AP1000總體詳細介紹

AP1000總體介紹內(nèi)容概況設(shè)計概況核島主要系統(tǒng)設(shè)備常規(guī)島主要系統(tǒng)設(shè)備電氣主要系統(tǒng)設(shè)備培訓(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)。3

一、設(shè)計概況4一、設(shè)計概況（1）AP1000是西屋公司在AP600的基礎(chǔ)上開發(fā)的非能動先進壓水堆，于2005年12月獲得NRC的“設(shè)計證書”。AP1000與傳統(tǒng)成熟的壓水堆核電廠技術(shù)最大的不同，就是其安全系統(tǒng)采用了“非能動”技術(shù)。AP1000為單堆布置的兩環(huán)路機組，電功率約1250MWe，設(shè)計壽命60年，主泵采用屏蔽泵，安全殼為雙層結(jié)構(gòu)，外層為預(yù)應(yīng)力混凝土，內(nèi)層為鋼板結(jié)構(gòu)。5一、設(shè)計概況（2）

AP1000的主要設(shè)計特點有：主回路系統(tǒng)和設(shè)備設(shè)計采用成熟電站設(shè)計簡化的非能動設(shè)計提高了安全性和經(jīng)濟性儀控系統(tǒng)和主控室設(shè)計AP1000儀控系統(tǒng)采用成熟的數(shù)字化技術(shù)設(shè)計建造中大量采用模塊化建造技術(shù)AP1000在建造中大量采用模塊化建造技術(shù)6一、設(shè)計概況（3）系統(tǒng)分類：分核島、常規(guī)島、BOP、電氣、儀控五大部分共118個系統(tǒng)系統(tǒng)清單見附件7一、設(shè)計概況（4）主要設(shè)計參數(shù)：AP1000發(fā)電機的上網(wǎng)電為1090MKWNNNS熱功率為3415MKW反應(yīng)堆的換料周期為18個月100%功率甩負荷到廠用電，不仃堆、仃機設(shè)計壽期為60年RCS設(shè)計壓力：17.1MPaRCS設(shè)計溫度：343℃（360℃）正常運行壓力：15.4Mpa熱段溫度：321℃～冷段溫度：281℃8

二、核島主要系統(tǒng)及設(shè)備91.反應(yīng)堆（1）101.反應(yīng)堆（2）反應(yīng)堆主要包括以下部件：—堆芯—堆內(nèi)構(gòu)件—壓力容器—控制棒驅(qū)動機構(gòu)—一體化上封頭—堆芯儀表系統(tǒng)等111.反應(yīng)堆（3）121.反應(yīng)堆（4）

反應(yīng)堆堆芯的主要設(shè)計參數(shù)：壓力殼內(nèi)徑；4.039m壓力殼總高：12.2m堆芯燃料組件數(shù)；157合燃料活性長度；4.27m燃料組件排列；17x17控制組件數(shù)；53灰棒組件數(shù)；16131.反應(yīng)堆（5）141.反應(yīng)堆（6）151.反應(yīng)堆（7）燃料組件主要設(shè)計參數(shù)：燃料元件；157盒核裂變原料：鈾235，濃集度2.35%-4.8%鋯合金管內(nèi)充氦密封成外徑0.95㎝含有434塊芯塊的單根鈾棒把鈾棒排列成17x17正方陣構(gòu)成燃料組件，每個燃料組件有264根燃料棒，24根控制棒導(dǎo)管，以及1根中央測量管?？傊?15kg。組件設(shè)計燃耗值60000Mwd/t,燃料單棒為62000Mwd/t161.反應(yīng)堆（8）171.反應(yīng)堆（9）控制棒設(shè)計參數(shù)：控制捧（黑捧）：—53束，每束24根—吸收材料：銀-銦-鎘合金封包在不銹鋼管內(nèi)灰棒：

—16束，每束24根

—吸收材料：12根銀-銦-鎘合金，12根為不銹鋼材料181.反應(yīng)堆（10）191.反應(yīng)堆（11）201.反應(yīng)堆（12）211.反應(yīng)堆（13）222.反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（1）232.反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（2）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242.反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（3）252.反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（4）262.反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（5）272.反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（6）蒸汽發(fā)生器主要技術(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)。蒸汽發(fā)生器下封頭直接與兩臺主泵的殼體相連接。282.反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（7）292.反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（8）蒸汽發(fā)生器設(shè)計參數(shù)：每臺蒸汽發(fā)生器的管子數(shù)；10,025根蒸汽發(fā)生器總高：22.5m每臺蒸汽發(fā)生器的蒸汽流量：3400T/h總的蒸汽流量：6795T/h給水溫度：227℃蒸汽發(fā)生器出口壓力：5.612MPa設(shè)計壓力：8.274MPa設(shè)計溫度：316℃302.反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（9）31圖3.2.4穩(wěn)壓器2.反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（10）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322.反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（11）332.反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（12）342.反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（13）352.反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（14）AP1000主泵特點：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。362.反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（15）372.反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（16）

382.反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（17）39熱段2.反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（18）40冷段3.化學和容積控制系統(tǒng)（1）基本功能：容積控制，通過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，調(diào)節(jié)冷卻劑硼濃度，補償反應(yīng)堆緩慢的反應(yīng)性變化?；瘜W控制，控制反應(yīng)堆冷卻劑的pH值、氧含量和其他氣體含量，防止腐蝕，裂變氣體積聚和爆炸；除去腐蝕和裂變產(chǎn)物，降低冷卻劑的放射性水平。413.化學和容積控制系統(tǒng)（2）423.化學和容積控制系統(tǒng)（3）主要的設(shè)計參數(shù)正常硼化流量：22.71m3/h正常稀釋流量：22.71m3/h正常下泄凈化流量：22.71m3/h通過離子交換柱的最高允許溫度：54.4℃硼酸貯存箱的硼濃度：4375PPm反應(yīng)堆冷卻劑過慮器（A.B）精度：0.25μm一臺上充泵最補水流量：30.66m3/h二臺上充泵最補水流量：39.75m3/h434.正常余熱排出系統(tǒng)（1）主要功能：停堆冷卻：在停堆冷卻的第二階段，將一回路從176.7℃降到51.7℃，并維持此溫度穩(wěn)定。停堆凈化：在換料工況下，與化容系統(tǒng)配合，余熱排出泵代替主泵作為凈化流的強制循環(huán)驅(qū)動壓頭，對一回路和換料水池的水體進行凈化，以保持RCS和換料水池的水質(zhì)指標。冷卻安全殼內(nèi)置換料水箱（IRWST）。444.正常余熱排出系統(tǒng)（2）454.正常余熱排出系統(tǒng)（3）464.正常余熱排出系統(tǒng)（4）475.設(shè)備冷卻水系統(tǒng)（1）系統(tǒng)功能：為各類非安全設(shè)備提供冷卻水，冷卻各種核島熱交換器、泵等設(shè)備；經(jīng)過由廠用水系統(tǒng)冷卻的熱交換器將熱負荷傳遞至最終熱阱--海水；在核島熱交換器和海水之間形成屏障，防止放射性流體不可控制地釋放到海水中，避免由于海水直接冷卻而產(chǎn)生腐蝕污垢等問題。485.設(shè)備冷卻水系統(tǒng)（2）495.設(shè)備冷卻水系統(tǒng)（3）506.廠用水系統(tǒng)（1）系統(tǒng)功能：在各種運行模式下帶走設(shè)備冷卻水系統(tǒng)的熱量516.廠用水系統(tǒng)（2）526.廠用水系統(tǒng)（3）537.非能動堆芯冷卻系統(tǒng)（1）系統(tǒng)功能：RCS應(yīng)急補水和硼化應(yīng)急堆芯余熱導(dǎo)出事故后安全殼內(nèi)pH值控制過程參數(shù)監(jiān)測547.非能動堆芯冷卻系統(tǒng)（2）557.非能動堆芯冷卻系統(tǒng)（3）應(yīng)急堆芯余熱導(dǎo)出子系統(tǒng)：系統(tǒng)的主要設(shè)備是非能動余熱導(dǎo)出熱交換器。該熱交換器布置在IRWST內(nèi)，換料水箱內(nèi)的水作為PRHR熱交換器的冷卻介質(zhì)。567.非能動堆芯冷卻系統(tǒng)（4）577.非能動堆芯冷卻系統(tǒng)（5）安注子系統(tǒng)有4種非能動注射水源：兩臺CMT提供較長時間較大的注射流；兩臺安注箱在數(shù)分鐘內(nèi)提供非常大的注射流；一個IRWST提供很長時間較小的注射流；受淹的安全殼成為長期的水源。587.非能動堆芯冷卻系統(tǒng)（6）597.非能動堆芯冷卻系統(tǒng)（3）非能動堆芯冷卻系統(tǒng)設(shè)計參數(shù):1.補給水箱2只2.非能動熱交換器1個～設(shè)計壓力：17.1MPa～設(shè)計壓力：17.1MPa～設(shè)計溫度：343℃～設(shè)計溫度：343℃～總?cè)莘e：70.8m3×2～熱交換面積：476m2

～硼濃度：3500PPm3.安注箱2只4.安全殼內(nèi)置換料水箱1只～正常運行壓力：4.8MPa～總水容積：2131m3～總?cè)莘e：56.6m3×2～硼濃度：2700PPm～正常運行水容積：48.1m3～正常運行氣容積：8.5m3608.非能動安全殼冷卻系統(tǒng)（1）系統(tǒng)功能：安全殼內(nèi)熱量導(dǎo)出過程監(jiān)測補充乏燃料水池水裝量消防水補充618.非能動安全殼冷卻系統(tǒng)（2）628.非能動安全殼冷卻系統(tǒng)（3）638.非能動安全殼冷卻系統(tǒng)（4）主要設(shè)計參數(shù)：PCS貯存水箱容積：2864m3FPS消防水箱容積：68m3PCSAWST輔助水箱容積：3546m3PCS初始冷卻水流量：112m3/h循環(huán)泵冷卻水流量率：22.7m3/h循環(huán)泵揚程：114.3mPCS貯存水箱水最低溫度：4.5℃PCS貯存水箱水最高溫度：49℃運行層一135導(dǎo)流板高度一142649.安全殼氫氣控制系統(tǒng)（1）系統(tǒng)功能：在正常運行期間和設(shè)計基準事故后，對安全殼大氣中的氫氣濃度進行監(jiān)測。為防止嚴重事故后氫氣爆燃或爆炸提供縱深防御手段。659.安全殼氫氣控制系統(tǒng)（2）安全殼內(nèi)氫氣的來源：鋯—水反應(yīng)；水的輻照分解；冷卻劑中含氫；其它結(jié)構(gòu)材料腐蝕。669.安全殼氫氣控制系統(tǒng)（3）分布在安全殼內(nèi)的三個濃度監(jiān)測儀能夠連續(xù)顯示安全殼空氣中氫氣濃度。布置在安全殼內(nèi)的兩臺安全相關(guān)非能動自動催化復(fù)合器（PARs）將自動且非能動地將安全殼內(nèi)整個氫氣濃度維持在較低的水平。在安全殼內(nèi)布置有64臺氫氣點火器。在氫氣相對濃度較低時，通過局部點火燃燒（爆燃），防止氫氣濃度達到可能爆炸的水平。67

三、常規(guī)島主要系統(tǒng)設(shè)備681.常規(guī)島概述（1）蒸汽發(fā)生器中產(chǎn)生的飽和蒸汽通過主蒸汽系統(tǒng)供應(yīng)到汽輪機高壓缸（HP）膨脹做功，做功后的高壓缸排汽通過兩個汽水分離再熱器（MSR）之后再流入三個低壓缸（LP）繼續(xù)膨脹做功。通過LP做功的乏汽流入主冷凝器進行冷凝。凝結(jié)水由凝結(jié)水泵從主冷凝器中抽出，根據(jù)需要選擇進行精處理或旁通精處理，再經(jīng)四級低壓給水加熱器加熱，然后輸送至除氧器進行熱力除氧。從除氧器流出的給水經(jīng)主給水升壓泵/主給水泵增壓后，通過兩級高壓給水加熱器進入蒸汽發(fā)生器中產(chǎn)生蒸汽，如此循環(huán)往復(fù)。691.常規(guī)島概述（2）702.蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)（1）712.蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)（2）一個主蒸汽隔離閥，用于提供安全殼和蒸發(fā)器的隔離；一個旁路閥，用于提供安全殼和蒸發(fā)器的隔離，并在啟動時用于蒸汽管道暖管并提供主蒸汽隔離閥兩側(cè)的壓力平衡；六個主蒸汽安全閥，用于提供超壓保護；一個電動大氣釋放閥和一個上游隔離閥，用于在蒸汽無法向冷凝器排放時提供可控的停堆冷卻。722.蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)（3）1個主給水隔離閥和1個啟動給水隔離閥；1個主給水控制閥，用于在大約10%功率到100%功率之間提供給水控制；1個啟動給水控制閥，用于在大約0功率到10%功率之間提供給水控制；1個主給水逆止閥和1個啟動給水逆止閥，用于防止蒸發(fā)器和給水管線之間的反向流動。732.蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)（4）安全閥數(shù)量（每臺蒸發(fā)器）6每個安全閥排放流量（kg/hr）最大814200（8.243MPa.g）最小621000（8.825MPa.g）110%設(shè)計壓力下安全閥蒸汽流量（kg/hr）3740000

閥門壓力設(shè)定值（MPa.g）

閥門排放能力（kg/hr）1824959900038.32760800048.40661200058.48561700068.563621000742.蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)（5）大氣釋放閥數(shù)量2大氣釋放閥排放流量（每臺蒸汽發(fā)生器，單位kg/hr）最大4.63x105（8.174MPa.g）最小32000（0.589MPa.g）最大降溫速率（°C/hr）38752.蒸汽發(fā)生器系統(tǒng)（6）系統(tǒng)參數(shù)：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）63000763.主蒸汽系統(tǒng)（1）系統(tǒng)功能：將主蒸汽從蒸汽發(fā)生器送到汽輪機高壓缸（HP）和汽水分離再熱器（MSR）。為軸封蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)（GSS）提供蒸汽。為輔助蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)（ASS）提供蒸汽。為汽輪機旁路排放系統(tǒng)（TBS）提供蒸汽。773.主蒸汽系統(tǒng)（2）783.主蒸汽系統(tǒng)（3）794.汽輪機（1）汽輪機采用日本三菱重工技術(shù)，關(guān)鍵重要部件進口，哈爾濱汽輪機廠和三菱聯(lián)合供貨。汽輪機為工作轉(zhuǎn)速1500轉(zhuǎn)/分、單軸、四缸六排汽的反動凝汽式核電汽輪機,有兩個兩級再熱的外置式中間汽水分離再熱器，末級動葉片長1375mm。主汽輪機由一個高壓缸、三個低壓缸及其附件組成。四個缸通流部分均是雙流對稱分布式。一個高壓轉(zhuǎn)子、三個低壓轉(zhuǎn)子通過剛性聯(lián)軸器接成一個軸系，再通過剛性聯(lián)軸器與發(fā)電機轉(zhuǎn)子相聯(lián)。每根轉(zhuǎn)子都有一對徑向軸承支承。整個軸系只有一個推力軸承，位于1號低壓缸和2號低壓缸之間。804.汽輪機（2）共有4個MSV和4個GV。兩個主汽閥和兩個主調(diào)閥的閥體由一個整體鑄件組成，形成一個閥組進汽室。共有兩個閥組進汽室，分別位于汽機平臺上高壓缸兩側(cè)，都錨定在汽機底座上。蒸汽流過MSV后進入進汽室，經(jīng)主調(diào)閥流到高壓缸的入口。主汽閥包括一個先導(dǎo)閥，是為汽輪機從靜止加速至接近額定轉(zhuǎn)速而專門設(shè)計的。當汽機沖轉(zhuǎn)時，主調(diào)閥全開，主汽閥的先導(dǎo)閥以全周進汽的狀態(tài)運行，因此啟動時汽機部件可均勻加熱。814.汽輪機（3）824.汽輪機（3）高壓缸通流部分為雙流各10級，單層缸結(jié)構(gòu)，缸體材料為碳鋼，高壓轉(zhuǎn)子為合金鋼整鍛件且經(jīng)過精加工而制成，主軸與葉輪是一體鍛造的。低壓缸是經(jīng)過改良的雙層缸結(jié)構(gòu)，雙流對稱分布各10級，低壓轉(zhuǎn)子材料為低合金鋼鍛件。834.汽輪機（4）每個轉(zhuǎn)子由兩個徑向軸承支撐，一個軸系配一個推力軸承，這些軸承均為強制油潤滑。汽輪機組共有8個徑向軸承。推力軸承位于1號低壓缸與2號低壓缸之間。軸向力通過推力軸承傳遞給1號低壓缸與2號低壓缸之間的軸承座。推力軸承是整個軸系的相對死點。845.汽輪機旁路排放系統(tǒng)（1）系統(tǒng)功能：機組正常運行工況（包括啟動和停機）和非正常瞬態(tài)（汽機跳閘、階躍降負荷）時提供主蒸汽旁路排放。855.汽輪機旁路排放系統(tǒng)（2）865.汽輪機旁路排放系統(tǒng)（3）TBS系統(tǒng)容量設(shè)計為可以排放40％的額定蒸汽流量。與反應(yīng)堆功率控制系統(tǒng)配合，這個排放容量足以適應(yīng)以下三種情況：—任何功率水平下不發(fā)生反應(yīng)堆緊急停堆；—在小于或等于50％額定功率下汽輪機緊急停機；

—以及相當于50％額定功率或以下的階躍降負荷。

在大于50％功率情況下發(fā)生汽輪機緊急停機或相當于大于50％階躍甩負荷時，蒸汽排放與快速降功率系統(tǒng)協(xié)同動作來滿足上述性能。876.凝結(jié)水系統(tǒng)（1）系統(tǒng)功能：冷凝低壓缸排汽和旁排閥排汽，并將凝結(jié)水收集在凝汽器熱井中。凈化凝結(jié)水并保持凝結(jié)水水質(zhì)。按所要求的流量為主給水系統(tǒng)和啟動給水系統(tǒng)輸送高品質(zhì)的凝結(jié)水。通過低加加熱凝結(jié)水，并帶走軸封蒸汽冷凝器和蒸汽發(fā)生器排污熱交換器的熱量。886.凝結(jié)水系統(tǒng)（2）896.凝結(jié)水系統(tǒng)（3）906.凝結(jié)水系統(tǒng)（4）916.凝結(jié)水系統(tǒng)（5）926.凝結(jié)水系統(tǒng)（6）936.凝結(jié)水系統(tǒng)（7）947.主給水和啟動給水系統(tǒng)（1）系統(tǒng)功能：向SG提供給水維持給水水質(zhì)給水加熱給水再循環(huán)957.主給水和啟動給水系統(tǒng)（2）967.主給水和啟動給水系統(tǒng)（3）977.主給水和啟動給水系統(tǒng)（4）每列前置泵/主給水泵提供主給水總流量的33.3%。在正常滿負荷期間，三列前置泵/主給水泵全部投運，不設(shè)置備用列。二列啟動給水泵為蒸汽發(fā)生器供水直到約10%額定功率水平，然后切換到主給水供水。987.主給水和啟動給水系統(tǒng)（5）997.主給水和啟動給水系統(tǒng)（6）100

四、電氣主要系統(tǒng)及設(shè)備1011.主發(fā)電機系統(tǒng)（1）發(fā)電機額定容量為1407MVA，額定功率1266MW，端電壓為24kV。本型發(fā)電機為三相交流隱極式同步發(fā)電機。發(fā)電機采用整體全封閉、內(nèi)部氫氣循環(huán)、定子繞組水內(nèi)冷、定子鐵心及端部結(jié)構(gòu)件氫氣表面冷卻、轉(zhuǎn)子繞組氣隙氫氣內(nèi)冷的冷卻方式。配有自并勵勵磁系統(tǒng)及發(fā)電機氫、油、水控制系統(tǒng)。1021.主發(fā)電機系統(tǒng)（2）1031.主發(fā)電機系統(tǒng)（3）1041.主發(fā)電機系統(tǒng)（4）1052.開關(guān)站和廠外電力系統(tǒng)（1）500kV電氣系統(tǒng)的功能是作為發(fā)電和配電的連接樞紐，一方面接受發(fā)電機發(fā)出的電能，通過架空出線把電能從電廠輸送到電網(wǎng)，另一方面，在機組起停期間，500kV作為優(yōu)先電源，通過主變和高壓廠變對起停機廠用負荷供電。220kV電源是機組的輔助電源，在機組正常啟動和停機過程中作為優(yōu)先電500kV電源的后備電源。當失去優(yōu)先電源時