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第五章 反应堆冷却剂系统（RCP ）
反应堆冷却剂系统是核电站一回路主系统，系统代码为RCP ，包括三个环路，每个环路上有一台冷却剂循环泵和一台蒸汽发生器，其中1号环路上还设有一台稳压器及与其相关的卸压箱。
反应堆冷却剂系统的功能是：
（1）主泵使冷却剂在环路中循环，将堆芯的热量带出，通过蒸汽发生器将热量传给二次侧给水；
（2）堆芯中的冷却剂又起慢化剂作用，使中子得到慢化； （3）冷却剂中溶有硼酸，用来控制反应性的变化；
（4）稳压器用来控制冷却剂压力，防止堆芯产生偏离泡核沸腾； （5）稳压器上的安全阀起超压保护作用；
（6）在发生燃料元件包壳破损时，反应堆冷却剂系统的压力边界是防止放射性泄漏的第二道屏障。
图5.1是RCP 系统1号环路的示意图，图中也标出了其它一些与RCP 系统连接的辅助系统。注意有些辅助系统与RCP 的接口不在1号环路，这里只是示意性地把它们表示出来。
图5.1 RCP 主系统（1号环路）
5.1 反应堆冷却剂泵
反应堆冷却剂泵又称主泵，是三相感应电动机驱动的立式、单级、轴封泵，由电动机、
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轴封组件和水力部件组成。反应堆冷却剂由装在转动轴下部的泵唧送，冷却剂通过泵壳底部吸入，然后从泵壳侧面出口接管排出。串联布置的三级轴封有效地限制了冷却剂沿泵轴的泄漏。
三台主泵的设备编码分别为RCP001PO 、002PO 、003PO 。主泵名义流量23790 m 3/h ，压头97.2 mCL ，转速1485 rpm 。其结构如图5.2所示。 5.1.1 水力部件
1．泵体
泵体由泵壳、扩散器（又称导叶）、进水导管、叶轮、泵轴组成。其中除泵轴为不锈钢锻件之外，均为不锈钢铸件。
叶轮有七个螺旋离心叶片，装在泵轴的下端。扩散器汇集来自叶轮的冷却剂，它由十二个螺旋离心叶片组成，被安装在扩散段法兰的底部，扩散器可以与泵的内部部件同时从泵体中取出。在扩散器的下部装有防热罩。冷却剂由泵壳底部的进口接管吸入，由装在泵轴下部的叶轮唧送，经扩散器从泵壳侧面的出口接管排出。
2．热屏
热屏是由12层不锈钢扁平盘管组成的热交换器，装在叶轮与泵轴承之间，热屏法兰构成泵壳上法兰。由RCV 系统来的高压冷却水注入泵径向轴承和轴封之
间，它对轴封来说是密封水，对
径向轴承来说则是润滑剂。
热屏冷却盘管内流动的冷却水来自设备冷却水系统（RRI ），其进口温度为35 ℃，流量约为9 m 3/h 。它在反应堆冷却剂（292.4℃）和轴承之间提供传热屏障，冷却流过的反应堆冷却剂，防止轴封和轴承的损坏。即使在失去RCV 系统注入水的情况下，这样构成的热屏可保持其上部温度不超过72℃。因此，在主泵运行时或在主泵停运后而一回路温度高于70℃时，必须供给热屏冷却水。
3．泵轴承
图5.2 反应堆冷却剂泵
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主泵共装有三个轴承，两个装在电机上，第三个为泵轴承。泵轴承是浸在水中的水润滑轴承，安装在热屏和轴封之间。它包括覆盖司太立钴铬钨耐热耐磨合金的不锈钢轴颈和由几个石墨环构成的壳体，轴颈在壳体内旋转。轴承安装在环形箱中，该箱能校正轴的偏心度。
4．轴封注入水
由RCV 系统来的高压冷却水注入到泵径向轴承和一号轴封之间。其作用是：
● 保证主泵轴承的润滑；
● 通过三个串联的轴封，保证一回路水不向外泄漏；
● 在RRI 系统暂时断水时，保证主泵轴承和轴封的短时应急冷却。
正常运行时，由RCV 系统供给的轴封水压力为158 bar.a ，略高于一回路压力。总流量约1.8 m 3/h ，其中通过轴封约0.7m 3/h ，其余流入一回路。 5.1.2 轴封系统
为了防止高温高压且带放射性的冷却剂沿泵轴泄漏到环境中，设置了轴封系统来保证主泵轴向的密封。该系统由三级串联的轴封组成，通过连续的三级可控泄漏，将压力逐步降低，如图5.3所示。
图5.3 主泵轴封系统 图5.4 1号轴封结构
1． 1号轴封
1号轴封结构如图5.4所示。它由两个覆盖氧化铝的不锈钢环构成。下边为动环，与泵轴联结在一起，随轴旋转；上边是静环，与泵壳联结在一起不转动，但可以上下移动。两个环的端面不接触，构成曲面型液膜密封件。
在正常运行时，由轴封压差引起的作用在动环上、下两面的压力能使动环自动处于平衡状态，保持两环之间的间隙为0.1 mm左右，形成液膜。动环和静环的两个端面在液膜两侧相对滑动，不会产生磨损。泄漏水由外侧流向内侧，两端的压差为155 bar，背压约为3.1 bar.a。通过1号轴封的泄漏水流量为680 l/h，入口温度为55 ℃，其泄漏量大部分返回RCV 系统。
为保证1号轴封的正常工作，在启动主泵时必须由RCV系统供给轴封水，而且要求反应堆冷却剂系统压力不得低于23 bar.g，以保证能够抬起静环，使静环与动环之间保持一定的间隙。
2．2号轴封
2号和3号轴封均属于常规的表面磨擦轴封。其动环由不锈钢制成，表面覆盖一层氧化铝；静环由石墨制成，通过弹簧压紧在动环上，并与泵的定子联成一体。
2号轴封的作用是阻挡1号轴封的泄漏。在1号轴封发生故障时，它能在一回路额定压力下工作（旋转或不旋转）约30分钟，以便设备停运。
正常运行时，2号轴封泄漏量为12 l/h，背压1.4 bar.a，两端压差1.7 bar。轴封泄漏水被送往RPE系统。
3．3号轴封
3号轴封的作用是阻挡2号轴封的泄漏，由双密封件组成。在双密封件之间由REA系统注入密封水，其最大压力为2.3 bar.a，正常流量为0.8 l/h。密封水提供对轴封的润湿，并以很小的流量冲刷轴封，避免硼在密封处结晶，其排水送往RPE系统。
3号轴封依靠一根安装在高处的立管供水，以保持3号轴封有1.6 bar.a的背压。
5.1.3 电动机
驱动主泵运转的电动机是三相异步直接启动式电动机，其额定功率为6.5 MW，由6.6 kW母线供电。为了便于维修主泵和电机，在泵轴与电机轴之间由400 mm长的短轴刚性连接。
1．定子和转子
电动机定子和转子采用开放式空气冷却。为防止安全壳内空气升温，在空气冷却回路出口装有两台冷却器，由RRI系统冷却。定子绕组上设有电加热器，在泵停运时自动加热，保持绕组干燥。
2．电动机轴承
电动机由下部径向轴承、上部径向轴承和轴向止推轴承定位：
——下部径向轴承用油润滑，轴承箱内贮存的油通过装在轴承箱上的一个盘管冷却器冷却；
——上部径向轴承与轴向止推轴承组合为一体，止推轴承是金斯伯利型推力轴承。润滑油通过外置热交换器进行冷却。
3．顶轴油泵
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