第三章壓水堆核電站

第三章壓水堆核電站第1頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三主要內(nèi)容3-1概述3-2核電站總體及廠房布置3-3核電站主要廠房設(shè)施第2頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三3-1概述一、系統(tǒng)構(gòu)成（圖）壓水堆核電站由:壓水堆本體、反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（稱一回路）、蒸汽和動力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（稱二回路）、循環(huán)水系統(tǒng)（三回路）、發(fā)電機和輸配電系統(tǒng)及其輔助系統(tǒng)組成。它主要由核島和常規(guī)島組成。核島：通常將一回路及核島輔助系統(tǒng)、專設(shè)安全設(shè)施和廠房稱為核島。壓水堆核電站核島中的四大部件是蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器、主泵和堆芯。常規(guī)島：二回路及其輔助系統(tǒng)和廠房稱之。沸水堆核電廠原理圖第3頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三（1）一回路系統(tǒng)壓水堆核電廠反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)一般有二至四條并聯(lián)在反應(yīng)堆壓力容器上的封閉環(huán)路(見圖)。每一條環(huán)路內(nèi)一臺蒸汽發(fā)生器、一臺或兩臺反應(yīng)堆冷卻劑泵及相應(yīng)的管道組成，在其中的一個環(huán)路的熱管段上，通過波動管與一臺穩(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，再進入蒸汽發(fā)生器，通過蒸汽發(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)堆冷卻劑泵送回反應(yīng)堆。如此循環(huán)往復(fù)，構(gòu)成封閉問路。整個一回路系統(tǒng)設(shè)有一臺穩(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。第4頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三（1）一回路系統(tǒng)為了保證反應(yīng)堆和反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的安全運行，核電廠還設(shè)置了一系列核輔助系統(tǒng)和專設(shè)安全設(shè)施系統(tǒng)。核輔助系統(tǒng)主要用來保證反應(yīng)堆和一回路系統(tǒng)的正常運行。專設(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)的擴散。第5頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三（2）二回路系統(tǒng)組成：二回路系統(tǒng)由汽輪機、發(fā)電機、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。工作流程：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)動汽輪發(fā)電機組發(fā)電。做功后的乏汽在凝汽器內(nèi)冷凝成水。凝結(jié)水由凝結(jié)水泵輸送，經(jīng)低壓加熱器加熱后進入除氧器，除氧水出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)。為保證二回路系統(tǒng)的正常運行，二回路系統(tǒng)也設(shè)有一系列輔助系統(tǒng)。第6頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三（3）循環(huán)水系統(tǒng)----三回路系統(tǒng)循環(huán)水系統(tǒng)主要用來為凝汽器提供凝結(jié)汽輪機乏汽的冷卻水。循環(huán)水系統(tǒng)分為：開式供水及閉式供水兩類。開式供水方式的主要優(yōu)點是：冷卻水進水溫度較低，有利于汽輪機組的經(jīng)濟運行，而且系統(tǒng)簡單，投資較低。因此，只要水流在枯水季節(jié)時的水流量仍能達到發(fā)電廠耗水量的3—4倍，水質(zhì)又符合要求；則應(yīng)首選開式水方式；第7頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三大亞灣核電廠的開式循環(huán)水系統(tǒng)形式:為開式單元制系統(tǒng)。每臺機組有2臺容量為50％的循環(huán)水泵。它們對應(yīng)于2條獨立的系列A和B的循環(huán)水回路。經(jīng)循環(huán)水泵升壓后，每個系列分成3條支路進入3臺凝汽器。圖每臺凝汽器水室被分割為兩個獨立水室，每臺水泵與3臺凝汽器的一半連接形成獨立的回路。循環(huán)水離開凝汽器后經(jīng)6個循環(huán)水支管分別匯入A、B系列的排水渠，每條排水渠有一個獨立的虹吸井、，循環(huán)水經(jīng)虹吸井流入明渠歸大海。為防止海洋生物在凝汽器、管道及水渠等處的滋生造成對管道勸阻塞和水污染，對循環(huán)水必須進行氯化處理，再結(jié)合機械處理方法(膠球清洗凝汽器管于和循環(huán)水進口垂直管段上的二次濾網(wǎng)過濾)，才能收到滿意的效果。大亞溶核電廠采用次氯酸鈉溶液進行氯化處理。次氮酸鈉溶液是采用就地電解海水的方法獲得。第8頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三（4）發(fā)電機和輸配電系統(tǒng)發(fā)電機和輸配電系統(tǒng)的組成：發(fā)電機、勵磁機、主變壓器、廠用變壓器、啟動變壓器、高壓開關(guān)站和柴油發(fā)電機組等。主要作用：是將核電廠發(fā)出的電能向電網(wǎng)輸送，同時保證核電廠內(nèi)部沒備的可靠供電。工作過程：（1）在電廠正常功率運行時，發(fā)電機發(fā)出的電能絕大部分經(jīng)主變壓器升壓至外網(wǎng)電壓輸送給用戶。同時，整個廠用電設(shè)備的配電系統(tǒng)由發(fā)電機的引出母線經(jīng)廠用變壓器降壓后供電。（2）當(dāng)發(fā)電機停機時，則由外部電網(wǎng)經(jīng)啟動變壓器供電。（3）當(dāng)外網(wǎng)和發(fā)電機組都不能供電時，則由柴油發(fā)電機組向安全母線供電，以保證核電廠設(shè)備的安全。圖第9頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三3-2核電廠總體及廠房布置一、廠址選擇核電廠選址比火電廠具有更高的安全要求。選擇核電廠的廠址工作，涉及區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃等因素，跟氣象、地質(zhì)、地震和水文等自然條件有關(guān)，還與安全、環(huán)境有重要關(guān)系；但核電廠選址考慮的因素中很多與火電廠相同。歸結(jié)起來，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方面。第10頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三一、廠址選擇1．核電廠放射性特性反應(yīng)堆燃料棒運行時的破損率、反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的泄漏率和放射性廢物處理系統(tǒng)的凈化能力等決定了電廠在正常運行時放射性的排放量。如果放射性廢氣排故量很大，電廠就不宜建在城鎮(zhèn)居民中心附近；如果廢水放射性排故量很大，電廠廢水就不能直接向江河湖海中排放。具體允許徘放量，需根據(jù)放射性物質(zhì)的毒性、廠址的環(huán)境稀釋能力、居民點離電廠的距離和居民的飲食習(xí)慣來決定。設(shè)計上要求核電廠在極限事故工況下的放射性物質(zhì)釋放量不應(yīng)達到對居民健康和安全造成超過我國國家核安全局關(guān)十核電廠廠址選擇所規(guī)定的嚴(yán)重危害后果的程度。第11頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三一、廠址選擇2．廠址的自然條件和技術(shù)要求（1）廠區(qū)地震條件是確保核電廠安全的重要條件，是選廠址的決定因素之一。核電廠的抗震設(shè)計應(yīng)保證在它整個壽命期限內(nèi)即使遇到最大地震，仍能使核電廠安全地停堆和不影響周圍的環(huán)境。廠址的地震基本烈度一般不大于7度(一般應(yīng)避免在設(shè)計烈度高于9度的地區(qū)建廠)。（2）氣象條件的基本要求是：氣流暢通，有利于放射性廢氣的稀釋擴散。廠址周圍的氣象條件雖有不同，但通過大氣擴散實驗可以測出各處的大氣擴散因子的差別，從而確定廠址是否合適。第12頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三一、廠址選擇（3）水源和水文條件：一般要求百年一遇最小流量也能滿足電廠正常遠行的要求。冷卻水量取決于冷卻方式。由于壓水堆核電廠的熱效率比火電廠低，因此核電廠冷卻水量應(yīng)比同樣容量的火電廠大。一般核電廠均建在有充分水源的江、河、湖、海邊。（4）核電廠應(yīng)建在鐵路、公路或水路等交通運輸比較方便的地方，以便于對大型設(shè)備和新燃料、乏燃料的特殊運輸；（5）電廠應(yīng)盡可能接近負(fù)荷中心，以減少輸電的投資和線路上的能量損失．第13頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三一、廠址選擇3．輻射安全要求（1）輻射安全應(yīng)符合國家環(huán)境保護、輻射防護等法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的要求。（2）將核電廠設(shè)置在非居住區(qū)，（3）考慮廠址周圍的人口密度和分布。第14頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三二、總平面布置1、總平面布置原則：陽江核電效果圖(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，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)備運輸，減少廠區(qū)管線的迂回和縱橫交叉。(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)電機廠房均環(huán)繞在反應(yīng)推廠房周圍。第15頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三二、總平面布置2、核電廠廠房分區(qū)：(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)電機廠房、汽輪發(fā)電機廠房等。*(2)三廢區(qū)：主要由廢液儲存、處理廠房、固化廠房、弱放廢物庫、固體廢物儲存庫、特種洗衣房和特種汽車庫等組成。(3)供排水區(qū)：主要由循環(huán)水泵房、輸水隧洞、排水渠道、淡水凈比處理車間、消防站、高壓消防泵房、排水泵房等組成。第16頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三二、總平面布置2、核電廠廠房的分區(qū)：（4）動力供應(yīng)區(qū)：主要出冷凍機站、壓縮空氣及液氮儲存氣化站、輔助鍋爐房等組成。（5）檢修及倉庫區(qū)：包括檢修車問、材料倉庫、設(shè)備綜合倉庫及危險品倉庫等。（6）廠前區(qū)：包括電廠行政辦公大樓及汽車、消防、保安及生活服務(wù)設(shè)施。核電廠的總體布置主要取決于核心區(qū)、供排水區(qū)、三廢區(qū)的布置，而關(guān)鍵又在于核心區(qū)的布置。核心區(qū)的布置首先取決于核島各廠房的組合，以及它們與汽輪機廠機房的相對位置關(guān)系。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（圖）等。第17頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三二、總平面布置3、反應(yīng)堆廠房與汽輪機廠房的布置方式*（1）一種是汽輪機廠房與反應(yīng)堆廠房呈L形布置；L形布置方法廠房布局緊湊，占地少，特別是由幾個單元機組并列時，汽機廠房可以合在一起，以減少汽機廠房內(nèi)重型吊車臺數(shù)，若端部再接維修車問，則沒備檢修更為方便。但是，這種布置，在汽輪機廠房與反應(yīng)堆廠房之間需設(shè)置防止汽輪機飛車時葉片對安全殼沖擊的屏障。圖（2）另一種是汽機廠房與反應(yīng)堆廠房呈T形布置。采用T形布置方式時，汽輪機葉片飛射方向不會危及反應(yīng)堆廠房，但廠房面積相對大些?，F(xiàn)在廠大多采用此種布置。大亞灣核電廠雙堆T形平而布置圖第18頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三3-3核電廠主要廠房設(shè)施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、汽輪機廠房和控制廠房。壓水堆核電廠的廠房布置圖。*1、反應(yīng)堆廠房是一個有鋼材的圓柱形須應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，頂部呈半球形或橢圓形，它的內(nèi)徑約40m，壁厚約lm，高約60m一70m，它包容一回路系統(tǒng)帶放射性物質(zhì)的所有設(shè)備，以防止放射性物質(zhì)向外擴散。即使在核電廠發(fā)生嚴(yán)重事故時，也仍然將放射性物質(zhì)封閉在安全殼內(nèi)，不致影響到周圍環(huán)境。整個結(jié)構(gòu)按抗震I類要求設(shè)計。秦山核電三期圖第19頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三3-3核電廠主要廠房設(shè)施2、燃料廠房設(shè)有乏燃料儲存水池，用來盛放乏燃料；儲水池上方，有一臺100t一150t的橋式吊車，以吊運乏燃料運輸容器和乏燃料池冷卻系統(tǒng)酌設(shè)備。這個廠房通過燃料輸送水道與反應(yīng)堆廠房相連。在乏燃料儲水池內(nèi)，通常須有7m一9m深的水層作為屏蔽層，乏燃料儲存池需按抗震I類要求設(shè)計。第20頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三3-3核電廠主要廠房設(shè)施3、核輔助廠房是一個具有多種用途的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。廠房內(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。核電廠核輔助廠房一般集中設(shè)置在反應(yīng)推廠房的周圍，這有利于縮短系統(tǒng)管路從而節(jié)省核電廠的基建投資。第21頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三3-3核電廠主要廠房設(shè)施4、汽輪發(fā)電機廠房的布置與火電廠汽輪機廠房相似，它一般船布置在緊靠安全殼的一側(cè)。廠房內(nèi)設(shè)有汽輪發(fā)電機組、凝汽器、凝結(jié)水泵、給水泵、給水加熱器；除氧移、汽水分離再熱器及與二回路系統(tǒng)有關(guān)的輔助系統(tǒng)。大亞灣核電廠的汽輪發(fā)電機組配有1臺高壓缸和3臺低壓缸，整個汽輪發(fā)電機組安裝在鋼筋混凝土基座上，呈縱向布置。汽機端部朝向反應(yīng)推廠房；發(fā)電機端部靠近檢修場地。凝汽器布置在低壓缸下面。汽輪發(fā)電機廠房有效利用高度約37m，長約98m，2臺容量為50％的汽水分離再熱器位于汽輪機低壓缸的兩側(cè)，置于輕型鋼結(jié)構(gòu)平臺上。除氧水稻安置在高于2臺汽動給水泵中心線24米的標(biāo)高層。給水泵的安裝位置既便于出除氧水箱放水，又便于將給水泵驅(qū)動汽輪機的排汽排往凝汽器。第22頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三3-3核電廠主要廠房設(shè)施5、控制廠房布置在整個核電廠的中心，它包括中央控制備。中央控制室內(nèi)裝有控制臺和控制盤，繼電器室內(nèi)裝有各種繼電器和控制器；必須按抗震I類的要求進行設(shè)計。第23頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三課堂作業(yè)1、核電廠主要廠房有哪些？2、反應(yīng)堆廠房與汽輪機廠房的布置方式有哪兩種？3、核電廠核心區(qū)由哪些設(shè)備構(gòu)成？第24頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三第25頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三核電站工作流程原理圖第26頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三三回路的壓水堆電廠一回路主要設(shè)備布置圖第27頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三大亞灣核電廠的循環(huán)水系統(tǒng)示意圖第28頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三沸水堆核電廠原理圖第29頁，共37頁，2023年，2月20日，星期三采用冷卻水塔的閉式循環(huán)水