二代堆專設(shè)安全設(shè)施

1、2021-5-6二代堆專設(shè)安全設(shè)施二代堆專設(shè)安全設(shè)施1 第第5章章 專設(shè)安全設(shè)施專設(shè)安全設(shè)施 2021-5-6二代堆專設(shè)安全設(shè)施二代堆專設(shè)安全設(shè)施2 5.1 概述概述 2021-5-6二代堆專設(shè)安全設(shè)施二代堆專設(shè)安全設(shè)施3 5.1 概述概述 目的目的：事故工況下確保反應(yīng)堆停閉，排出堆芯余熱 和保持安全殼的完整性，避免在任何情況下放射性 物質(zhì)的失控排放，減少設(shè)備損失，保護(hù)公眾和核電 廠工作人員的安全 包括包括：安全注入系統(tǒng)、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)、輔助給水系統(tǒng) 和應(yīng)急電源 事故時(shí)安全措施： 向堆芯注入應(yīng)急冷卻水，防止堆芯熔化； 對(duì)安全殼氣空間冷卻降壓，防止放射性

2、物質(zhì)向大氣釋放； 限制安全殼內(nèi)氫氣濃集； 向蒸汽發(fā)生器應(yīng)急供水。 2021-5-6二代堆專設(shè)安全設(shè)施二代堆專設(shè)安全設(shè)施4 5.1 概述（續(xù)）概述（續(xù)） 設(shè)計(jì)遵循的原則設(shè)計(jì)遵循的原則： 設(shè)備高度可靠。 即使在發(fā)生安全停堆地震（從地質(zhì)學(xué)和地震學(xué)考慮能產(chǎn)生的最 大振動(dòng)性地面運(yùn)動(dòng)的地震）的情況下，專設(shè)安全設(shè)施仍能發(fā)揮 其應(yīng)有的功能。 系統(tǒng)的多重性。 一般設(shè)置兩套或兩套以上執(zhí)行同一功能的系統(tǒng)。并且最好兩套 系統(tǒng)采用不同的原理設(shè)計(jì)，這樣即使單個(gè)設(shè)備故障也不影響系 統(tǒng)正常功能的發(fā)揮。 系統(tǒng)必須相互獨(dú)立。 各系統(tǒng)間原則上不希望共用其它設(shè)備或設(shè)施。重要的能動(dòng)設(shè)備 必須進(jìn)行實(shí)體隔離，以防止同一臺(tái)設(shè)備故障殃及其它設(shè)

3、備失效 系統(tǒng)定期檢驗(yàn)。 能對(duì)系統(tǒng)及設(shè)備的性能進(jìn)行試驗(yàn)，使其始終保持應(yīng)有的功能。 2021-5-6二代堆專設(shè)安全設(shè)施二代堆專設(shè)安全設(shè)施5 5.1 概述（續(xù)）概述（續(xù)） 設(shè)計(jì)遵循的原則（續(xù)）設(shè)計(jì)遵循的原則（續(xù)）： 系統(tǒng)必須具備可靠動(dòng)力源。 在發(fā)生斷電事故時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)達(dá)到其額定功 率。柴油發(fā)電機(jī)應(yīng)具多重性、 獨(dú)立性和試驗(yàn)其可用性的特點(diǎn)。 系統(tǒng)必須具有足夠的水源。 在發(fā)生失水事故后，始終都滿足使堆芯冷卻和安全殼冷卻所需 的水量，蒸汽發(fā)生器的輔助給水系統(tǒng)還設(shè)有備用水源。 系統(tǒng)按設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故確定的冷卻性能須滿足如下要求： 燃料包殼最高溫度保持低于1204； 最大包殼氧化程度不超過包殼總厚度

4、的17%； 最大產(chǎn)氫量不超過包殼水化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)氫量的1%； 安全殼內(nèi)壓力保持在設(shè)計(jì)壓力以下； 堆芯幾何形狀的改變限制在對(duì)堆芯進(jìn)行冷卻的限度之內(nèi)。 應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)保持其對(duì)堆芯進(jìn)行長期冷卻能力 2021-5-6二代堆專設(shè)安全設(shè)施二代堆專設(shè)安全設(shè)施6 5.2 安注系統(tǒng)安注系統(tǒng) 2021-5-6二代堆專設(shè)安全設(shè)施二代堆專設(shè)安全設(shè)施7 5.2.1 系統(tǒng)功能系統(tǒng)功能 安全注入系統(tǒng)安全注入系統(tǒng)又叫做應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)。 它的主要功能是： 當(dāng)一回路系統(tǒng)破裂引起失水事故時(shí)，安全注入 系統(tǒng)向堆芯注水，保證淹沒和冷卻堆芯，防止 堆芯熔化，保持堆芯的完整性。 當(dāng)發(fā)生主蒸汽管道破裂時(shí)，反應(yīng)堆冷卻劑由于 受

5、到過度冷卻而收縮，穩(wěn)壓器水位下降，安全 注入系統(tǒng)向一回路注入高濃度含硼水，重新建 立穩(wěn)壓器水位，迅速停堆并防止反應(yīng)堆由于過 冷而重返臨界。 2021-5-6二代堆專設(shè)安全設(shè)施二代堆專設(shè)安全設(shè)施8 5.2.2 系統(tǒng)描述系統(tǒng)描述 安全注入系統(tǒng)必須能夠根據(jù)事故引起一回 路系統(tǒng)壓力下降的情況，在不同的壓力水 平下介入。 安全注入系統(tǒng)通常分三個(gè)子系統(tǒng)： 高壓安全注入系統(tǒng) 蓄壓箱注入系統(tǒng) 低壓安全注入系統(tǒng) 。 2021-5-6二代堆專設(shè)安全設(shè)施二代堆專設(shè)安全設(shè)施9 2021-5-6二代堆專設(shè)安全設(shè)施二代堆專設(shè)安全設(shè)施10 高壓安注系統(tǒng) 任務(wù)：任務(wù)：一回路發(fā)生的破口已使其(絕對(duì))壓力下 降到11. 9 MP

6、a，或主蒸汽管道發(fā)生破裂引起 一回路溫度明顯降低時(shí)，高壓安注系統(tǒng)向堆芯 注入高濃硼酸水，迅速冷卻和淹沒堆芯，并抵 消因溫度效應(yīng)引起的正反應(yīng)性增加，使反應(yīng)堆 維持在次臨界。 組成：組成：高壓安注泵(3臺(tái))、濃硼酸注入箱（1 個(gè)）、硼酸再循環(huán)回路(包括硼注入緩沖箱， 兩臺(tái)硼酸再循環(huán)泵）、管道及閥門。此外還包 括安全殼地坑、低壓安注泵、安全殼噴淋熱交 換器。 系統(tǒng)描述（續(xù)）系統(tǒng)描述（續(xù)） 2021-5-6二代堆專設(shè)安全設(shè)施二代堆專設(shè)安全設(shè)施11 高壓安注系統(tǒng)（續(xù)） 工作：工作： 直接注入階段直接注入階段。低壓安注泵從換料水箱吸水， 高壓安注泵優(yōu)先從低壓安注泵排水管吸水，經(jīng) 高壓安注泵升壓后注入一回路

7、。當(dāng)?shù)蛪喊沧⒈?故障時(shí)，高壓安注泵也可從換料水箱吸水。 再循環(huán)注入階段再循環(huán)注入階段。當(dāng)換料水箱達(dá)到低水位時(shí)， 低壓安注泵從安全殼地坑吸水，經(jīng)安注泵升壓 后在經(jīng)高壓安注泵注入一回路。（當(dāng)安全殼地坑的 水需要冷卻時(shí)，安全殼地坑的水先經(jīng)過安全殼噴淋系統(tǒng)的熱交換 器進(jìn)行冷卻，然后再注入一回路） 系統(tǒng)描述（續(xù)）系統(tǒng)描述（續(xù)） 2021-5-6二代堆專設(shè)安全設(shè)施二代堆專設(shè)安全設(shè)施12 蓄壓箱注入系統(tǒng) 工作：工作：失水事故情況下，當(dāng)一回路壓力低于蓄壓箱的注入壓力時(shí)， 蓄壓箱內(nèi)氮?dú)鈮毫κ鼓嬷归y打開，蓄壓箱內(nèi)含硼水迅速注入堆芯。 每個(gè)蓄壓箱的水量可充滿半個(gè)堆芯。當(dāng)發(fā)生大破口事故時(shí)，三個(gè) 子系統(tǒng)可馬上全部投入運(yùn)

8、行。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：可靠、迅速（無時(shí)間延遲）。該系統(tǒng)為非能動(dòng)系統(tǒng)，不用 安注信號(hào)啟動(dòng)任何電氣設(shè)備。 系統(tǒng)描述（續(xù)）系統(tǒng)描述（續(xù)） 2021-5-6二代堆專設(shè)安全設(shè)施二代堆專設(shè)安全設(shè)施13 低壓安注系統(tǒng) 工作：工作： 直接注入階段：從換料箱吸水，然后泵給高壓安注 泵，如果泵出口壓力高于一回路壓力，則直接注入 一回路。 再循環(huán)階段：從安全殼吸水再泵給高壓安注泵或一 回路。 系統(tǒng)描述（續(xù)）系統(tǒng)描述（續(xù)） 2021-5-6二代堆專設(shè)安全設(shè)施二代堆專設(shè)安全設(shè)施14 5.2.3 系統(tǒng)運(yùn)行系統(tǒng)運(yùn)行 備用狀態(tài)： 電廠正常功率運(yùn)行時(shí)，高壓安注系統(tǒng)除一臺(tái)高壓安注泵作為 上充泵運(yùn)行，一臺(tái)硼酸循環(huán)泵連續(xù)運(yùn)行外，其它設(shè)備

9、處于備用狀 態(tài)，蓄壓箱與一回路之間的電動(dòng)隔離閥在一回路壓力高于7.0MPa 后打開，下游的逆止閥由于一回路高于蓄壓箱側(cè)壓力而關(guān)閉。 啟動(dòng)信號(hào)（下列任一信號(hào)可啟動(dòng)安注系統(tǒng) ）： 穩(wěn)壓器低壓力（11.9MPa）； 安全殼高壓（0.14MPa）； 一臺(tái)蒸汽發(fā)生器壓力比其它兩臺(tái)的壓力低（壓差高達(dá)0.7MPa）； 兩臺(tái)蒸汽發(fā)生器蒸汽流量高，同時(shí)發(fā)生一回路平均溫度低到 284； 兩臺(tái)蒸汽發(fā)生器蒸汽流量高，同時(shí)發(fā)生蒸汽低壓力（3.55 MPa）； 手動(dòng)啟動(dòng)。 2021-5-6二代堆專設(shè)安全設(shè)施二代堆專設(shè)安全設(shè)施15 5.2.3 系統(tǒng)運(yùn)行（續(xù)）系統(tǒng)運(yùn)行（續(xù)） 安注過程： 直接注入階段。直接注入階段。當(dāng)出現(xiàn)安注

10、信號(hào)時(shí)，安注系統(tǒng)同時(shí)執(zhí) 行下述動(dòng)作： 啟動(dòng)另一臺(tái)高壓安注泵和兩臺(tái)低壓安注泵； 打開高壓安注泵通往換料水箱的電動(dòng)閥，在這兩個(gè)閥達(dá)到全開 位置時(shí)，關(guān)閉高壓安注泵通往容控箱的閥門； 打開硼注入罐上、下游的四個(gè)閥門； 關(guān)閉硼注入罐與硼酸循環(huán)回路間的閥門； 打開低壓安注泵與換料水箱間的閥； 打開低壓安注泵出口通往高壓安注泵的閥； 隔離化容系統(tǒng)正常上充管線和上充泵最小流量管線，但仍保持 軸封水注入管線上的閥開著； 打開低壓安注泵通往換料水箱的最小流量管線上的閥； 發(fā)出打開蓄壓箱冷段注入管線上的閥的指令（實(shí)際已在開啟狀 態(tài)）。 2021-5-6二代堆專設(shè)安全設(shè)施二代堆專設(shè)安全設(shè)施16 5.2.3 系統(tǒng)運(yùn)行（

11、續(xù)）系統(tǒng)運(yùn)行（續(xù)） 安注過程（續(xù)）： 上述動(dòng)作完成后即進(jìn)入直接注入階段。 對(duì)于中、小破口失水事故，一回路壓力緩慢下降，低壓安注泵 出口壓力低于一回路系統(tǒng)壓力時(shí)，作為高壓安注的前置增壓泵 運(yùn)行； 一回路壓力下降到蓄壓箱注入壓力以下時(shí)，加壓氮?dú)鈱⒑鹚?迅速注入堆芯； 當(dāng)一回路壓力下降到低于低壓安注泵的出口壓力時(shí)，低壓安注 泵直接將含硼水注入一回路冷管段。 換料水箱的水位隨注入過程下降，當(dāng)換料水箱水位降至低2 （水位為6.92m，高出箱底5.9m）且安注信號(hào)仍存在時(shí)，系統(tǒng) 做向再循注入的準(zhǔn)備，即把低壓安注泵出口通往換料水箱的最 小流量管線切換到通往地坑，以避免轉(zhuǎn)入再循環(huán)注入后安全殼 地坑的水污染換

12、料水箱。 2021-5-6二代堆專設(shè)安全設(shè)施二代堆專設(shè)安全設(shè)施17 2021-5-6二代堆專設(shè)安全設(shè)施二代堆專設(shè)安全設(shè)施18 5.2.3 系統(tǒng)運(yùn)行（續(xù)）系統(tǒng)運(yùn)行（續(xù)） 安注過程（續(xù)）： 再循環(huán)注入階段。再循環(huán)注入階段。換料水箱水位達(dá)到低3(水位 為3.12m，高出箱底2.1m)且安注信號(hào)依然存在 時(shí)，開始再循環(huán)注入。低壓安注泵通往安全殼 地坑的隔離閥打開，至全開位置時(shí)，關(guān)閉通往 換料水箱的隔離閥，這時(shí)，低壓安注泵從安全 殼地坑吸水，水升壓后送往高壓安注泵入口或 直接注入一回路冷管段。 2021-5-6二代堆專設(shè)安全設(shè)施二代堆專設(shè)安全設(shè)施19 2021-5-6二代堆專設(shè)安全設(shè)施二代堆專設(shè)安全設(shè)施

13、20 5.2.3 系統(tǒng)運(yùn)行（續(xù)）系統(tǒng)運(yùn)行（續(xù)） 安注過程（續(xù)）停運(yùn)： 安注信號(hào)出現(xiàn)5分鐘后，操縱員可以根據(jù)電廠 具體情況和操作規(guī)程，在進(jìn)行安注信號(hào)的手動(dòng) 復(fù)位后，停運(yùn)或改變安注系統(tǒng)的設(shè)備的運(yùn)行狀 態(tài)。 在安注信號(hào)出現(xiàn)后的頭5分鐘內(nèi)，手動(dòng)復(fù)位被 鎖定，這種“鎖定”可以保證在操縱員明確知 道不需要安注投入之前不得中斷安全設(shè)施的任 何功能。 5.2.4 安注系統(tǒng)綜述（看書）安注系統(tǒng)綜述（看書） 2021-5-6二代堆專設(shè)安全設(shè)施二代堆專設(shè)安全設(shè)施21 5.3 安全殼系統(tǒng)安全殼系統(tǒng) 2021-5-6二代堆專設(shè)安全設(shè)施二代堆專設(shè)安全設(shè)施22 5.3.1 安全殼的功能安全殼的功能 在發(fā)生失水事故和主蒸汽管

14、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)境的釋放，作為 放射性物質(zhì)與環(huán)境之間的第三道屏障。 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。 作為非能動(dòng)安全設(shè)施，能夠在全壽期內(nèi)保 持其功能，承受外部事件（如飛機(jī)撞擊、 龍卷風(fēng)）和內(nèi)部飛射物及管道甩擊的影響。 2021-5-6二代堆專設(shè)安全設(shè)施二代堆專設(shè)安全設(shè)施23 按結(jié)構(gòu)材料分： 有鋼結(jié)構(gòu)的、鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土的， 也有既用鋼也用鋼筋混凝土或預(yù)應(yīng)力混凝土的 復(fù)合結(jié)構(gòu)； 按性能分： 干式的和冰冷凝式的； 按幾何形狀: 有圓柱形的和圓形的。 5.3.2 安全殼的形式安全殼的形式 其余看書其

15、余看書 2021-5-6二代堆專設(shè)安全設(shè)施二代堆專設(shè)安全設(shè)施24 5.4 安全殼噴淋系統(tǒng)安全殼噴淋系統(tǒng) 2021-5-6二代堆專設(shè)安全設(shè)施二代堆專設(shè)安全設(shè)施25 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， 在必要時(shí)向噴淋水中加入NaOH，以去除安全殼去除安全殼 大氣中懸浮的碘和碘蒸汽大氣中懸浮的碘和碘蒸汽。 冷卻安全殼地坑中的水冷卻安全殼地坑中的水。 大亞灣900MW機(jī)組應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)中沒有配 置熱交換器，在再循環(huán)安注模式下，安全殼地坑的水

16、需冷卻時(shí)，由安全殼噴淋系統(tǒng)的熱交換器冷卻后再注 入堆芯，安全殼噴淋系統(tǒng)是在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故下可以排安全殼噴淋系統(tǒng)是在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故下可以排 除安全殼內(nèi)熱量的唯一系統(tǒng)除安全殼內(nèi)熱量的唯一系統(tǒng)。 5.4.1 系統(tǒng)功能系統(tǒng)功能 2021-5-6二代堆專設(shè)安全設(shè)施二代堆專設(shè)安全設(shè)施26 5.4.2 系統(tǒng)描述系統(tǒng)描述 2021-5-6二代堆專設(shè)安全設(shè)施二代堆專設(shè)安全設(shè)施27 5.4.2 系統(tǒng)描述系統(tǒng)描述 系統(tǒng)有兩個(gè)相同系列，每個(gè)系列能單獨(dú)滿足要求。 每一系列由一臺(tái)噴淋泵，一臺(tái)熱交換器、一臺(tái)噴射器、噴 淋管線和閥門組成。 換料水箱和氫氧化鈉循環(huán)系統(tǒng)是共用的。 四條環(huán)形噴淋管（每個(gè)系列兩條）以安全殼中心線為中心

17、固定在安全殼拱頂上，噴頭的定位和配置保證每一系列噴 灑的冷卻水能復(fù)蓋安全殼整個(gè)空間。 噴射泵連接在噴淋泵的旁路管線上。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),從噴淋 泵旁路經(jīng)過的噴淋水通過噴射器時(shí)，將氫氧化鈉吸入并與 噴淋水混合后送入噴淋泵入口，含有氫氧化鈉的噴淋液經(jīng) 泵升壓后噴出。 氫氧化鈉添加回路用于去除安全殼大氣中懸浮碘和碘蒸汽。 5.4.3 系統(tǒng)運(yùn)行、系統(tǒng)運(yùn)行、5.5 安全殼隔離系統(tǒng)（看書）安全殼隔離系統(tǒng)（看書） 2021-5-6二代堆專設(shè)安全設(shè)施二代堆專設(shè)安全設(shè)施28 5.6 可燃?xì)怏w控制系統(tǒng)可燃?xì)怏w控制系統(tǒng) 2021-5-6二代堆專設(shè)安全設(shè)施二代堆專設(shè)安全設(shè)施29 任務(wù)：用來監(jiān)測、控制安全殼氣空間的氫氣濃度，

18、 防止失水事故后安全殼內(nèi)氫氣積累到超過燃燒或 爆炸限值水平。 發(fā)生失水事故后，造成安全殼內(nèi)氫氣積累的原因： 燃料包殼材料鋯與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)； 冷卻劑中溶解氫的釋放； 水在堆芯內(nèi)的輻射分解； 水在安全殼地坑內(nèi)的輻射分解； 噴淋溶液與安全殼內(nèi)材料化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣。 5.6.1 概述概述 2021-5-6二代堆專設(shè)安全設(shè)施二代堆專設(shè)安全設(shè)施30 氫氣復(fù)合系統(tǒng)氫氣復(fù)合系統(tǒng)。 內(nèi)部熱力氫復(fù)合器內(nèi)部熱力氫復(fù)合器：氫復(fù)合器 用來使氫氣和氧氣在受控的速 率下合成水，從而去除安全殼 大氣中的氫氣。 外部氫復(fù)合器系統(tǒng)外部氫復(fù)合器系統(tǒng) 5.6.2 系統(tǒng)描述系統(tǒng)描述 2021-5-6二代堆專設(shè)安全設(shè)施二代堆專設(shè)安全設(shè)施31 事故后氫氣排放系統(tǒng)事故后氫氣排放系統(tǒng) 該系統(tǒng)用來在發(fā)生失水事故后從 安全殼內(nèi)排出足夠數(shù)量的氣體，使安全 殼內(nèi)氫濃度在假定無其它除氫設(shè)施存在 的條件下保持低于4%體積的容許限