主系統(tǒng)充水時(shí)，利用主泵趕氣； 在開(kāi)堆前，利用主泵循環(huán)升溫，達(dá)到開(kāi)堆280C條件； 在反應(yīng)堆正常運(yùn)行時(shí)，冷卻劑由反應(yīng)堆流出經(jīng)主管道流進(jìn)蒸發(fā)器，把熱量傳給二回路側(cè)給水，然后再由主泵送回反應(yīng)堆進(jìn)行循環(huán)。 主泵電機(jī)上的大飛輪以增加主泵惰轉(zhuǎn)時(shí)間，保持適當(dāng)慣量，確保斷電事故時(shí)堆芯燃料元件不至燒毀。 主泵是反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)主要設(shè)備和壓力邊界設(shè)備之一。,主泵分類(lèi),1、屏蔽泵（全密封泵） 由裝在一個(gè)能承受系統(tǒng)全部壓力

10、的密封容器內(nèi)的屏蔽電機(jī)驅(qū)動(dòng)。由于轉(zhuǎn)子浸沒(méi)于液體中，回轉(zhuǎn)阻力高，且有屏蔽套的渦流損失，故此效率低。屏蔽泵現(xiàn)在一般應(yīng)用于容量較小的核動(dòng)力裝置。 2、軸封泵 壓水堆核電站采用的軸密封式主泵一般為立式單級(jí)離心式或混流式泵。,主泵結(jié)構(gòu),總體結(jié)構(gòu)： 1、 水力機(jī)械部分 2、 軸封系統(tǒng) 3、 電機(jī)部分,（4）穩(wěn)壓器,建立壓力和維持壓力，避免反應(yīng)堆冷卻劑在反應(yīng)堆內(nèi)沸騰，在正常運(yùn)行時(shí)保持反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)在恒定的壓力下，在負(fù)荷瞬變時(shí)限制壓力的變化。 必要時(shí)通過(guò)卸壓閥、安全閥排放蒸汽，并且在穩(wěn)壓器卸壓箱內(nèi)回收。 穩(wěn)壓器是作為反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的一個(gè)緩沖箱來(lái)運(yùn)行的，并能在各種運(yùn)行工況下使冷卻劑系統(tǒng)保持幾乎恒定的容積。,

11、主要功能,穩(wěn)壓器的典型結(jié)構(gòu),穩(wěn)壓實(shí)現(xiàn)方式,當(dāng)出現(xiàn)壓力正波動(dòng)時(shí)，噴淋水冷凝汽腔中的部分蒸汽，防止穩(wěn)壓器壓力達(dá)到先導(dǎo)式安全閥的整定值。,當(dāng)出現(xiàn)壓力負(fù)波動(dòng)時(shí)，水的閃蒸和加熱器自動(dòng)接通加熱產(chǎn)生的蒸汽，使反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的壓力維持在反應(yīng)堆緊急停堆的低壓整定值以上。,穩(wěn)壓器先導(dǎo)式安全閥,穩(wěn)壓器的卸壓箱,四、一回路輔助系統(tǒng)與設(shè)備,（1）化學(xué)與容積控制系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)化容系統(tǒng)）,化容系統(tǒng)是核電廠最重要的反應(yīng)堆輔助系統(tǒng)。對(duì)于維護(hù)反應(yīng)堆的正常運(yùn)行狀態(tài)，以及事故工況下保證反應(yīng)堆安全起著重要作用。,化容系統(tǒng)主要功能,化容系統(tǒng)保證一回路必需的三種功能： 化學(xué)控制：控制反應(yīng)堆冷卻劑的PH值，氧含量和其他容積氣體含量，防止腐蝕，

12、裂變氣體積聚和爆炸，降低冷卻劑放射性水平，凈化冷卻劑 。 容積控制：通過(guò)上充和下泄功能維持穩(wěn)壓器水位，保持一回路水容積； 反應(yīng)性控制：與反應(yīng)堆硼和水的補(bǔ)給系統(tǒng)相配合，調(diào)節(jié)冷卻劑硼濃度以跟蹤反應(yīng)堆的緩慢的反應(yīng)性變化；,化學(xué)控制,容積控制,化容系統(tǒng)輔助功能,提供主泵軸封注入水 為穩(wěn)壓器提供輔助噴淋水 一回路處于單相時(shí)的壓力控制 對(duì)一回路進(jìn)行充水、排氣和水壓試驗(yàn),化容系統(tǒng)安全功能,在反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)發(fā)生小破口（當(dāng)量直徑D 9.5mm）的情況下，化容系統(tǒng)能夠維持其水裝量。 作為反應(yīng)性控制系統(tǒng)，化容系統(tǒng)在反應(yīng)堆停堆，或在諸如彈棒、卡棒事故的反應(yīng)堆熱態(tài)次臨界狀態(tài)下的維修階段，它都起作用?；菹到y(tǒng)與反應(yīng)堆硼

13、和水補(bǔ)給系統(tǒng)共同保證這種功能。 在安全注入的情況下，化容系統(tǒng)上充泵作為高壓安注泵運(yùn)行。此時(shí)，安注運(yùn)行方式自動(dòng)取代所有其他運(yùn)行方式。,化容系統(tǒng)簡(jiǎn)圖,下泄回路,上充回路,凈化回路,軸封水、軸封回流回路,過(guò)剩下泄回路,低壓下泄管線,除硼管線,（2）硼和水補(bǔ)給系統(tǒng),反應(yīng)堆硼和水補(bǔ)給系統(tǒng)是化學(xué)和容積控制系統(tǒng)的支持系統(tǒng)，為化學(xué)和容積控制系統(tǒng)主要功能的實(shí)現(xiàn)起保證作用。,主要功能,當(dāng)化學(xué)和容積控制系統(tǒng)進(jìn)行容積控制時(shí)，為反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)提供所需的除氣除鹽含硼水； 當(dāng)化學(xué)和容積控制系統(tǒng)進(jìn)行化學(xué)控制時(shí)，制備和注入聯(lián)氨(N2H4)，氫氧化鋰(LiOH)等化學(xué)藥劑； 當(dāng)化學(xué)和容積控制系統(tǒng)進(jìn)行中子毒物控制時(shí)，提供濃硼酸溶

14、液或除氣除鹽水。,輔助功能,為主泵軸封提供清洗水，為主泵軸封（蓄水）立管供水； 提供穩(wěn)壓器卸壓箱噴淋水； 為反應(yīng)堆換料水池和乏燃料水池的冷卻和處理系統(tǒng)的換料水箱提供含硼濃度2000mg/kg的初始充水和補(bǔ)水； 為安注系統(tǒng)的硼注入箱提供含高濃度硼的初始充水和補(bǔ)水； 在化學(xué)和容積控制系統(tǒng)掃氣時(shí)，向容積控制箱充水。,系統(tǒng)簡(jiǎn)圖,硼和水補(bǔ)給系統(tǒng)原理圖 分為： 補(bǔ)水回路、硼補(bǔ)充回路、硼酸配制回路和化學(xué)添加劑制備回路4個(gè)部分。,（3）硼回收系統(tǒng),系統(tǒng)功能, 接受來(lái)自一回路的放射性廢水，經(jīng)處理檢測(cè)將合格的核純級(jí)水和硼酸與水補(bǔ)給給系統(tǒng)復(fù)用； 接受來(lái)自化容系統(tǒng)的下泄流，直接除硼。,系統(tǒng)組成,系統(tǒng)由凈化、硼水分離與

15、除硼三部分組成。 凈化部分包括前置儲(chǔ)存、過(guò)濾除鹽與除氣三個(gè)工段，設(shè)置了兩個(gè)完全相同的系列各用于1臺(tái)機(jī)組，同時(shí)又可互為備用； 硼水分離部分包括3臺(tái)儲(chǔ)存箱、2套蒸發(fā)裝置、2個(gè)蒸餾液監(jiān)測(cè)箱與1臺(tái)濃縮液監(jiān)測(cè)箱，兩機(jī)組共用； 除硼部分有3臺(tái)除硼床，兩機(jī)組各用一臺(tái)，第三臺(tái)備用。,系統(tǒng)流程圖,主要工藝設(shè)備,除離子床 硼回收系統(tǒng)的除離子床有三種：凈化段的陽(yáng)離子床、混合除離子床、除硼段的除硼離子床。 除氣裝置 除氣裝置用以除去廢水中的氫氣、氮?dú)馀c放射性氣體，還用于反應(yīng)堆壓力容器開(kāi)蓋前的冷卻劑除氣。 除氣裝置由1臺(tái)除氣塔（脫氣塔）、1臺(tái)排氣冷凝器、1臺(tái)再生式熱交換器、1臺(tái)冷卻器、1臺(tái)輸液泵及相應(yīng)的儀表閥門(mén)組成。,

16、蒸發(fā)裝置,蒸發(fā)裝置將除氣后的廢水進(jìn)行硼水分離，得到蒸餾液與濃縮液。 每套蒸發(fā)裝置由1臺(tái)蒸發(fā)器、1臺(tái)立式再沸器、1臺(tái)冷凝器、1臺(tái)強(qiáng)制循環(huán)泵、1臺(tái)再生式熱交換器、2臺(tái)分別用于冷卻蒸餾液與濃縮液的冷卻器、1臺(tái)進(jìn)料泵與1臺(tái)蒸餾液輸送泵及相應(yīng)的儀表閥門(mén)組成。,（4）設(shè)備冷卻水系統(tǒng),設(shè)備冷卻水系統(tǒng)是一個(gè)中間冷卻系統(tǒng)（冷卻作用）。在輸送放射性流體和海水（或江河水）組成的電廠最終熱阱之間提供一個(gè)可進(jìn)行監(jiān)督的中間屏障（隔離作用），能有效地避免放射性流體與海水（江河水）之間相互泄漏。 從而既可避免放射性流體不可控地釋放到海水中而污染環(huán)境，又可防止海水對(duì)核島各熱交換器的腐蝕 。,系統(tǒng)功能,設(shè)備冷卻水系統(tǒng)原理圖,設(shè)冷

17、水系統(tǒng),重要廠用水系統(tǒng),系統(tǒng)設(shè)備介紹,設(shè)備冷卻水系統(tǒng)由設(shè)備冷卻水泵、設(shè)備冷卻水熱交換器、波動(dòng)箱、緩蝕劑添加箱及相應(yīng)的管系、儀表等組成。 系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，設(shè)冷泵輸送設(shè)冷水，經(jīng)過(guò)熱交換器殼側(cè)，將熱量傳給管側(cè)的海水（或江河水），再流過(guò)需要冷卻的設(shè)備并返回設(shè)冷泵入口，構(gòu)成了循環(huán)。,設(shè)備冷卻水系統(tǒng)圖,（5）重要廠用水系統(tǒng),系統(tǒng)功能,重要廠用水系統(tǒng)的主要作用是冷卻設(shè)備冷卻水，將設(shè)備冷卻水系統(tǒng)傳輸?shù)臒崃颗湃牒Ｋ讼到y(tǒng)又稱(chēng)為重要生水系統(tǒng)，是核島的最終熱阱。 重要廠用水系統(tǒng)與設(shè)備冷卻水系統(tǒng)一樣，也是專(zhuān)設(shè)安全設(shè)施系統(tǒng)的支持系統(tǒng)，無(wú)論在電廠正常運(yùn)行還是事故工況，該系統(tǒng)都必須將設(shè)備冷卻水系統(tǒng)傳輸?shù)臒崃颗湃牒Ｋ?系統(tǒng)描

18、述,重要廠用水系統(tǒng)構(gòu)成與設(shè)備冷卻水系統(tǒng)相似，系統(tǒng)由2個(gè)獨(dú)立且實(shí)體隔離的系列組成，電氣設(shè)備可由柴油發(fā)電機(jī)供電。 每個(gè)系列并聯(lián)2臺(tái)容量各為100%的重要廠用水泵，2臺(tái)容量各為50%的板式熱交換器。 重要廠用水泵從循環(huán)水過(guò)濾系統(tǒng)汲入海水，使其通過(guò)熱交換器吸收熱量后經(jīng)循環(huán)水排水渠流入大海。,重要廠用水系統(tǒng)示意圖,（6）停堆冷卻系統(tǒng)（余熱排出系統(tǒng)）,當(dāng)二回路停用時(shí)，使用停堆冷卻系統(tǒng)保證下列情況下反應(yīng)堆堆芯的冷卻： （1）當(dāng)反應(yīng)堆正常停堆時(shí)，當(dāng)一回路溫度降到180C及以下，絕對(duì)壓力約3.0MPa，由停堆冷卻系統(tǒng)導(dǎo)出堆芯的剩余發(fā)熱、水和一回路設(shè)備中的顯熱，以及運(yùn)行的主泵給一回路水提供的熱量。 （2）除了失水

19、事故（LOCA）引起安全注入系統(tǒng)投入運(yùn)行的情況以外，在其他事故引起的停堆事故中，余熱排出系統(tǒng)也被用來(lái)排出上述三部分熱量。 該系統(tǒng)的設(shè)備布置于核輔助廠房與連接廠房。,系統(tǒng)功能,反應(yīng)堆剩余功率變化圖,從剩余功率變化圖中可以看出： 滿功率運(yùn)行時(shí)，核功率占93，由裂變產(chǎn)物產(chǎn)生的功率為7； 停堆時(shí)，核功率下降到零，剩余功率下降緩慢，停堆后2小時(shí)的值約為滿功率的1 ，仍相當(dāng)可觀！,大亞灣核電廠的余熱排出（停堆冷卻）系統(tǒng),（7）反應(yīng)堆水池和乏燃料水池冷卻和處理系統(tǒng),系統(tǒng)功能,反應(yīng)堆換料后，卸出的乏燃料要在乏燃料水池中存放半年以上，待燃料冷卻到一定程度，再送往后處理工廠。 反應(yīng)堆換料水池和乏燃料池冷卻和處理系

20、統(tǒng)主要功能包括：冷卻功能、凈化功能、充排水功能，以及為安注與安全殼噴淋系統(tǒng)貯存必要的硼水等。具體而言： 對(duì)乏燃料池的水進(jìn)行冷卻，帶走乏燃料的衰變熱； 去除反應(yīng)堆換料水池和乏燃料池中的腐蝕產(chǎn)物、裂變產(chǎn)物和水中懸浮雜質(zhì)，保持水的良好的能見(jiàn)度和低的放射性水平； 向反應(yīng)堆換料水池和乏燃料水池充水和排水，使水池有足夠水層，為操縱人員提供良好生物防護(hù)，保證乏燃料組件處于次臨界狀態(tài)； 為安全注入系統(tǒng)和安全殼噴淋系統(tǒng)提供足夠的含硼水； 換料或停堆檢修期間，一回路處于開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)，在余熱排出系統(tǒng)不可用時(shí)，本系統(tǒng)用來(lái)冷卻堆芯。,反應(yīng)堆換料水池和乏燃料池冷卻和處理系統(tǒng)流程圖,堆內(nèi)構(gòu)件儲(chǔ)存池,換料腔,（8）一回路其他輔

21、助系統(tǒng)簡(jiǎn)介,1、核島排氣和疏水系統(tǒng),系統(tǒng)功能,本系統(tǒng)收集由以下情況在核島產(chǎn)生的全部廢氣與廢液： 正常運(yùn)行； 換料或維修的停機(jī)及隨后的啟動(dòng)； 設(shè)備檢修； 事故泄漏； 設(shè)備檢修前的疏水； 瞬態(tài)； 事故后的泄漏。,2、取樣系統(tǒng),系統(tǒng)功能,用于一回路主輔系統(tǒng)、二回路系統(tǒng)、放射性廢物處理系統(tǒng)的氣體、液體樣品的采集和測(cè)量，以監(jiān)督一回路、二回路系統(tǒng)的運(yùn)行狀況。, 從一回路水取出的液體樣品，作連續(xù)測(cè)量，以確定硼濃度值和跟蹤pH值的變化；非連續(xù)測(cè)量用于測(cè)定含氫量、濁度、氣液相分離度Cl2、O2 、比放度、裂變產(chǎn)物、腐蝕產(chǎn)物等。 從二回路取樣，進(jìn)行放射性、磷酸鹽、電導(dǎo)度、pH值、Cl2、O2的連續(xù)測(cè)量，任何放射性

22、的出現(xiàn)表明蒸汽發(fā)生器有泄漏。 從放射性廢物處理系統(tǒng)中取出的樣品，收集于樣品容器，在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)量。,流程簡(jiǎn)介,3、通風(fēng)系統(tǒng),系統(tǒng)功能,本系統(tǒng)在壓水堆運(yùn)行時(shí)，帶走廠房?jī)?nèi)所有設(shè)備、管道、電機(jī)的散熱，維持廠房?jī)?nèi)環(huán)境溫度不高于50C。壓水堆冷停閉時(shí)，維持廠房環(huán)境平均溫度不低于15C，并使廠房?jī)?nèi)空氣放射性限制在允許人員長(zhǎng)期進(jìn)入的水平。對(duì)放射性廢氣和污染的空氣進(jìn)行收集和分類(lèi)處理。,流程簡(jiǎn)介,本系統(tǒng)包括：壓水堆廠房封閉回路通風(fēng)系統(tǒng)、控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通風(fēng)系統(tǒng)、壓水堆堆坑通風(fēng)系統(tǒng)，碘過(guò)濾系統(tǒng)和安全殼換氣系統(tǒng)等。核輔助廠房?jī)?nèi)與汽機(jī)廠房?jī)?nèi)也設(shè)有通風(fēng)系統(tǒng)。,五、專(zhuān)設(shè)安全設(shè)施,專(zhuān)設(shè)安全設(shè)施是專(zhuān)為限制反應(yīng)堆事故后果而設(shè)置的各

23、種安全系統(tǒng)的總稱(chēng)。,主要包括：安全注射系統(tǒng)（或稱(chēng)應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)，ECCS） 、安全殼、安全殼噴淋系統(tǒng)、安全殼隔離系統(tǒng)、安全殼消氫系統(tǒng)、蒸汽發(fā)生器輔助給水系統(tǒng)、應(yīng)急電源等，它們具有能迅速為堆芯提供應(yīng)急和持續(xù)冷卻、將安全殼與外界隔離、提供輔助給水等功能，以保證在事故出現(xiàn)時(shí)，迅速導(dǎo)出余熱、排除燃料熔化的任何危險(xiǎn)、避免在任何情況下裂變產(chǎn)物的向外失控排放、減少設(shè)備損失、并維護(hù)公眾和核電廠工作人員的安全。,（1）安全注入系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)安注系統(tǒng)）,主要功能, 當(dāng)一回路發(fā)生小破口失水事故，且化容系統(tǒng)不足以補(bǔ)償冷卻劑泄漏時(shí)，由安注系統(tǒng)向一回路補(bǔ)入硼酸水，以重新建立穩(wěn)壓器水位； 當(dāng)一回路發(fā)生大破口失水事故時(shí)，由安注

24、系統(tǒng)向堆芯注入硼酸水，以保證淹沒(méi)并冷卻堆芯，防止堆芯熔化，保持堆芯完整性； 當(dāng)二回路蒸汽管道破裂，造成反應(yīng)堆冷卻劑由于過(guò)度冷卻而收縮，穩(wěn)壓器水位下降時(shí)，由安注系統(tǒng)向一回路注入高濃度硼酸水，重新建立穩(wěn)壓器水位，同時(shí)補(bǔ)償由于冷卻劑溫度降低而引入的正反應(yīng)性，防止反應(yīng)堆由于過(guò)冷而重返臨界。,安全注入系統(tǒng)必須能根據(jù)事故引起一回路系統(tǒng)壓力下降的變化情況，在不同的壓力狀態(tài)下介入，為此，本系統(tǒng)分為高壓安注、中壓（蓄壓）安注與低壓安注三個(gè)分系統(tǒng)。,900MW級(jí)核電廠安注系統(tǒng)流程圖,來(lái)自硼和水補(bǔ)給系統(tǒng)的硼制備回路，硼濃度12%,高壓安注(直),低壓安注(直),注：圖中閥門(mén)狀態(tài)對(duì)應(yīng)于本系統(tǒng)的備用狀態(tài)。,高壓安注分系

25、統(tǒng)工作分為直接注入與再循環(huán)注入階段。 直接注入時(shí)，高壓安注泵優(yōu)先從低壓安注泵排水管吸水，水經(jīng)高壓安注泵升壓后注入一回路；低壓安注泵出現(xiàn)故障時(shí)，高壓安注泵也可從換料水箱吸水。 低壓安注分系統(tǒng)亦分為直接注入與再循環(huán)注入階段。 當(dāng)換料水箱水位為低時(shí)，低壓安注泵改由安全殼地坑吸水，而通往換料水箱的管線被隔離，冷卻水經(jīng)低壓安注泵吸入，經(jīng)安全殼噴淋換熱器（由設(shè)備冷卻水）冷卻后，注入一回路（低壓注入）；或經(jīng)低壓安注泵升壓后再經(jīng)高壓安注泵注入一回路（高壓安注）。 此即再循環(huán)注入階段。,（2）安全殼系統(tǒng),安全殼是包容反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的氣密性承壓建筑物，壓水堆核電廠的安全殼內(nèi)設(shè)置了核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)的大部分系統(tǒng)和設(shè)備

26、，即反應(yīng)堆、一回路主系統(tǒng)和設(shè)備、余熱排出系統(tǒng)等。,主要功能, 在發(fā)生失水事故和蒸汽管道破裂事故或地震時(shí)，承受事故產(chǎn)生的內(nèi)壓力，容納噴射出的汽水混合物，防止反應(yīng)堆廠房?jī)?nèi)放射性物質(zhì)外逸，以免污染環(huán)境。 保護(hù)重要設(shè)備，必須考慮外部事件，防止受到外來(lái)襲擊(如飛機(jī)墜毀、龍卷風(fēng)等)的破壞； 是放射性物質(zhì)和外界之間的第三道也是最后一道生物屏障。因此，在任何情況下都要保證安全殼的完整性，對(duì)它特別仔細(xì)地設(shè)計(jì)，建造和監(jiān)督。,安全殼分類(lèi),按其材料來(lái)分，有用鋼板制造的、鋼筋混凝土制造的(包括預(yù)應(yīng)力混凝土)以及既用鋼板又用鋼筋混凝土的等幾種； 按其性能來(lái)分，有干式的和冰冷凝器式的； 按其形狀分，球形、圓筒形等。 由材料

27、、性能、形式等幾方面的組合，結(jié)合考慮壓水堆核電廠的廠址，輸出功率、經(jīng)濟(jì)性和安全性等因素，壓水堆核電廠具有代表性的安全殼有鋼筋混凝土安全殼和預(yù)應(yīng)力混凝土安全殼兩種。,鋼筋混凝土安全殼,鋼筋混凝土安全殼通常采用雙層結(jié)構(gòu)，外層鋼筋混凝土殼為生物屏蔽層，內(nèi)層鋼殼起承壓及密封作用，其形式有圓柱形和球形兩種。,預(yù)應(yīng)力混凝土安全殼,帶密封鋼襯里的單層預(yù)應(yīng)力混凝土安全殼在圓筒壁和穹頂埋有后張預(yù)應(yīng)力鋼束，內(nèi)壁用6.35至12.70mm厚的薄鋼板焊接成為氣密性鋼襯里。 這種形式的安全殼廣泛用于美國(guó)、法國(guó)、日本的9001300 MW壓水堆核電廠。,安全殼貫穿件的形式,許多管道和電纜要穿過(guò)安全殼壁，人員和設(shè)備也需進(jìn)出

28、安全殼。穿過(guò)安全殼壁的管道和設(shè)備稱(chēng)為安全殼貫穿件。 主要安全殼貫穿件有： 設(shè)備閘門(mén) 人員閘門(mén) 燃料運(yùn)輸管 管道、電纜貫穿件,所有安全殼貫穿件，在大多數(shù)情況下是由封閉套筒構(gòu)成的雙屏障組件。雙屏障之間空間由貫穿加壓系統(tǒng)連續(xù)加壓。對(duì)該系統(tǒng)泄漏加以監(jiān)測(cè)，以指示貫穿點(diǎn)泄漏。圖示為一種典型的安全殼管道貫穿件示意圖。,安全殼貫穿件示意圖,安全殼的其他附屬系統(tǒng),1、安全殼換氣通風(fēng)系統(tǒng) 2、安全殼內(nèi)大氣監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 3、安全殼連續(xù)通風(fēng)系統(tǒng) 4、反應(yīng)堆坑通風(fēng)系統(tǒng) 5、安全殼內(nèi)空氣凈化系統(tǒng) 6、反應(yīng)堆泄漏監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 7、安全殼隔離系統(tǒng)、安全殼噴淋系統(tǒng),（3）安全殼噴淋系統(tǒng),系統(tǒng)功能,當(dāng)一回路失去冷卻劑或蒸汽管道破裂事故情

29、況下，使安全殼內(nèi)部溫度和壓力保持在可承受的值，以確保安全殼這最后一道屏障的完整性。 此外，安全殼噴淋系統(tǒng)還能在必要時(shí)向噴淋水中加入氫氧化鈉（NaOH），帶走失水事故時(shí)散布在安全殼內(nèi)的裂變產(chǎn)物，如放射性碘；撲滅反應(yīng)堆冷停閉時(shí)安全殼內(nèi)發(fā)生的火災(zāi)（當(dāng)其它方法無(wú)效時(shí)）。,安全殼噴淋系統(tǒng)圖,系統(tǒng)描述,本系統(tǒng)由2條包含冗余而相互獨(dú)立的噴淋泵、2臺(tái)噴淋水熱交換器，1個(gè)NaOH貯存箱及管道、閥門(mén)的系列組成： 每個(gè)系列能保證100%的噴淋功能。2組噴嘴安裝在安全殼圓頂下不同高度的2條噴淋環(huán)管上，噴淋泵與集水坑（地坑）之間有專(zhuān)設(shè)的管道相連。 安全殼噴淋系統(tǒng)除噴淋環(huán)管與部分管道位于安全殼內(nèi)以外，其它均位于安全殼外核

30、燃料廠房。,在發(fā)生失水事故時(shí)，當(dāng)安全殼內(nèi)出現(xiàn)壓力過(guò)高信號(hào)的最初階段，安全殼噴淋系統(tǒng)的噴淋隔離閥自動(dòng)打開(kāi)，噴淋泵自動(dòng)啟動(dòng)，把換料水箱中的冷硼水噴入整個(gè)安全殼內(nèi)，使蒸汽凝結(jié)，降溫降壓（直接噴淋）；稍后階段，當(dāng)安全殼地坑水位到達(dá)一定值時(shí)，在換料水箱低水位信號(hào)的作用下，切換為從地坑取水，作再循環(huán)噴淋。 這樣，安全殼噴淋系統(tǒng)就能使事故時(shí)安全殼的壓力和溫度保持在維持安全殼的完整性所允許的數(shù)值之內(nèi)。在最初的噴淋水中加有一定量的氫氧化鈉，以提高噴淋水的pH值，來(lái)除去空氣中對(duì)人體危害最大的放射性碘。,某核電廠安全殼噴淋試驗(yàn),（4）安全殼隔離系統(tǒng),在核電廠正常運(yùn)行或發(fā)生事故時(shí)，安全殼的整體完整性，由安全殼隔離系統(tǒng)

31、來(lái)加以保證。 安全殼隔離系統(tǒng)將回路與安全殼外大氣隔離，以防止安全殼內(nèi)的系統(tǒng)發(fā)生故障后可能產(chǎn)生的放射性物質(zhì)泄漏到安全殼外，或?qū)⒂泄收系南到y(tǒng)與其壓力源隔離。 每個(gè)管道有一個(gè)雙重隔離機(jī)構(gòu)：2個(gè)隔離部件(自動(dòng)閥、手動(dòng)閉鎖閥或逆止閥)位于混凝土壁面的兩側(cè)。 事故發(fā)生時(shí)，安全殼隔離分階段進(jìn)行，當(dāng)安全注入時(shí)，對(duì)安全殼實(shí)施第一（A）階段隔離，當(dāng)安全殼噴淋啟動(dòng)時(shí)，實(shí)施第二（B）階段隔離。,安全殼的隔離與檢驗(yàn),需要說(shuō)明的是，安全殼隔離系統(tǒng)不是一個(gè)獨(dú)立集中的系統(tǒng)，而是分散地單個(gè)地結(jié)合在各有關(guān)系統(tǒng)中，涉及幾乎所有的核島系統(tǒng)和主蒸汽系統(tǒng)等約26個(gè)系統(tǒng)。,典型的安全殼隔離閥的設(shè)置方式,（5）安全殼消氫系統(tǒng),系統(tǒng)功能,安全

32、殼消氫系統(tǒng)是為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故和超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故運(yùn)行所設(shè)計(jì)的，該系統(tǒng)有以下功能： 在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故時(shí)，系統(tǒng)維持氫的濃度低于點(diǎn)火限值； 在超設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故時(shí)，系統(tǒng)保持氫氣的濃度在爆炸限值以下。,超出設(shè)計(jì)基準(zhǔn)的事故，此時(shí)一般假設(shè)安全系統(tǒng)不可用。,消氫方法,為防止事故后安全殼內(nèi)氫的積累達(dá)到燃燒濃度，有3種方法可供考慮：掃氣、觸媒消氫及燃燒去氫。 其中以觸媒法應(yīng)用較廣，在觸媒作用下，使安全殼空氣中的氫氣與氧化合成水。 為了滿足失水事故后對(duì)安全殼內(nèi)可燃?xì)錃獾谋O(jiān)測(cè)和控制要求，壓水堆核電廠設(shè)計(jì)中采用了氫氣取樣系統(tǒng)、事故后安全殼氣體混合系統(tǒng)、氫氣復(fù)合系統(tǒng)和氫氣排放系統(tǒng)，這些系統(tǒng)合稱(chēng)為消氫系統(tǒng)。,安全殼大氣混合、取樣和復(fù)

33、合子系統(tǒng)圖,電熱式熱力氫復(fù)合器內(nèi)部氫復(fù)合器,氣,外部氫氣復(fù)合系統(tǒng)原理圖,（6）蒸汽發(fā)生器輔助給水系統(tǒng),系統(tǒng)功能,蒸汽發(fā)生器輔助給水系統(tǒng)是核電廠的專(zhuān)設(shè)安全系統(tǒng)之一，用于保證蒸汽發(fā)生器的給水，以便維持一個(gè)冷源，確保反應(yīng)堆余熱的導(dǎo)出。 在主給水系統(tǒng)失效或故障的情況下，輔助給水系統(tǒng)向蒸汽發(fā)生器提供給水。 反應(yīng)堆啟動(dòng)時(shí)，由輔助給水系統(tǒng)為蒸汽發(fā)生器充水；在反應(yīng)堆熱備用或熱停閉狀態(tài)時(shí)，或反應(yīng)堆冷停閉而余熱排出系統(tǒng)尚未投運(yùn)之前，為蒸汽發(fā)生器提供給水。 當(dāng)核電廠發(fā)生失水事故、蒸汽管道破裂事故或給水管道破裂事故，主給水系統(tǒng)被切除時(shí)，輔助給水系統(tǒng)自動(dòng)投入。,系統(tǒng)描述,蒸汽發(fā)生器輔助給水系統(tǒng)的主要設(shè)備是：1個(gè)輔助給水貯存箱，2臺(tái)50%額定流量的電動(dòng)輔助給水泵，1臺(tái)100%額定流量的汽動(dòng)輔助給水泵及其相應(yīng)的管路和閥門(mén)等。,主要設(shè)備