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第三节 核反应堆安全系统( 专设安全设施)..

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第三章 反应堆保护

第三章 反应堆保护
图3.5 逻辑处理单元原理图
X、Y逻辑单元由固态磁逻辑元件组成，并采用负逻辑电路设计，比较结果分别送到计算机数据采集系统（KIT）、报警系统（KSA）和主控室的状态指示灯（LA）。另外，在做T2试验时，比较电路向T2试验装置发送逻辑测试结果。
3．输出单元
输出单元接受逻辑处理单元来的X、Y逻辑信号，先对X，Y进行“与”运算，然后经磁放大器进行功率放大推动输出继电器向各执行机构送出保护命令。输出单元由磁性元件和继电器组成。
3.1.7 停堆通道的响应时间
保护系统响应时间是指该系统的每一个输入变量从超越保护整定值起到触发保护系统执行机构完成相应保护命令所需要的时间。其中紧急停堆通道响应时间分解图，如下图3.9：
TRT—紧急停堆通道响应时间。这段时间T由下式几个时间组成：
TRT=T0+T1+T2+T3+T4+T5+T6
其中，T0——介质传输延迟时间，T0只有在ΔT保护通道中有，因为堆进，出口温度测量用的探测器是安装在主管道的旁管路上的，所以T0是指主冷却剂由主管道流至旁通管路的时间。（参数为温度时：T0=1S，其余参数为T0=0S）.
根据失电安全准则，紧急停堆保护输出应在系统失去电源时产生停堆命令；但这一准则不适用于专设安全设施保护，即电源丧失时专设安全设施不应当产生保护动作。因此，对于紧急停堆保护和专设安全设施保护，保护系统应采取不同的输出方式。所以，秦山第二核电厂RPR设计为：紧急停堆输出单元采用失电操作方式，而专设安全设施保护则采用带电操作方式。
6．可试验性和可维修性
为了发现、验证和维修故障元器件，以防止故障的累积触发保护系统故障，需要对保护系统进行定期试验。
保护系统的冗余性，为在线试验提供了可能，对于整个保护通道，共有T1，T2，T3试验。关于周期试验，可详见3.6节。

《专设安全设施》PPT课件

《专设安全设施》PPT课件
上述动作完成后即进入直接注入阶段。
对于中、小破口失水事故，一回路压力缓慢下降，低压安注泵 出口压力低于一回路系统压力时，作为高压安注的前置增压泵 运行；
一回路压力下降到蓄压箱注入压力以下时，加压氮气将含硼水 迅速注入堆芯；
当一回路压力下降到低于低压安注泵的出口压力时，低压安注 泵直接将含硼水注入一回路冷管段。
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5.2.3 系统运行
▪ 备用状态：
电厂正常功率运行时，高压安注系统除一台高压安注泵作为 上充泵运行，一台硼酸循环泵连续运行外，其它设备处于备用状 态，蓄压箱与一回路之间的电动隔离阀在一回路压力高于7.0MPa 后打开，下游的逆止阀由于一回路高于蓄压箱侧压力而关闭。
▪ 启动信号（下列任一信号可启动安注系统 ）：
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5.2 安注系统
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5.2.1 系统功能
▪ 安全注入系统又叫做应急堆芯冷却系统。 它的主要功能是：
➢ 当一回路系统破裂引起失水事故时，安全注入 系统向堆芯注水，保证淹没和冷却堆芯，防止 堆芯熔化，保持堆芯的完整性。
➢ 当发生主蒸汽管道破裂时，反应堆冷却剂由于 受到过度冷却而收缩，稳压器水位下降，安全 注入系统向一回路注入高浓度含硼水，重新建 立稳压器水位，迅速停堆并防止反应堆由于过 冷而重返临界。
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5.2.3 系统运行（续）
▪ 安注过程（续）：
➢ 再循环注入阶段。换料水箱水位达到低3(水位 为3.12m，高出箱底2.1m)且安注信号依然存在 时，开始再循环注入。低压安注泵通往安全壳 地坑的隔离阀打开，至全开位置时，关闭通往 换料水箱的隔离阀，这时，低压安注泵从安全 壳地坑吸水，水升压后送往高压安注泵入口或 直接注入一回路冷管段。

专设安全设施

专设安全设施
5.4 安全壳隔离系统（EIE）×
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还涉及：安全壳、安全壳消氢系统、和应急电 源等。
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二、核安全及其三要素
核安全设施：就是在核设施设计、制造、运营 及停役期间为保护核电厂工作人员、居民和 环境免受可能旳放射性危害所采用旳全部措 施旳总和。这些措施涉及：
（1）保障全部设备正常运营，控制和降低对 环境旳放射性废物排放；
第五章 专设安全设施
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一、专设安全设施旳内容 （p163）
当RCP系统发生失水事故或二回路旳汽水回 路发生破裂或失效时，必须确保反应堆紧 急停堆、堆芯热量旳排出和安全壳旳完整 性，限制事故旳发展和减轻事故旳后果。
5.1 安全注入系统（RIS）
5.2 安全壳喷淋系统（EAS）
5.3 辅助给水系统（ASG）
7 000μg／g
15
□ 泵出口设置了一种最小流量旁路管线，在正 常运营期间此最小流量经轴封水热互换器冷 却后再循环到泵旳吸入口。三台泵共用旳最
小流量旁路管线装有两只隔离阀，当接到安
全注入信号时关闭这两个阀门。
（2）注入管线
HHSI泵可经过四条管线将含硼水输送到 RCP 系统。
①经过浓硼酸注入箱旳管线 这条管线由安注信
□ 在正常停堆期间，当一回路绝对压力低于 7.0 MPa时，关闭此隔离阀，预防安注箱向 RCP注入硼水。
□ 两机组共用旳水压试验泵（9RIS0llPO）除 用于一回路水压试验外，也用来从换料水箱 向安注箱充水。另外，在全厂断电旳事故情
12/况28/下202，3 试验泵还用于提供主泵旳轴封水。 26
□ 气动隔离阀 RIS136，138，139和 140VB在用水压试验泵给中压安注箱充水 时才打开。

2024年核技术及科普知识考试题库(附含答案)

2024年核技术及科普知识考试题库(附含答案)

2024年核技术及科普知识考试题库（附含答案）一、单选题1.核裂变反应中释放的能量主要用于什么？A、加热反应堆容器B、转换为电能C、产生新的原子核D、发射中子标准答案:B2.核反应堆是通过受控制的（）反应，将核能缓慢地释放出来的装置，原子弹则是通过不受控的这种反应，使强大的核能瞬间释放出来。

A：原子核B：核裂变C：链式裂变标准答案:C3.核辐射防护中，哪种物质常用于吸收中子？B、硼C、镉D、铝标准答案:C4.以下哪项不是核辐射防护的三大原则？A、时间防护B、距离防护C、能量防护D、屏蔽防护标准答案:C5.在核反应堆中，哪个系统负责将热量从反应堆中带走？A、控制系统B、冷却系统C、燃料系统D、屏蔽系统标准答案:B6.在核辐射防护中，哪种物质常用「屏蔽丫射线和X射线？B、铝C、塑料D、玻璃标准答案:A7.从反应堆堆芯卸出的乏燃料首先会存储在()。

A：后处理厂B：乏燃料水池C：高放废物处理场标准答案:B8.()属于第四代核能系统。

A：压水堆B：沸水堆C：超临界水堆标准答案:C9.放射性核素的原子核数目衰变到原来O时所需的时间，称之为半衰期。

A：二分之一B：三分之一C：四分之一标准答案:A10.核反应堆的种类繁多，分类方法也很多，一般是根据用途分为O三种。

A：研究堆、生产堆、动力堆B：发电堆、供热堆、船用堆C：快中子堆、中能中子堆、热中子堆标准答案:A11.核能除了用于发电、供热外还可以用于（）。

A：制氢B：海水淡化C：AB都可以标准答案:C12.世界上拥有运行核电机组最多的国家是（）A：美国B：法国C：日本D：中国标准答案:A13.一座百万千瓦级的压水堆核电站每年产生的乏燃料约为（）。

A：25吨B：250吨C：2500吨标准答案:A14.百万千瓦压水堆核电站安全壳的钢筋混凝土外壁厚度约为（）。

A：1米B：10厘米C：10米标准答案:A15.大气中逐年增加的二氧化碳等温室气体更多地吸收了地球的长波热辐射而使地球表面升温。

第三章 反应堆保护系统

第三章 反应堆保护系统
–图6.2-14
停堆保护信号
• （12）反应堆冷却剂低流量事故保护停堆
–保护堆芯在失去一台或二台反应堆冷却剂泵流量 的事件下不发生DNB –意一个环路的低流量信号低到额定满流量的90%以 上时都会产生事故保护停堆 –图6.2-9
停堆保护信号
• （13）反应堆冷却泵断路器脱扣事故保 护停堆
–每个反应堆冷却剂泵都能产生一种使断路 器断开的信号。 –当功率高于P—7整定值时，凭借任一个断 路器断开信号就能产生事故保护停堆 –当功率低于P-7整定值时，凭借两个断路器 断开的信号就能产生事故保护停堆
保护系统设计准则
• 独立的ATWS系统 、单一故障、故障安 全 、冗余性 、独立性 、多样性 、四取 二表决逻辑 、可试验性和可维修性 、 四个独立的系统通道电源
保护系统设计准则
• 单一故障准则
– 在一个通道出现单一故障时，不会妨碍所 要求的保护作用
• 设备鉴定
– 通过广泛的环境合格试验、性能试验等， 保证了设备在事故（失水事故）环境下能 够继续工作
5.
安全壳消氢系统
– 5.1 系统功能 – 5.2 系统流程简图与描述
•
6.
缓解系统
– 6.1 未能紧急停堆的预期瞬态（ATWS）缓解系统 – 6.2 全厂失电(SBO)缓解系统
•
7.
事故后监测系统
概述
• 当核电厂出现异常工况时，反应堆保护 系统自动触发产生紧急停堆动作 • 当核电厂万一发生设计基准事故，同时 自动触发专设安全设施动作 • 反应堆保护系统的功用，通过停堆和汽 轮机停机来限制一般事故的后果
停堆保护信号
• （1）手动事故保护停堆
– 手动触发装置与自动事故保护停堆电路无 关, 触发控制室内的两个手动事故保护停堆 装置的任何一个，都会引起事故保护停堆 和汽轮机事故保护停机。

第5章专设安全设施

第5章专设安全设施

5.2.2 系统原理图
硼注入箱旁路管线 增压管线
安全注射系统原理流程
安全注射系统设有两套安全注射管系：
安全注射箱、安全注射泵；

安全注射箱管系，在安全注射箱内储有一定容积的高硼水， 并用氮气充压，使注射箱内维持恒定的压力。当一回路系统 一旦发生大破裂事故，其压力低于安全注射箱的压力时，安 全注射箱内的硼水就通过止回阀自动注入一回路系统。 安全注射泵管系，当一回路系统因发生破损事故而压力下降 至一定值时，安全注射泵就自动启动，将换料水箱内的硼水 注射至一回路系统，换料水箱内的硼水被汲完后，安全注射 泵可改汲从一回路系统泄漏至安全壳底部的地坑水，使硼水 仍能连续不断地注入一回路系统冷却堆芯。
一、核岛主要系统
5.6.1概述
5.6 可燃气体控制系统
一、核岛主要系统
5.6.2系统的描述
5.6 可燃气体控制系统
Ø 功能为：
一、核岛主要系统
5.7 辅助给水系统ASG
5.7.1 系统的功能
在主给水系统的任何一个环节发生故障时，作为应急手 段向蒸汽发生器二次侧供水，使一回路维持一个冷源， 排出堆芯剩余功率，直到余热排出系统允许投入运行为 止。 在下列情况下，代替主给水系统向蒸汽发生器供水 蒸汽发生器投入前的充水 机组启动时（RRA退出至热备用阶段） 机组停堆后的热停堆（如果ARE不可用）


限制喷淋的硼酸对设备的腐蚀—添加NaOH提高pH值
反应堆厂房发生火灾时，可手动喷淋灭火。
5.4.2 系统原理图
实验管线
喷淋隔离阀
安全壳喷淋系统原理流程

在安全壳的上部设有相当数量的喷淋头，当安全壳内由 于发生主管道破损事故而蒸汽压力升高时，安全壳喷淋 系统的泵就自动启动，将换料水箱内的硼水和NaOH贮箱 内供除碘用的NaOH溶液一起汲入，以一定比例混合，再 由喷淋头喷入安全壳内。当换料水箱的水被用尽后，喷 淋泵可改汲安全壳内的地坑水。此时，地坑水先由设备 冷却水冷却后再重新喷淋至安全壳内。

【核电站】安全注入系统(RIS)

1.3 专设安全设施§1.3.1安全注入系统（RIS）安全注入系统由高压安注（HHSI）、中压安注（MHSI）和低压安注（LHSI）三个分系统组成。

高压安注和低压安注（LHSI）的流程如图1，中压安注（MHSI）如图2所示。

高压安注和低压安注为能动注入分系统，具有足够的设备和流道冗余度，即使发生单一能动或非能动故障，仍能保证运行安全的可靠性和连续的堆芯冷却。

中压安注为非能动注入分系统，它包括两条单独的安注箱排放管线，每条连接到反应堆压力容器的一条注入管线上。

一、RIS系统的功能1.1主要功能在反应堆冷却剂系统发生失水事故或主蒸汽系统发生管道破裂事故时，安全注入系统（RIS）完成堆芯应急冷却功能。

（1）在失水事故情况下，通过向堆芯注入冷却水，防止燃料包壳熔化，并保持堆芯的几何形状和完整性；（2）在主蒸汽管道破裂事故工况下，本系统向反应堆冷却剂系统快速注入浓硼溶液，以补偿由于不可控地产生蒸汽致使反应堆冷却剂过冷而引起地容积变化和反应性的增加，从而可以使反应堆迅速安全停堆，并防止反应堆重返临界；（3）在失水事故后的再循环注入阶段，本系统的部分承压边界作为安全壳的延伸，起安全壳屏障作用。

1.2 辅助功能（1）在换料冷停堆期间，向反应堆换料水池充水；（2）对反应堆冷却剂系统进行水压试验；（3）在失去全部电源时，向反应堆冷却剂泵注入密封水。

二、高压安注分系统高压安注分系统包括：——三台HHSI泵(卧式多级离心泵)和相关的管道；——硼注入箱、缓冲罐、硼酸再循环泵（屏蔽式离心泵）及相关管道；——通向RCP系统的注入管线；——高压安注泵从PTR 001 BA的吸水管道。

在一回路出现小泄漏或二回路蒸汽管道破裂引起一回路温度和压力下降到一定值时，立即投入高压安注系统，以补偿泄露并注入浓硼酸溶液。

1.高压安注泵（RCV001、002、003PO）高压安注泵是利用RCV系统的三台上充泵。

在电厂正常运行时，它们作为RCV系统上充泵用于正常充水，其一台运行、一台备用、一台在维护。

核反应堆安全

核反应堆严重事故可以分为两大类： 堆芯熔化事故（CMAs）：由于堆芯冷却不充分，引起 堆芯裸露、升温和熔化的过程，其发展较为缓慢，时间 尺寸为小时量级。 堆芯解体事故（CDAs）：由于快速引入巨大的反应性， 引起功率陡增和燃料碎裂的过程，其发展非常迅速，时 间尺寸为秒量级。
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四、严重事故（1）
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2、反应堆的安全功能
为确保反应堆的安全，反应堆所有的安全设施应 发挥以下特定的安全功能：
有效地控制反应性 确保堆芯冷却 包容放射性产物
反应性控制
紧急停堆控制 功率控制 补偿控制
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2、反应堆的安全功能（1）
确保堆芯冷却
正常运行工况 反应堆停闭工况 反应堆事故工况
包容放射性产物
正常运行时 事故工况下
核电厂的指标：发生堆芯严重损坏事件的概率低于110－4/（堆. 年），发生严重的放射性向环境释放的概率低于110－5/（堆.年）。
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2、核反应堆的安全原则
核反应堆的最大特点之一是运行时要产生大量 放射性裂变物质，反应堆和一回路是个巨大的辐 射源。核电厂的首要问题是无论在正常工况，或 事故工况下，都能把这些放射性物质安全地控制 起来，确保工作人员与公众的安全。
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2.2、多重屏障
为了防止正常运行或事故状态下放射性物质泄漏外逸， 所有的反应堆系统设计都采用多重屏障的概念。
第一重屏障：燃料芯块 裂变碎片射程很短（10－3 cm）。除表面外，绝大部分 裂变碎片包容在芯块之中。气态裂变产物如碘、氪和氙 等核素，一部分会因扩散而从燃料芯块中逸出。第一重 屏障大约能留住98％以上的放射性裂变产物。
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2.2、多重屏障（1）
第二重屏障：燃料元件包壳管 用锆合金制成的燃料元件包壳管，可以防止气体裂变产 物以及裂变碎片进一步外逸。对于高温气冷堆，燃料呈 颗粒状，每颗粒子都有热介碳涂层包壳。

核工程与核技术专业《核电站系统与设备》复习题

－1－1•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。

2. 反应堆冷却剂系统可分为冷却系统、压力调节系统和超压保护系统。

3. 压水堆本体由堆芯、堆芯支撑结构、反应堆压力容器及控制棒传动机构组成。

4•燃料组件骨架由24根控制棒导向管、1根中子注量率测量管与上下管座焊接而成。

5•蒸汽发生器是分隔一、二回路工质的屏障，它对于核电厂的安全运行十分重要。

6. 稳压器的基本功能是建立并维持一回路系统的压力，避免冷却剂在反应堆内发生容积沸腾。

7. 放射性废水有可复用废水和不可复用废水，可复用废水经过处理分离成水和硼酸再利用,这是硼回收系统的任务。

8. 专设安全设施包括：安全注射系统、安全壳、安全壳喷淋系统、安全壳隔离系统、安全壳消氢系统、辅助给水系统和应急电源。

9. 安全注入系统通常分为高压安全注入系统、蓄压箱注入系统、低压安全注入系统。

10•反应堆硼和水补给系统是一个两台机组共用的系统。

11. 核电站运行中产生的放射性废气分为含氢废气和含氧废气。

12. 核电厂主要厂房包括：反应堆厂房（安全壳）、燃料厂房、核辅助厂房、汽轮机发电厂房、控制厂房。

13. 核电厂设计一般遵循的安全设计原则有：多道屏障、纵深防御、单一故障原则、抗自然灾害、辐照剂量标准。

14•燃料组件由燃料元件、定位架格和组件骨架组成。

15•堆芯支撑结构包括下部支撑结构、上部支撑结构和堆芯仪表支撑结构16. 阻力塞棒是封闭的不锈钢管,其长度较短，约20cm17. 大亚湾压水堆核电厂的控制棒组件中黑棒采用的中子吸收剂材料为―Ag-In-Gr 银-铟-镉）灰棒材料为不锈钢—，控制棒驱动采用电磁步进式方式；18. 大亚湾核电厂的蒸汽发生器采用的是在压水堆核电站最为常见的立式自 然循环U 型管蒸汽发生器；19. 天然铀所含有的三种同位素中，属于易裂变核素的是铀-235；20•反应堆冷却剂泵主要分为两大类型分别是屏蔽电机泵和轴封泵；21. 蒸汽发生器传热管面积占一回路承压边界面积的80%左右;22. 压水堆核电厂使用较广泛的有三种:立式U 型管自然循环蒸汽发生器、卧式自然循环蒸汽发生器、立式直流蒸汽发生器一、填空题（共20分，每题2分）二、名词解释（共25分，每题5分）23.现代压水堆采用硼酸控制反应性。

核电站原理专设安全设施

□ 硼酸经由气动阀RIS206VP排放到硼注入箱 2020R/8/1I3S004BA的入口，通过RIS004BA后再经 19
串联设置的气动阀RIS208VP，209VP返回到 缓冲箱。
※ 正常运行时，一台连续运行而另一台备用。
※ 当安全注入启动时，再循环回路被隔离（关 闭RIS206，208，209VP）。
当RCP系统压力低于低压安注泵压头时，低压安 20注20/8/泵13 也直接向RCP系统冷段或冷、热段注入。21
□ 在冷、热段同时注入时，冷段注入流量改走 装有节流孔板的旁路管线（RIS030VP，
031VP）。
低压安注泵有以下两条吸水管线：
（1）直接注入阶段，两台低压安注泵通过两 条独立管线从换料水箱抽水；
5.4 安全壳隔离系统（EIE）×
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还包括：安全壳、安全壳消氢系统、和应急电 源等。
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二、核安全及其三要素
核安全设施：就是在核设施设计、制造、运行 及停役期间为保护核电厂工作人员、居民和 环境免受可能的放射性危害所采取的所有措 施的总和。这些措施包括：
（1）保障所有设备正常运行，控制和减少对 环境的放射性废物排放；
为非能动安全注入系统，利用预先充填的氮气压力实 现安注。
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2020/8/13
一、高压安全注入系统（HHSI）
1、作用：由于一回路系统RCP破口而使压力降到 11.9MPa，或者主蒸汽管道发生破裂使冷却剂 平均温度明显降低时，HHSI立即向堆芯注入高 浓度硼酸水，补偿泄漏、淹没堆芯，使反应堆维 持在次临界。
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3.大破口失水事故
当一回路管道发生大破裂，特别是在冷却剂泵 出口和压力壳进口之间管道完全断开时，事 故的发展过程就更为迅速，1秒钟内稳压器压 力降到整定值（11．9 MPa） ，反应堆紧急 停闭并启动安全注入系统，堆内冷却剂大量 汽化，蒸汽替代了液体，空泡所产生的反应 性负效应增加了停堆深度。
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3.2.2 安全壳系统
功能：包容放射性物质的最后屏障 例:三哩岛事故
安全壳喷淋系统: 功能:1.通过凝结蒸汽,降低压力 2.消除放射性核素,降低放射性水平(除碘) (安全壳放射性物质主要有碘、有机碘、气溶胶、惰性气体)
工作过程:
1.喷淋阶段 例:失水事故或蒸汽发生器管道破裂 安注信号与安全壳高压信号－－安全壳喷淋信号 －－喷淋泵动作－－打开喷淋泵隔离阀-喷淋 视需要打开NaOH添加隔离阀 2.再循环阶段 换料水箱低水位－－关闭换料水箱隔离阀 －－喷淋泵从地坑吸水
4.辅助给水泵容量
两台电动泵50%容量,一台汽动泵100%容量
3.2.3 辅助给水系统
1. 主给水不能工作时，为蒸发器提供给水；
2. 反应堆启动或停闭时，在低功率情况下有效控制给水流量；
特点： 1. 连接方式
安全壳内/外
2. 辅助给水水源
第一水源-辅助给水箱(除盐) 第二水源-重要厂用水(除盐) 如有二回路除氧水箱
3. 辅助给水泵形式
主给水与辅助给水联锁 电动泵(启动快)/汽动2 专设安全设施 3.2.1 安全注射系统
作用：异常状况下保证堆芯冷却，事故后对堆芯提供长期冷却
系统组成： 高压安注系统 中压安注系统 低压安注系统
工作过程：
1.安全注射信号的产生： 稳压器低压 安全壳内高压 两条蒸汽管道出口高压差 蒸汽管道高流量与低压相符 2.事故工况： 失水事故 蒸汽大量流失 3. 运行 直接注射阶段 再循环注射阶段