核動力設(shè)置一回路系統(tǒng)設(shè)計說明書

1、精品文檔 船舶核動力裝置 一回路設(shè)計說明書 姓名：谷國平班級：20211512學(xué)號：2021151214指導(dǎo)教師：彭敏俊一、概況本次設(shè)計產(chǎn)品為壓水堆核動力裝置的一回路系統(tǒng)，采取了目前最為成熟、完善的技術(shù)，符合平安性、經(jīng)濟(jì)性和非能動的要求，遵循了縱深防御的原那么，進(jìn)行分散式布置。根據(jù)功能的不同，可將一回路系統(tǒng)分為反響堆冷卻劑系統(tǒng)和一回路輔助系統(tǒng)，對一回路輔助系統(tǒng)可進(jìn)一步細(xì)分為壓力平安系統(tǒng)、水質(zhì)控制系統(tǒng)、補(bǔ)水系統(tǒng)、余熱排出系統(tǒng)、平安注射系統(tǒng)和堆艙噴淋系統(tǒng)。1.1 正常運行時，一回路裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)1) 反響堆啟動和運行時，按預(yù)定的方式向一回路中供應(yīng)冷卻劑，以保證回路中所需要的冷卻劑數(shù)量及壓力；2)

2、 使回路中冷卻劑循環(huán)流動，帶出反響堆堆芯的熱量，并傳給二回路介質(zhì)，即把堆芯中核燃料裂變能所轉(zhuǎn)變的熱量傳導(dǎo)并輸送給二回路介質(zhì)；3) 防止一回路裝置產(chǎn)生不允許的超壓，保證反響堆及一回路系統(tǒng)的平安；4) 凈化一回路冷卻劑中附帶的雜質(zhì)，控制水質(zhì)，保證冷卻劑品質(zhì)符合要求；5) 監(jiān)測一回路冷卻劑的質(zhì)量和成分；6) 搜集各系統(tǒng)排出的放射性廢物，并加以處置，保證船上人員及環(huán)境的平安。1.2 事故工況下，一回路裝置必須完成以下任務(wù)1) 排除停堆后堆芯剩余釋熱；2) 在反響堆堆芯受到熔化威脅前，強(qiáng)行向堆芯注水；3) 為執(zhí)行以上任務(wù)，并保證反響堆平安工作，必須為進(jìn)行冷卻劑循環(huán)、體積和壓力控制、水質(zhì)控制、平安控制、放

3、射性管理及輔助冷卻和補(bǔ)給水等一系列任務(wù)而設(shè)專門的系統(tǒng)和設(shè)備。1.3堆型優(yōu)勢本設(shè)計采用壓水堆的形式，壓水堆具有以下優(yōu)勢：1.結(jié)構(gòu)緊湊，功率密度高，慢化劑溫度效應(yīng)和燃料多普勒效應(yīng)使壓水堆有自穩(wěn)自調(diào)特性，平安可靠性高； 2.以輕水作為冷卻劑與慢化劑，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不與反響堆金屬材料反響，如果冷卻劑泄露，可以通過海水淡化來補(bǔ)充。 3.結(jié)構(gòu)簡單，鞏固耐用，運行性能良好 4.壓水堆在初期實踐中就顯示出良好的穩(wěn)定性和可靠性，目前經(jīng)驗技術(shù)成熟。其它堆型的缺點：1. 沸水堆：堆內(nèi)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，水汽對中子慢化能力弱，所需要的燃料多，體積大于壓水堆，同時放射性進(jìn)入汽輪機(jī)中，加大屏蔽體積。且壓力容器下部有較大數(shù)量的空洞，

4、由于水泄時的重力作用，對結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有不利的影響。2. 重水堆：以天然鈾為燃料，所以體積比同功率壓水堆大10倍，二回路蒸汽運行壓力低，效率低。3. 液態(tài)金屬冷卻堆：專設(shè)加熱設(shè)備以保證冷卻劑為液態(tài)，堿性金屬高溫時化學(xué)性質(zhì)活潑，加速腐蝕。4.高溫氣冷堆：堆芯體積大，對管道材料耐高溫和密封性要求高。1.4 設(shè)備情況系統(tǒng)設(shè)備選用設(shè)備反響堆壓水堆蒸汽發(fā)生器自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器2穩(wěn)壓器兩條回路共用一臺穩(wěn)壓器電加熱式壓力平安系統(tǒng)壓水堆壓力平安系統(tǒng)凈化系統(tǒng)低壓凈化系統(tǒng)化學(xué)物添加系統(tǒng)包含在低壓凈化系統(tǒng)補(bǔ)水系統(tǒng)壓水堆補(bǔ)水系統(tǒng)一次屏蔽水系統(tǒng)壓水堆一次屏蔽水系統(tǒng)余熱排出系統(tǒng)壓水堆余熱排出系統(tǒng)平安注射系統(tǒng)壓水堆平安注射系統(tǒng)堆

5、艙噴淋系統(tǒng)平安噴淋系統(tǒng)布置方式分散式布置二、反響堆冷卻劑系統(tǒng)反響堆冷卻劑系統(tǒng)保證一回路冷卻劑進(jìn)行循環(huán)，是一回路的主要系統(tǒng)，簡稱主系統(tǒng)。反響堆冷卻劑系統(tǒng)的功用是在正常運行時將堆芯產(chǎn)生的熱量傳給蒸汽發(fā)生器，使二回路工質(zhì)變?yōu)檎羝?；在反響堆停堆時，可用該系統(tǒng)除去堆芯剩余熱量的一局部；在事故時如失水事故也可作為應(yīng)急堆芯冷卻的手段之一。此外，反響堆冷卻劑系統(tǒng)還為包容在運行溫度和壓力下的冷卻劑提供一個完整的承壓邊界，以控制放射性物質(zhì)向系統(tǒng)外擴(kuò)散。典型的反響堆冷卻劑系統(tǒng)的范圍為包括驅(qū)動機(jī)構(gòu)包殼在內(nèi)的反響堆壓力殼、蒸汽發(fā)生器的一回路側(cè)、主冷卻劑泵、穩(wěn)壓器及到釋放閥和平安閥的管系、聯(lián)接上述設(shè)備的管道及管道附件、支

6、管上的隔離閥及高壓管道。簡圖如下：1反響堆 2.堆芯 3、4. 蒸汽發(fā)生器 5.穩(wěn)壓器 6.主冷卻劑泵 7.高壓給水加熱器 8.主給水泵三、壓力平安系統(tǒng)壓力平安系統(tǒng)的功用如下：在反響堆裝置穩(wěn)態(tài)功率運行時，維持主冷卻劑系統(tǒng)壓力為所要求的運行壓力；當(dāng)汽輪機(jī)負(fù)荷變化時，冷卻劑溫度隨之變化，主冷卻劑系統(tǒng)中冷卻劑體積也隨之變化，穩(wěn)壓器能充分吸收該體積的變化；在汽輪機(jī)負(fù)荷變化的過渡過程中溫度也隨之變化，穩(wěn)壓器可限制系統(tǒng)的壓力波動在允許范圍之內(nèi)；反響堆啟動時，按主冷卻劑系統(tǒng)升溫升壓的要求，用穩(wěn)壓器將主冷卻劑系統(tǒng)的壓力從常壓提高到工作壓力。停堆時，按降溫降壓要求，使主冷卻劑系統(tǒng)壓力降下來；用以排除主冷卻劑系統(tǒng)

7、中的某些有害氣體裂變氣體。圖為壓力平安系統(tǒng)的流程。主要設(shè)備為穩(wěn)壓器，它是一個高壓容器。穩(wěn)壓器內(nèi)部的冷卻劑為液相與蒸汽相共存狀態(tài)。在液相內(nèi)，裝有電加熱器，在蒸汽相中裝有向蒸汽相噴射冷卻劑的噴頭。另外還有平安閥和釋放閥等附屬裝置，當(dāng)穩(wěn)壓器內(nèi)壓力過大時，用這些閥將冷卻劑排放到卸壓箱中。除此之外，還有壓力、液位、電加熱器功率等的顯示記錄裝置和電加熱器功率、噴霧流量的調(diào)節(jié)裝置。壓力平安系統(tǒng)的流程圖四、低壓凈化系統(tǒng)低壓凈化系統(tǒng)如下圖。特點是凈化系統(tǒng)與容積控制系統(tǒng)及化學(xué)物添加系統(tǒng)合為一個共同系統(tǒng)，冷卻劑循環(huán)是用充填泵進(jìn)行的。該系統(tǒng)的冷卻劑從二號環(huán)路主冷卻劑泵的吸入側(cè)抽出，經(jīng)再生熱交換器冷卻，用減壓抽出閥將冷

8、卻劑壓力由10.78兆帕減至1.47兆帕，該閥可控制抽出流量。當(dāng)冷卻劑經(jīng)停堆冷卻系統(tǒng)的停堆冷卻器冷卻到所要求的溫度后，通向反響堆輔機(jī)艙內(nèi)的離子交換器進(jìn)行凈化，再經(jīng)冷卻劑過濾器進(jìn)入反響堆艙內(nèi)的體積控制波動箱，冷卻劑由充填泵加壓，在再生式熱交換器中加熱后，返回二號環(huán)路主冷卻劑泵的出口側(cè)。五、補(bǔ)給水系統(tǒng)補(bǔ)水的來源根據(jù)規(guī)劃，各動力裝置的設(shè)計可不相同，如陸上核電站和“奧托漢核船，一回路補(bǔ)水與二回路用水的水質(zhì)準(zhǔn)標(biāo)相同，因此可使用二回路冷凝器脫氣的冷凝水。“陸奧號是用脫氣除鹽水作為補(bǔ)水，因此在補(bǔ)水系統(tǒng)中另外設(shè)置離子交換器，用經(jīng)處理后的水作為補(bǔ)水。補(bǔ)水系統(tǒng)原那么線圖如下圖：1-上部蒸餾水箱；2-除氧器；3-熱

9、交換器；4-補(bǔ)水泵；5-補(bǔ)水波動箱；6-離子交換器該系統(tǒng)是由補(bǔ)水冷卻器、補(bǔ)水泵、補(bǔ)水調(diào)壓箱及再生式離子交換器構(gòu)成。其職能是將來自二回路經(jīng)除氧后的給水供應(yīng)容積控制系統(tǒng)、取樣系統(tǒng)、設(shè)備冷卻水系統(tǒng)等用戶。補(bǔ)水冷卻器用海水冷卻，來自二回路的除氧補(bǔ)給水被冷卻后，用泵送往離子交換器進(jìn)一步除鹽。為了防止海水向除鹽水側(cè)漏泄，補(bǔ)水側(cè)的運行壓力為0.2兆帕，而海水側(cè)的壓力為0.15兆帕。在補(bǔ)水泵出口裝有調(diào)壓箱，用以調(diào)整泵壓力的變化及暫時貯存補(bǔ)水。為了防止氧氣重新返入補(bǔ)水中，調(diào)壓箱為膜封式，并用控制系統(tǒng)用的空氣調(diào)壓。另外，在離子交換器入口設(shè)有溫度控制的轉(zhuǎn)換閥，當(dāng)水溫增高時，自動將高溫水返回冷卻器入口，保證交換器可靠

10、工作。交換器以后的管道材料，均采用不銹鋼。六、一次屏蔽水系統(tǒng)一次屏蔽水系統(tǒng)的功用是為反響堆的一次屏蔽水箱充水、排水、冷卻及補(bǔ)充水的損耗、向一次屏蔽水中添加緩蝕劑以及處理由于輻照分解產(chǎn)生的氫氣以防止爆炸等。圖為一次屏蔽水系統(tǒng)的原那么線圖。換料充排水系統(tǒng)的功用是向換料所用的臨時屏蔽水套充水和排水。換料充排水系統(tǒng)是在更換燃料時使用。由于廢燃料中積累了大量裂變產(chǎn)物，加上壓力殼及堆內(nèi)構(gòu)件的被活化，那么在反響堆周圍及元件本身都是具有極強(qiáng)的放射性，同時其衰變熱也很大。因此在換料時必須采取措施以便屏蔽放射性及去除衰變熱。通常采取的措施就是在換料時臨時裝上屏蔽水套，以保證工作人員的平安和防止燃料元件的燒壞。換料充排水系統(tǒng)就是用以向屏蔽水套充水和排水，以便除去堆芯的衰變熱。為了簡化裝置，該系統(tǒng)常借用其它系統(tǒng)來完成其任務(wù)。七、平安注射系統(tǒng)和平安噴淋系統(tǒng)當(dāng)主冷卻劑系統(tǒng)破斷時，穩(wěn)壓器的水位降低，壓力也同時降低，并發(fā)出應(yīng)急堆芯注水信號，同時可啟動兩臺應(yīng)急堆芯注水泵中的一臺，補(bǔ)給水泵兩臺或補(bǔ)給水泵一臺，應(yīng)急衰變熱除去泵一臺。在小失水事故時，由于破口小，壓力降落緩慢，故是在高壓下注水，此時可啟動充填泵2立方米小時，由容積控制系統(tǒng)向容積控制波動箱中注水。中等失水事故時，壓力為中等程度，用補(bǔ)給水泵9.6立方米小時或非常用水箱的水，用應(yīng)急衰變熱除去泵向堆芯注水。大失水事故時，冷卻劑流出速度大，壓力降