核电厂主要生产系统
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核电站工作原理核电站是利用核能进行发电的设施,其工作原理是通过核裂变或者核聚变反应释放出的能量来产生蒸汽,然后利用蒸汽驱动涡轮发机电发电。
下面将详细介绍核电站的工作原理。
1. 核裂变反应核电站主要利用核裂变反应来产生能量。
核裂变是指将重核(如铀、钚)通过中子轰击,使其原子核分裂成两个较轻的核,同时释放出大量的能量。
这种能量释放的过程称为核链式反应。
核裂变反应在核电站中通过控制中子的速度和密度来实现。
2. 反应堆核电站的核裂变反应发生在反应堆中。
反应堆是一个装有核燃料的容器,燃料棒是核燃料的主要形式。
核燃料普通使用铀-235或者钚-239,这些物质能够吸收中子并发生核裂变反应。
在反应堆中,燃料棒被罗列成网格状,形成燃料组件。
燃料组件之间由反应堆压力容器和冷却剂组成。
3. 冷却剂冷却剂在核电站中起到冷却反应堆和传递热量的作用。
常用的冷却剂有水、重水温和体等。
冷却剂通过循环系统流经反应堆,吸收核裂变反应释放的热量,并将其带走。
冷却剂在经过反应堆后被加热,然后通过热交换器将热量传递给工作介质。
4. 蒸汽发生器蒸汽发生器是核电站中的一个关键设备,用于将冷却剂中的热量转化为蒸汽。
冷却剂在蒸汽发生器中与次级循环系统中的水进行热交换,使水变为蒸汽。
蒸汽发生器中的水和冷却剂是通过热交换器进行隔离的,以防止放射性物质的泄漏。
5. 涡轮发机电组蒸汽通过蒸汽发生器产生后,进入涡轮发机电组。
蒸汽的高温和高压使涡轮旋转,涡轮与发机电相连,通过转动发机电的转子来产生电能。
发机电将机械能转化为电能,然后通过变压器将电能升压,最终输出到电网中供人们使用。
6. 辅助系统核电站还包括一系列辅助系统,用于确保核电站的安全和正常运行。
这些系统包括控制系统、冷却系统、安全系统等。
控制系统用于控制核裂变反应的速率,以保持反应堆的稳定。
冷却系统用于保持反应堆和其他设备的温度在安全范围内。
安全系统用于应对突发事故,确保核电站的安全性。
总结:核电站的工作原理是利用核裂变反应释放的能量来产生蒸汽,然后通过蒸汽驱动涡轮发机电组发电。
核电厂土建工程项目组织结构设计与构建摘要:核电厂是指将核能转换为热能,用以产生供汽轮机工作用的蒸汽,以汽轮机带动发电机,进而产生电能的电厂。
核电厂通常包括三大组成部分:核岛,主要产生热能,是核蒸汽供应系统;常规岛,主要将热能转化为电能,是汽轮发电机组;电厂配套设施,指核电站的外围设施,即核电厂除核岛和常规岛以外的配套设施。
土建工程是土木工程和建筑工程的总称,包括工程建造过程中的勘测、设计、施工、养护、管理等各项技术活动。
组织结构是指组织的全体成员为实现组织目标,在管理工作中进行分工协作,在职务范围、责任、权利方面所形成的结构体系。
组织结构是组织的骨架,是实现组织目标的载体,是组织能够持续运营的支撑,是组织岗位设置的依据。
关键词:核电土建;组织结构;构建引言伴随着我国经济和社会的高速增长,生活水平的提高和生活质量的提高,每天生产的活跃设备数量也在增加,使我国社会的负担每年都在增加,这进一步增加了当今发电企业的发电压力和相关生产力问题。
此外,近年来,为核电站安全稳定运行而建设的核电厂新项目和改造项目也已建成。
为此,需要将建筑施工技术应用于核电站的建筑施工结构,解决施工过程中的问题,保证在建工程的质量。
1组织结构设计原则组织结构设计应遵循一定的原则,具体分析如下。
(1)服务组织目标,组织结构的划分应保证各组织目标(项目的范围、安全、质量、进度、费用等目标)能够完全实现。
(2)统一指挥,确保一个岗位收到的同一类事务的指令是统一的,避免多头领导。
(3)专业化协调分工,一个部门内的岗位设置、职责划分相对集中,体现部门工作的专业化;部门间工作流程接口清晰,便于业务上下游衔接,相互协调。
(4)扁平化层级,管理层级是随着组织规模的扩大及工作关系的复杂化而变化的。
不同的层级对应不同的责任、权利和能力要求。
因此,为提高组织对外部环境变化的响应速度,应尽量设计扁平化的组织结构。
(5)有效管理幅度,管理幅度是指管理者能够直接管理的人员和范围。
第一章概论1.1 国际国内核电概况能源是社会和经济发展的基础,是人类生活和生产的要素。
随着社会的发展,能源的需求也在不断扩大。
从能源供应结构方面看,目前世界上消耗的能源主要来自煤、石油、天然气。
此类能源为不可再生能源,且在作为能源利用的过程中,对生态环境造成污染。
对于煤、石油、天然气来说,它们还是很好的化工原料,应用于化工生产过程中,能够创造出更大的效益。
核能不仅单位能量大,而且资源丰富。
地球上蕴藏的铀矿和钍矿资源相当于有机燃料的几十倍。
如果进一步实现受控核聚变,并从海水中提取氚加以利用,就会根本上解决能源供应的矛盾。
我国秦山三期为重水堆,秦山一期、二期,大亚湾,岭澳,田湾均为压水堆。
其他国家在运行的核电机组主要有轻水堆(PWR、BWR)、改进型气冷堆(AGR)、高温气冷堆(HTGR)、CANDU重水堆和金属冷却快种子增殖堆(LMFBR) 。
我国在建核电厂有三门核电站、阳江核电站、台山核电站、福建省宁德核电站、福建省福清核电站、山东省华能石岛湾核电厂、华辽宁省红沿河核电厂、湖南省桃花江核电站、广西省防城港核电站等。
1.1.1 人类能源结构三次重大的演变:18世纪60年代:煤炭逐步替代了木柴;20世纪20年代:煤炭转向石油和天然气;20世纪70年代:石油、天然气,煤,核能和再生能源等多种能源结构;21世纪主要能源:核能1.1.2 世界核电的发展大体可分为四个阶段。
1954~1960年:试验阶段;1961~1969年:实用化阶段;1969年至二十世纪70年代末:大发展阶段;二十世纪80年代至二十世纪末:低潮阶段;二十一世纪开始:复苏阶段1.1.3 2009年底世界核电统计全球运行中的核电机组: 436座净输出容量: 369321MW正在兴建的机组: 56座净输出容量: 51727MW主要堆型:轻水堆(PWR、BWR)、改进型气冷堆(AGR)、高温气冷堆(HTGR)、CANDU重水堆和液态金属冷却快中子增值堆(LMFBR)1.2.4 2009年底中国核电统计中国(大陆)运行中的核电机组: 11座净输出容量: 8438MW正在兴建的机组: 20座净输出容量: 19920MW中国(台湾)运行中的核电机组: 6座净输出容量: 4949MW正在兴建的机组: 2座净输出容量: 2600MW主要堆型:轻水堆(PWR)、重水堆1.2我国的能源形势,能源政策我国一次能源分布极不均匀,70%的煤炭资源分布在西北地区,水电资源主要分布在西南、西北地区,而经济发达的东南沿海地区,煤炭资源仅占全国的1%,水电资源不足6%。
注:本资料主要针对《核电厂系统及设备》臧希年编著第2版清华大学出版社2011年7月;笔者根据所学知识及综合一些其它资料汇编而成,分为课后习题解答与复习提纲两部分;本资料仅供读者作些参考,由于笔者知识有限,有些知识难免存在一些偏差,请批评指正。
2014年2月16日星期日第一部分:课后习题参考答案(2、3、4、5、7、8)第二章压水堆核电厂1.从电能生产的观点看,压水堆核电厂有哪些部分?各自有什么作用?答:从电能生产的角度看,压水堆核电厂分为核岛与常规岛,核岛利用核能生产蒸汽,常规岛利用蒸汽生产电能。
2.从热力循环的观点看,压水堆核电厂由几个回路组成?各自的作用是什么?答:压水堆核电厂主要由反应堆冷却剂系统(简称一回路),蒸汽和动力转换系统(又称二回路),循环水系统组成。
一回路生产蒸汽,二回路与三回路将蒸汽的热能转换为推动核汽轮机组转动的机械能。
3.核电厂的厂址须满足什么要求?答:应考虑三个方面①核电厂的本身特性。
核反应堆是一个强大的放射源,核电厂的热功率决定了反应堆内的放射性的总储量,在相同的运行条件下,堆内放射的总量与功率成正比。
②厂址的自然条件与技术要求。
应尽可能地避免或减少自然灾害(如地震,洪水,及灾难性气象条件)造成的后果,并应利于排出的放射性物质在环境中稀释③辐射安全要求。
⑴辐射安全应符合国家环境保护,辐射防护等法规和标准的要求⑵将核电厂设置在非居民区⑶考虑厂址周围的人口密度和分布。
4.核电厂主要有哪些厂房?核电厂主要有反应堆厂房(即安全壳),燃料厂房,核辅助厂房,汽轮机厂房和控制厂房。
5.解释名词:多道屏障,纵深防御,单一故障准则多道屏障:在所有情况下保证绝对控制过量放射性物质对外释放,核电厂设置了三道屏障,只有这三道屏障全部被破坏才会释放大量的放射性物质。
纵深防御:将安全有关的所有事项置于多重防御之下,在一道屏障失效后还有另一道屏障来弥补。
单一故障准则:当系统中某一部件不能执行其预定功能安全功能时,并不影响整个系统功能的执行。
《发电厂电气部分》课后习题第一章概述1.1发电厂的作用是什么?都有哪些类型?答:作用:发电厂是把各种天然能源(化学能、水能、原子能等)转换成电能的工场。
类型:火力发电厂、水力发电厂、核能发电厂、风力发电厂、地热发电厂、太阳能发电厂、海洋能发电厂、生物质能发电厂、磁流体发电厂等。
1.2火力发电厂的种类有哪些?其电能生产过程及其特点是什么?答:(1)种类:①按燃料分:燃煤发电厂、燃油发电厂、燃气发电厂、余热发电厂。
②按蒸气压力和温度分:中低压发电厂、高压发电厂、超高压发电厂、亚临界压力发电厂、超临界压力发电厂。
③按原动机分:凝所式气轮机发电厂、燃气轮机发电厂、内燃机发电厂和蒸汽—燃气轮机发电厂。
④按输出能源分:凝气式发电厂、热电厂。
⑤按发电厂总装机容量分:小容量发电厂、中容量发电厂、大中容量发电厂、大容量发电厂。
(2)火电厂的生产过程概括起来说是把煤中含有的化学能转变为电能的过程。
整个生产过程分三个系统:燃料的化学能在锅炉燃烧变为热能,加热锅炉中的水使之变为蒸汽,称为燃烧系统;锅炉产生的蒸汽进入气轮机,冲动气轮机的转子旋转,将热能转变为机械能,称不汽水系统;由气轮机转子的机械能带动发电机旋转,把机械能变为电能,称为电气系统。
1.3凝汽式水力发电厂主要由哪些部分构成?答:(1)燃烧系统——运煤系统、磨煤系统、燃烧系统、风烟系统、灰渣系统(2)汽水系统——给水系统、补充给水系统、循环水系统(3)电气系统——发电机、励磁装置、厂用电系统和升压变电所等。
1.4水力发电厂的种类有哪些?其电能生产过程及其特点是什么?答:(1)①按集中落差的方式分为:堤坝式水电厂、坝后式水电厂、河床式水电厂、引水式水电厂、混合式水电厂。
②按径流调节的程度分为:无调节水电厂、有调节水电厂、日调节水电厂、年调节水电厂、多年调节水电厂。
(2)水电厂具有以下特点:①可综合利用水能资源;发电成本低,效率高;②运行灵活;③水能可储蓄和调节;④水力发电不污染环境;⑤水电厂建设投资较大工期长;⑥水电厂建设和生产都受到河流的地形,水量及季节气象条件限制,因此发电量也受到水文气象条件的制约,有丰水期和枯水期之分,因而发电量不均衡;⑦由于水库的兴建,淹没土地,移民搬迁,农业生产带来一些不利,还可能在一定和程度破坏自然的生态平衡。
压水堆核电站的发电原理把热能带出,在蒸汽发生器内产生蒸汽,蒸汽推动汽轮机带动发电机发电。
一回路反应堆堆芯因核燃料裂变产生巨大的热能,由主泵泵入堆芯的水被加热成327度、155个大气压的高温高压水,高温高压水流经蒸汽发生器内的传热U型管,通过管壁将热能传递给U型管外的二回路冷却水,释放热量后又被主泵送回堆芯重新加热再进入蒸汽发生器。
水这样不断地在密闭的回路内循环,被称为一回路。
二回路蒸汽发生器U型管外的二回路水受热从而变成蒸汽,推动汽轮发电机做功,把热能转化为电力:做完功后的蒸汽进入冷凝器冷却,凝结成水返回蒸汽发生器,重新加热成蒸汽。
这样的汽水循环过程,被称为二回路。
三回路三回路使用海水或淡水,它的作用是在冷凝器中冷却二回路的蒸汽使之变回冷凝水。
什么是核燃料?核燃料是可在核反应堆中通过核裂变产生核能的材料,是铀矿石经过开采、初加工、铀转化、铀浓缩,进而加工成核燃料元件。
压水堆核电站用的是浓度为3%左右的核燃料(铀一235)。
大亚湾核电站的核反应堆内有157个核燃料组件,每个组件由1717根燃料棒组成。
燃料棒由烧结二氧化铀芯块装入锆合金管中封焊构成。
一个燃料组件中有一束控制棒,控制核裂变反应。
利用核能生产电能的电厂称为核电厂。
由于核反应堆的类型不同,核电厂的系统和设备也不同。
压水堆核电厂主要由压水反应堆、反应堆冷却剂系统(简称一回路)、蒸汽和动力转换系统(又称二回路)、循环水系统、发电机和输配电系统及其辅助系统组成,其流程原理如图 2.1所示。
通常将一回路及核岛辅助系统、专设安全设施和厂房称为核岛。
二回路及其辅助系统和厂房与常规火电厂系统和设备相似,称为常规岛。
电厂的其他部分,统称配套设施。
实质上,从生产的角度讲,核岛利用核能生产蒸汽,常规岛用蒸汽生产电能。
反应堆冷却剂系统将堆芯核裂变放出的热能带出反应堆并传递给二回路系统以产生蒸汽。
通常把反应堆、反应堆冷却剂系统及其辅助系统合称为核供汽系统。
现代商用压水堆核电厂反应堆冷却剂系统一般有二至四条并联在反应堆压力容器上的封闭环路(见图2.2)。
核电设备名词及系统简介1、装备制造业名词:RCC-M 来源:发改委RCC-M是法国《压水堆核岛机械设备设计和建造规则》的简称,由法国核岛设备设计和建造规则协会(AFCEN)为规范法国压水堆核电站机械设备设计和建造而编制,已被法国政府采纳,是法国核电标准RCC系列的一个分支。
RCC系列(RCC-C、RCC-E、RCC-M、RCC-MR和RSE-M五部分)规范标准的原始基础是美国轻水堆核电标准,法国在20世纪70年代初期引进了美国西屋公司的90万千瓦级核电机组技术,启动了压水堆核电发展计划,按照美国ASME-III等标准陆续建成一批90万千瓦级核电机组。
为适应法国核安全管理的要求并根据工业实践经验和业主(EDF)对制造和检测的要求,法国相关部门对引进的标准增设了相关的附加规定。
此后,法国相关部门又把附加规定与设计和建造标准全部收集到一套完整的文件中。
这就是RCC系列标准的由来。
自1980年10月出版第一版以来,应法国国内及国外项目建设的需要,AFCEN不断对RCC-M进行升级或补遗,截至目前最新版本2007版,共计有7个版本。
RCC-M是针对不同核电项目建设而不断进行升级的。
在RCC-M标准的使用过程中,世界上任意一家使用方均可提出修改要求。
AFCEN定期举行小型会议(每年10~20次),由50~100个会员参加,综合考虑各种情况和问题,如法规和涉及标准的变化、国际范围内管理要求的更新以及工业发展情况等对RCC-M标准进行更新。
RCC-M主要用于安全级设备,在法国和其他国家(如中国)供买卖双方在合同签订时作为依据性文件使用。
RCC-M中所给出的规则主要借鉴了"ASME锅炉及压力容器规范"第III卷核动力装臵设备(NB、NC、ND、NG、NF)各篇的有关内容,并吸收了法国在工业实践中取得的成果。
RCC-M所给出的制造和检验规则是法国本身核工业实践经验的具体体现,这些规则是法国对外出口技术的承诺。
电力工程系统概述电力生产系统是电力工程系统的第一环节,其主要任务是将能源(如煤、水、风、太阳能等)转化为电能。
电力生产系统主要由发电厂和电源组成。
发电厂是利用能源进行能量转化的场所,根据不同的能源种类可以分为煤电厂、水电厂、火电厂、核电厂、风电厂等。
电源则可通过发电机产生相应的电能。
输电系统是电力工程系统中的重要组成部分,其任务是将发电厂产生的电能传送到用户所在地区。
输电系统主要由输电线路和输电设备组成。
输电线路一般分为交流输电线路和直流输电线路,根据不同的电压等级可以分为超高压线路、高压线路和中低压线路等。
输电设备包括断路器、变电器、隔离开关等。
配电系统是将输电系统输送过来的电能分配给用户的部分,其任务是将电能按照用户的需求进行合理的分配和传送。
配电系统主要由变电站、配电线路和配电设备组成。
变电站是将输电线路中输送的电能进行降压变电处理的场所,主要包括变电设备、控制设备和保护设备等。
配电线路则是将变电站处理后的电能输送到用户所在地区的线路。
配电设备包括开关、熔断器、仪表和电能计量设备等。
用电系统是电力工程系统中最末端的部分,其任务是将配电系统输送过来的电能供应给用户进行各类用电。
用电系统主要包括住宅用电、工业用电、商业用电和公共设施用电等。
住宅用电主要是指家庭用户的用电需求,包括照明、取暖、供水等。
工业用电主要是指各类工业企业的用电需求,包括生产设备、照明、空调等。
商业用电主要是指商业建筑和商场的用电需求,包括照明、空调、电梯等。
公共设施用电主要是指公共场所的用电需求,如学校、医院、图书馆等。
总之,电力工程系统是一个庞大而复杂的系统,涉及电力生产、输电、配电和用电等多个方面。
它的发展和建设对于社会经济的发展和人民生活有着重要的意义。
随着科技的不断进步和社会的不断发展,电力工程系统也在不断创新和改进,为人们提供更加稳定、可靠的电力供应。
强电工程
强电工程是指与电力系统、电力设备和电气设备相关的工程。
它包括发电厂、输电线路、变电站、配电装置、照明设备等的规划、设计、建造和维护。
强电工程主要关注以下几个方面:
1. 发电厂:包括燃煤发电厂、火电厂、核电厂等,主要负责电能的生产。
2. 输电线路:将发电厂产生的高压电能通过输电线路传输到各个城市和地区的变电站。
3. 变电站:接收输电线路传输的高压电能,通过变压器将电能调整到合适的电压,然后再通过配电装置分配给各个终端用户。
4. 配电装置:将变电站传输过来的电能进一步分配到各个住宅、企业和公共建筑的电气设备。
5. 电气设备:包括照明设备、电动机、电力控制设备等,用于满足用户的电气需求。
强电工程涉及电气工程、电力系统工程、电力工程等多个学科,需要掌握电力系统的原理和技术,熟悉电气设备的选型和安装要求,具备安全操作电力设备的能力。
在建设和维护电力系统的过程中,还需要考虑电力的可靠性、节能和环保等因素。
同时,强电工程还需要遵循相关的法律法规和标准,保障工程的安全和质量。
核电厂主要生产系统核电厂的分类的主要依据是反应堆堆型,按堆型分类世界上已投入运行的核电厂有以下几种:1)压水堆核电厂这种核电厂的优点是:反应堆的结构简单,功率密度高;汽轮机不带放射性,勿需采取防护措施。
这种核电厂的缺点是:系统复杂,设备多;为得到较高的蒸汽参数,反应堆及一回路设备都要在很高的压力下工作,使其设计、制造困难。
1950年美国海军把推进动力研究集中在压水型反应堆上,1954年魟鱼号核潜艇下水。
随后,美国压水型反应堆由于陆上核电厂的建设,并得到了迅猛发展。
2)沸水堆核电厂这种核电厂的优点是:系统简单(只有一个回路,设备少。
无蒸汽发生器、稳压器、主泵及一回路主管道等);在反应堆压力低的情况下可获得相对高的蒸汽参数。
这种核电厂的缺点是:反应堆结构复杂,功率密度低;汽轮机带有放射性,要采取防护措施。
沸水堆核电厂发展的很快,1960年美国第一座示范性沸水堆核电厂投入运行以后,目前单机最大功率已达1300MW。
3)重水反应堆核电厂这种核电厂的优点是:用天然铀作燃料,提高了铀资源的利用率,降低了燃料的成本;采用压力管,省去技术复杂、制造困难、价格昂贵的压力壳;能不停堆换料。
这种核电厂的缺点是重水昂贵,发电成本高。
1956年,加拿大建成了实验性的重水堆核电厂,后来又建造了电功率为540MW和750MW的重水堆核电机组。
4)石墨气冷堆核电厂这种核电厂的优点是:用天然铀作燃料成本低;获得的蒸汽参数高,且为过热蒸汽。
这种核电厂的缺点是:功率密度小,反应堆体积庞大;燃料装量大,燃耗浅,自耗功大,发电成本高。
前苏联自第一座核电厂开始,一直在设计、建造石墨水冷堆核电厂,并在国内建造了一批功率为1000MW的这种核电机组。
5)快中子堆核电厂这种核电厂的优点是:可使对轻水堆来说是核废料的U238,变成可用的核燃料,大大提高铀资源的利用率。
这种核电厂的缺点是:钠的腐蚀性强,对设备、管道的材料要求高;钠在空气中会燃烧,在水中会爆炸-钠水反应,故危险性大。
快中子堆是最有发展前途的核电厂。
因为它是一种增殖堆,能大量利用“核废料”。
1951年美国实验快堆首次从核反应堆发电点亮4个灯泡。
虽然世界上发达的国家已建成10多座快中子堆核电机组,但均为实验性的原型堆,尚有许多技术问题有待解决。
到2008年7月份,我国有9台压水堆核电机组、2台重水堆核电机组在商业运行,有16台压水堆核电机组、1台高温气冷堆核电机组以及一座实验快堆正在建设中。
目前世界上最先进的第三代压水堆是美国AP1000和法国与德国联合开发的欧洲先进堆EPR,我国将分别在山东海阳、浙江三门和广东台山建设这两种机组。
1压水堆核电厂系统构成压水堆核电厂是以压水反应堆将裂变能转换为热能发电的,是目前世界上选用最多的堆型。
压水堆核电厂是以高压欠热水作为慢化剂和冷却剂,一回路高压高温水通过蒸汽发生器使二回路水生成蒸汽送到汽轮发电机进行发电。
图1.2-1为压水堆核电厂系统原理图。
图1.2-1 压水堆核电厂系统原理图每台压水堆机组都由反应堆-蒸汽发生器-汽轮机-发电机-稳压器-主泵组成。
1、一回路系统及主要设备一回路系统又称为反应堆冷却剂系统,一回路内的高温高压含硼水流经反应堆堆芯,吸收堆芯核裂变放出的热能;进入蒸汽发生器,通过蒸汽发生器传热管壁,将热能传给蒸汽发生器二回路侧;再被反应堆冷却剂泵送入反应堆。
如此循环往复,构成封闭环路。
现代商用压水堆核电厂反应堆冷却剂系统主要由反应堆、冷却剂泵(以后简称主泵)、蒸汽发生器、稳压器和主管道组成。
反应堆冷却剂系统一般有二至四条并联在反应堆压力容器上的封闭环路,每一条环路由一台蒸汽发生器、一台或两台反应堆冷却剂泵及相应的主管道组成。
反应堆冷却剂系统示意图见图1.2-2。
图1.2-2 压水堆核电厂反应堆冷却剂系统示意图反应堆主要由压力容器、堆内构件、堆芯和控制棒驱动机构组成;●反应堆压力容器工作在高压(15.5MPa左右)、高温、含硼酸水介质和放射性辐照的环境条件下,不仅用于支撑和包容堆芯和堆内构件,还作为一回路冷却剂的重要压力边界,起着防止裂变产物逸出的作用。
●堆内构件主要用于堆芯部件的支承、对中和导向;引导冷却剂流入流出堆芯;为堆芯内仪表提供支承和导向;保护压力容器,延长其寿命。
它主要包括上部堆内构件和下部堆内构件两大部分。
●堆芯(反应堆活性区)的主要作用是建立和维持可控链式核裂变反应,将燃料核裂变产生的能量大部分转换成热能,并将热能传递给一回路冷却剂。
●控制棒驱动机构是核反应堆安全的重要动作部件,通过它的动作,带动控制棒组件在堆芯上下抽插,以实现反应堆的启动、功率调节、剩余反应性补偿和停堆操作。
控制棒驱动机构主要包括内部钩爪组件、驱动轴组件、耐压壳组件、磁轭线圈组件和位置指示组件等部件。
主管道将冷却剂从反应堆压力容器传送到蒸汽发生器,然后输送到主泵,再由主泵增压打回反应堆压力容器。
每个环路上的主管道段包括热管段(反应堆压力容器到蒸汽发生器部分)、过渡管段(蒸汽发生器至主泵部分)、冷管段(主泵至反应堆压力容器部分)。
主泵作用是为反应堆冷却剂提供驱动压头,保证足够的冷却剂流量通过堆芯,把反应堆产生的热量送至蒸汽发生器。
现代压水堆核电厂采用最广泛的是立式、单级轴封泵。
蒸汽发生器是压水堆核电厂一回路和二回路之间的枢纽,它将反应堆产生的热量传递给二回路,将二回路的给水变成蒸汽,推动汽轮机做功。
同时,蒸汽发生器又是分割一回路和二回路介质的屏障,占一回路压力边界面积80%左右的蒸汽发生器传热管壁厚一般只有1mm左右,是一回路压力边界中最薄弱的部分,在运行中极易发生泄漏。
因此,蒸汽发生器的质量和性能对于核电厂的安全性和经济性十分重要。
目前我国除田湾核电站采用卧式蒸汽发生器外,其它电站均采用立式U型管自然循环蒸汽发生器。
反应堆冷却剂系统还设有稳压与卸压系统,该系统通过波动管线与主管道连接,由稳压器、卸压箱、稳压器波动(膨胀)管线、稳压器喷淋管线、稳压器安全阀、蒸汽排放管线以及汽-气混合物排放管线等部件组成。
稳压与卸压系统的主要功能是建立并维持一回路系统的压力;运行期间补偿一回路冷却剂因温度变化引起的容积变化,限制一回路压力因温度变化引起的波动,避免冷却剂在反应堆内沸腾,并控制一回路升、降压速度。
整个压水堆冷却剂系统共用一台稳压器,通过波动管和一个环路的热管段相连。
稳压器有气罐式和电加热式两种,现代压水堆核电厂普遍采用电加热式稳压器。
2、主要的安全系统核电厂的安全系统的功能是限制事故发生后的后果,为一些重大的事故提供必要的应急冷却措施,并防止放射性物质的扩散。
主要的安全系统包括余热导出系统、应急堆芯冷却系统、安全壳、安全壳隔离系统、安全壳喷淋系统、安全壳消氢气系统、蒸汽发生器辅助(应急)给水系统、重要用户中间冷却水系统、应急电源等。
这些安全保护系统均采用独立设备和冗余布置,备有事故电源,安全系统可以抗地震和在蒸汽-空气及放射性物质的恶劣环境中运行。
简单介绍如下:(1)余热导出系统余热导出系统主要功能是把反应堆停堆后的余热热量从反应堆冷却剂系统中传递出去。
余热导出系统主要由余热交换器、余热排出泵以及有关管道、阀门和运行控制所必需的仪器仪表组成。
该系统正常运行时,反应堆冷却剂从主管道热段流向余热排出泵,通过余热交换器传热管再返回主管道冷段,热量则通过余热交换器传递到设备冷却水系统中。
(2)应急堆芯冷却系统应急堆芯冷却系统主要功能是在出现某些事故时,通过注入含中子吸收物质(硼)的冷却剂,冷却堆芯并提供附加停堆能力。
应急堆芯冷却系统主要由安注箱、安注泵、离心上充泵、余热排出泵、换料水贮存箱、硼注射箱及有关的阀门、管道组成。
(3)安全壳安全壳是用于容纳反应堆冷却剂系统和某些安全重要系统的设备,在运行时对冷却剂系统的放射性辐射进行屏蔽,限制泄漏;在一回路或二回路发生泄漏事故时,承受内压并限制泄漏。
安全壳还具有抵抗外部事件(飓风、飞射物撞击)保护反应堆的能力。
安全壳底部用钢筋混凝土底板封闭,主体由预应力混凝土穹顶封闭的立式预应力混凝土筒体构成,内侧覆有起密封作用的碳钢衬里。
(4)安全壳隔离系统安全壳隔离系统为贯穿安全壳的流体系统提供了隔离手段,将事故后可能释放到安全壳中的任何放射性都包容在安全壳内,保证安全壳泄漏率不超过规定的限值。
安全壳隔离系统主要由安全壳隔离阀和相关管道组成。
在某些事故情况下,当安全控制系统发出隔离信号时,这些隔离阀快速关闭,防止放射性物质向周围环境释放。
另外,在主蒸汽管道发生破裂时,还能及时隔离蒸汽发生器,防止反应堆冷却剂系统过冷或安全壳超压。
(5)安全壳喷淋系统该系统的功能是维持安全壳内压力。
某些事故发生后,当安全壳内的压力上升到一定限值,安全壳喷淋泵启动,把含有硼和氢氧化钠的溶液向安全壳内均匀地喷淋,在降低安全壳内温度和压力的同时,溶解安全壳内的放射性碘,减少放射性物质向环境释放的可能性。
安全壳喷淋系统主要由安全壳喷淋泵、喷淋总管道、喷淋添加剂箱、液体喷射器和若干隔离阀及为保证系统运行所需的管道、仪器仪表组成。
(6)安全壳消氢系统该系统的设计是基于美国三哩岛事故经验反馈的结果。
三哩岛事故中,由于氢气大量聚集在安全壳顶部,最后引起氢爆炸,进一步恶化了事故后果。
安全壳消氢系统的主要功能是,在发生冷却剂失水事故时,降低安全壳内氢气的含量,防止氢爆。
该系统主要由氢复合器、若干风机、过滤器和相关管路组成。
(7)蒸汽发生器辅助(应急)给水系统。
在二回路的主给水失去的事故情况下,该系统投入使用,向蒸汽发生器供应足够的给水来排出一回路系统的热能。
另外,在某些情况下,如小破口失水事故等,该系统也投入使用。
该系统主要由辅助给水泵、除氧水箱、除盐水贮存箱、调节阀、截止阀和相应的管道组成。
该系统投入运行时,辅助给水泵将除氧水箱或除盐水贮存箱中的水打入蒸汽发生器中,保持蒸汽发生器的水位能够淹没传热管,防止事故的进一步扩大。
(8)重要设备中间冷却水系统。
该系统的主要功能是向反应堆装置、主泵、反应堆装置的辅助系统、安全系统提供冷却水并导出热量。
(9)应急电源核电厂每台机组都安装有应急柴油发电机组,正常运行时处于热备用状态,一旦发生失电事故,要求该系统在十几秒时间内启动,自动带上负荷,为反应堆安全系统提供驱动力。
系统的主要设备是应急柴油发电机组。
3、核辅助系统核辅助系统主要包括化学和容积控制系统、反应堆和乏燃料冷却和处理系统、三废系统、通风空调系统和核测量控制系统等。
(1)化学和容积控制系统该系统主要作用有:●在所有运行工况下维持反应堆冷却剂系统的物质平衡和水质;●贮存与供应除盐除氧水及氢氧化锂与联氨,调节一回路水化学工况;●贮存并向安全注入系统和反应堆及乏燃料水池冷却和处理系统提供不同浓度值的硼酸溶液,控制反应堆反应性;●向稳压系统供喷淋水,向主泵密封供水并冲洗轴封;●向稳压器和余热系统泄压阀充水;●净化溶解在一回路冷却剂中的离子态杂质,净化以晶体状态存在于一回路冷却剂中的放射性腐蚀物,保证在燃料元件表面没有沉淀物,降低一回路设备和管道的放射性污染水平;●处理各种工况下从一回路引出的含硼水,供应高、低浓度硼酸溶液,净化硼酸溶液等等。