反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)

反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)第1頁/共42頁培訓(xùn)目標了解系統(tǒng)主要功能和工藝流程；熟悉主要設(shè)備結(jié)構(gòu)、作用和運行方式；了本系統(tǒng)和其它系統(tǒng)的相互關(guān)系；記住系統(tǒng)和設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)。2第2頁/共42頁系統(tǒng)概述反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)由穩(wěn)壓器、穩(wěn)壓器波動管線、穩(wěn)壓器噴淋管線、穩(wěn)壓器安全閥、反應(yīng)堆冷卻劑泵、蒸汽發(fā)生器、反應(yīng)堆冷卻劑主回路管線、穩(wěn)壓器和蒸汽發(fā)生器的支撐結(jié)構(gòu)及相應(yīng)的管線、排氣裝置、儀表和閥門組成。3第3頁/共42頁

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5第5頁/共42頁系統(tǒng)主要功能反應(yīng)堆冷卻劑壓力邊界的完整性堆芯冷卻和反應(yīng)性控制反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)壓力控制過程監(jiān)控自動降壓功能6第6頁/共42頁系統(tǒng)描述(1)反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)由兩個熱交換環(huán)路組成。每個環(huán)路上包含一臺蒸汽發(fā)生器、兩臺主泵、一根熱段管道和兩根冷段管道。另外，該系統(tǒng)還包括穩(wěn)壓器、連接管線、閥門及用于控制和保護的儀表。所有反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的設(shè)備均位于安全殼內(nèi)。7第7頁/共42頁

8第8頁/共42頁系統(tǒng)描述(2)正常運行期間，主泵驅(qū)動加壓水通過壓力容器和蒸汽發(fā)生器并進行循環(huán)流動。加壓水在通過堆芯時被加熱。加熱的水被傳送到蒸汽發(fā)生器，并在蒸汽發(fā)生器中將熱量傳遞給蒸汽系統(tǒng)。最后在主泵的作用下，加壓水返回壓力容器中，從而完成了循環(huán)流動。RCS的壓力通過穩(wěn)壓器的運行來控制，在穩(wěn)壓器內(nèi)利用電加熱器或噴淋水或二者同時作用來維持穩(wěn)壓器中的水和蒸汽處于平衡狀態(tài)。通過電加熱器加熱水形成蒸汽或通過噴淋將蒸汽冷凝成水來控制由于反應(yīng)堆冷卻劑膨脹與收縮而引起的壓力變化。9第9頁/共42頁反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)主要參數(shù)10第10頁/共42頁蒸汽發(fā)生器（1）主要技術(shù)特點·蒸汽發(fā)生器的U型傳熱管采用三角形排列；·蒸汽發(fā)生器在全揮發(fā)處理二次側(cè)水化學(xué)條件下運行；·管板上的傳熱管采用全深度液壓膨脹，最大限度地防止二回路水進入傳熱管與管板之間的縫隙；·U型傳熱管采用鎳一鉻一鐵合金690熱處理管；·采用三葉狀孔（梅花孔）支撐板,改進了防振條工藝；·采用一體化的汽水分離器；·采用橢圓形的一次側(cè)下腔室，便于機器人工具進出和維護保養(yǎng)?！ふ羝l(fā)生器下封頭直接與兩臺主泵的殼體相連接。11第11頁/共42頁

12第12頁/共42頁蒸汽發(fā)生器（2）一次側(cè)工藝流程

在一次側(cè)，反應(yīng)堆冷卻劑通過熱段入口管嘴進入一次側(cè)水室。一次側(cè)水室的下部是橢圓的，通過一段圓柱筒體與管板進行連接。一塊豎直的水室隔板將封頭分為進口和出口水室。反應(yīng)堆冷卻劑進入倒置的U型傳熱管，在傳熱管中流動的過程中將熱量傳遞給二次側(cè)，然后返回到一次側(cè)水室。冷卻劑經(jīng)過兩個冷段管嘴離開蒸汽發(fā)生器，而主泵直接與這兩個管嘴相連接。13第13頁/共42頁蒸汽發(fā)生器（3）二次側(cè)工藝流程

給水經(jīng)高于U型傳熱管頂部一定高度的給水管嘴進入蒸汽發(fā)生器，然后進入給水環(huán)管，并通過連接在給水環(huán)管頂部的J型接管離開給水環(huán)管向下流動，并與從汽水分離器分離出的飽和水混合。然后此混合流量一起進入圍筒和殼體之間的下降段環(huán)腔。水在流經(jīng)U形管束的過程中從一次測吸熱轉(zhuǎn)變?yōu)槠旌衔?。汽水混合物?jīng)管束區(qū)域繼續(xù)向上流動，并經(jīng)旋葉式汽水分離器去除蒸汽中的大部分水分。蒸汽繼續(xù)上升，進入二級分離器（干燥器），并進行進一步脫水，以提高蒸汽品質(zhì)到設(shè)計要求的最小干度（0.1%）。干飽和蒸汽經(jīng)出口管嘴離開蒸汽發(fā)生器，在出口管嘴處設(shè)置有流量限制器，以防止主蒸汽管線破裂時蒸汽流量過度釋放而造成的過度冷卻。14第14頁/共42頁蒸汽發(fā)生器參數(shù)(1)蒸汽流量（每臺蒸汽發(fā)生器，kg/hr）

3400000總蒸汽流量（kg/hr）

6795000主給水溫度（°C）

227蒸汽出口壓力（MPa.a）

5.612蒸汽出口溫度（°C）

271.2設(shè)計壓力（MPa.a）

8.274設(shè)計溫度（°C）

316排污流量（每臺蒸汽發(fā)生器，kg/hr）

正常

2070最大

20700排污管板沖洗流量（kg/hr）

6300015第15頁/共42頁蒸汽發(fā)生器參數(shù)(2)數(shù)量

2形式

立式U形管式U形管數(shù)量

10025總的換熱面積（m2）

11477傳熱管外徑（mm）

17.48傳熱管壁厚（mm）

1.02傳熱管中心距（mm）

24.89總高(m)約22.5上部殼體內(nèi)徑（mm）

5334下部殼體內(nèi)徑（mm）

4191管板厚度（m）

約0.816第16頁/共42頁穩(wěn)壓器穩(wěn)壓器是一個包括上、下兩個半球形封頭的圓筒狀容器。它采用碳鋼材料制造，并在與一回路冷卻劑接觸的內(nèi)表面上堆焊奧氏體不銹鋼。在穩(wěn)壓器的頂部有一個噴淋管嘴和兩個與安全閥和ADS系統(tǒng)閥門相連接的管嘴。噴淋流量通過自動控制的氣動閥來調(diào)節(jié)。噴淋閥也能在控制室進行手動操作。在波動管嘴上部設(shè)置的攔截濾網(wǎng)阻止外部異物從穩(wěn)壓器進入RCS。穩(wěn)壓器下部的擋板阻止涌入的冷水直接流向汽水分界面。此擋板也有助于涌入的水與穩(wěn)壓器內(nèi)水的混合。17第17頁/共42頁

18圖3.2.4穩(wěn)壓器第18頁/共42頁穩(wěn)壓器主要功能壓力控制超壓保護容積補償排除不凝性氣體19第19頁/共42頁穩(wěn)壓器控制原理（1）在100%功率的穩(wěn)態(tài)運行期間，約50%的穩(wěn)壓器容積是水，另50%容積是汽。在容器底部的浸沒式電加熱器使水處于飽和溫度。加熱器也用于維持恒定的運行壓力。通過一個與噴淋閥并列的手動旁路閥提供持續(xù)噴淋的小流量來減小在穩(wěn)壓器和反應(yīng)堆冷卻劑之間的硼濃度差別。該持續(xù)噴淋流量也用于防止噴淋管線的過度冷卻。比例電加熱器在運行期間是連續(xù)工作的，以補償噴淋水的持續(xù)引入和向周圍環(huán)境的熱量損失。20第20頁/共42頁穩(wěn)壓器控制原理（2）在穩(wěn)壓器壓力下降時，穩(wěn)壓器中的水閃蒸成蒸汽和由加熱器自動啟動而產(chǎn)生的蒸汽一起保持穩(wěn)壓器壓力高于專設(shè)安全設(shè)施動作的設(shè)定值。當穩(wěn)壓器壓力上升時，噴淋閥開啟冷凝穩(wěn)壓器內(nèi)的蒸汽，以防止穩(wěn)壓器壓力達到專設(shè)安全設(shè)施動作的設(shè)定值。在一回路水涌入穩(wěn)壓器中使穩(wěn)壓器液位升高時通斷電加熱器通電，用于加熱從反應(yīng)堆冷卻劑回路涌入穩(wěn)壓器的過冷水。21第21頁/共42頁穩(wěn)壓器主要技術(shù)參數(shù)設(shè)計壓力17.1MPa（表壓)

設(shè)計溫度360.0°C總高15.42m

內(nèi)部容積59.47m3穩(wěn)壓器電加熱元件中，比例電加熱器370KW，同時備有A、B、C、D四組后備元件，電功率分別為245、245、370、370kw；穩(wěn)壓器滿功率下容積分布：汽31.14m3、水28.32m3；穩(wěn)壓器噴淋能力：150m3/hr穩(wěn)壓器安全閥配置數(shù)量2要求最小泄壓能力94.50kg/sec22第22頁/共42頁主泵AP1000采用全密封式的反應(yīng)堆冷卻劑屏蔽電動泵，其功能是輸送反應(yīng)堆冷卻劑，完成在堆芯、冷卻劑環(huán)路和蒸汽發(fā)生器之間的循環(huán)。主泵具有轉(zhuǎn)動慣性大、可靠性高、維護保養(yǎng)要求低的特點。主泵是一臺立式、單級離心泵，葉輪直接連接在電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸上。電機的定子和轉(zhuǎn)子均密閉在耐腐蝕的屏蔽套中，并承受一回路系統(tǒng)壓力。定子和轉(zhuǎn)子之間的一回路冷卻劑提供冷卻功能，電機軸承也由一回路冷卻劑冷卻。一回路冷卻劑由葉輪驅(qū)動。23第23頁/共42頁主泵主要部件水力部件軸承屏蔽套飛輪定子繞組及冷卻變頻調(diào)速控制裝置24第24頁/共42頁

25第25頁/共42頁主泵控制主泵啟動主泵的啟動信號與RCS壓力信號連鎖，防止在啟動時主泵氣蝕。RCS寬量程壓力信號用來生成主泵啟動的允許信號。主泵跳閘以下信號可以產(chǎn)生停主泵信號：

—安全驅(qū)動信號；—CMT投入信號；

—第一級自動卸壓系統(tǒng)啟動信號；

—主泵軸承冷卻水溫度高；

—穩(wěn)壓器液位低于L-2；

—熱段溫度高且蒸發(fā)器液位低。26第26頁/共42頁主泵主要技術(shù)特點主泵直接與蒸汽發(fā)生器的下封頭連接。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計取消了主泵與蒸汽發(fā)生器之間的冷卻劑管道，降低了環(huán)路的壓降，簡化了蒸汽發(fā)生器、泵和管道支承系統(tǒng)。主泵沒有軸密封裝置，因而消除了因軸密封失效導(dǎo)致失水事故的可能性，從而大大提高了安全性，也減少了泵的維修工作量。主泵電機設(shè)置上下兩個鎢合金飛輪，以提高泵的轉(zhuǎn)動慣量，延長惰走時間，從而增加失去電源之后堆芯的熱工裕量。主泵裝有三個軸承，兩個徑向軸承和一個雙向推力軸承，都在電機一側(cè)，軸承采用水潤滑方式。主泵啟動時采用變頻調(diào)速控制裝置，降低冷態(tài)工況時的電機功率，從而最大限度地縮小電機尺寸。27第27頁/共42頁主泵主要設(shè)計參數(shù)

28第28頁/共42頁主管道AP1000主管道由兩個循環(huán)回路組成，分別擁有一條熱段、兩條冷段主管道中，有一條熱段接波動管與穩(wěn)壓器相連，調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力四條冷段直接與懸掛在蒸汽發(fā)生器底部水室的主泵出口及壓力容器進口相連。由此，構(gòu)成壓力容器“四進兩出”29第29頁/共42頁

30第30頁/共42頁

31熱段第31頁/共42頁

32冷段第32頁/共42頁自動卸壓子系統(tǒng)（1）自動卸壓子系統(tǒng)包含四組順序開啟的閥門以降低反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的壓力，從而使非能動堆芯冷卻系統(tǒng)能為堆芯提供長期冷卻。第1、2、3級自動卸壓子系統(tǒng)各有兩條管線，每條管線內(nèi)串聯(lián)兩只常閉電動閥，上游的一只是卸壓控制球閥，另一只是隔離閘閥。1、2、3級自動卸壓子系統(tǒng)的每條管線的入口經(jīng)過一條公用母管，與穩(wěn)壓器頂部相連；每條管線的出口經(jīng)過一條公用的卸壓母管，與一只噴淋頭相連。噴淋頭淹沒在安全殼內(nèi)置換料水箱的溢流水位以下。33第33頁/共42頁自動卸壓子系統(tǒng)（2）第4級卸壓子系統(tǒng)有四條管線，分成兩個子組。每個子組通過一個入口接頭與一個熱管段相連。每條管線內(nèi)串聯(lián)有兩只閥門，一個常開的電動閘閥作為隔離閥，另一個常閉的爆破閥作為卸壓控制閥。第4級卸壓系統(tǒng)直接與反應(yīng)堆冷卻劑回路熱段的頂部相連，并直接向蒸汽發(fā)生器隔間排放。34第34頁/共42頁

35第35頁/共42頁主冷卻劑系統(tǒng)運行

36第36頁/共42頁二種啟動方式AP1000有抽真空啟動和水實體