压水堆核电厂:反应堆冷却剂系统(RCP)(84页)
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1. 引言
压水堆核电厂的组成如图0-1所示。通常可以分为三大部分:
1.核的系统和设备部分,又称核岛;
2.常规的系统和设备部分,又称常规岛;
3.电气系统和设备。
核岛由以下几部分组成:
(1)反应堆及一回路主系统和设备(主管道、冷却剂主泵、蒸汽发生器、稳压器及卸压箱等);
(2)一回路主要辅助系统:如化学和容积控制系统(RCV)、余热排出系统(RRA)、硼和水补给系统(REA)等。
(3)专设安全设施系统:如安注系统(RIS)、安全壳喷淋系统(EAS)等。
(4)与安全壳相关的通风系统:如安全壳换气通风系统(EBA)、大气监测系统(ETY)等。
(5)三废系统:如废液处理系统(TEU)、硼回收系统(TEP)等。
(6)其它系统:
核岛系统中的反应堆、一回路主系统和设备以及余热排出系统安置在安全壳内,核岛系统的其余部分的大部分设备安装在安全壳外的核辅助厂房内。
压水堆核电厂的常规岛包括那些与常规火力发电厂相似的系统及设备,主要有:
(1)蒸汽系统:如主蒸汽系统(VVP)、汽水分离再热系统(GSS)等;
(2)给水系统:如凝结水系统(CEX)、除氧器系统(ADG)等;
(3)汽机及其辅助系统:如汽轮机润滑、顶轴和盘车系统(GGR)
(4)外围系统:如核岛除盐水分配系统(SED)、循环水处理系统(CTE)等。
电气部分是电厂的一个重要组成部分,它主要包括以下系统及设备:
a)发电机及其辅助系统,如发电机定子冷却水系统(GST),发电机励磁和电压
调节系统(GEX)等。
b)厂内外电源系统,如LGA,LGB,LLA,LNA等。
图0-1 压水堆核电厂的组成
1.1 反应堆冷却剂系统(RCP)
本章介绍600MWe压水堆核电厂反应堆冷却剂系统的功能,系统内主要设备(压水反应堆、蒸汽发生器、冷却剂主泵、稳压器及卸压箱)的作用及组成,反应堆冷却剂系统与辅助系统的联系及其运行原理。
1.1.1反应堆冷却剂系统(RCP)
一、系统的功能
压水堆核电厂的反应堆冷却剂系统(RCP),又称一回路主系统(图1-1),有以下功能:
1. 传热
在核电厂正常运行期间,一回路系统通过沿反应堆——蒸汽发生器——反应堆冷却剂泵一一反应堆流动的一回路冷却剂将反应堆所产生的热量传递给蒸汽发生器二次侧的给水,并使蒸汽发生器二次侧的给水转化为驱动汽轮发电机的饱和蒸汽。本系统的传热功能还包括在反应堆冷却的初期和启动的后期将反应堆的热量传递给二回路系统。
2. 反应性控制
用作反应堆冷却剂的除盐除氧水既用来作为传热的介质,又充当中子慢化剂和反射层以及中子毒物硼酸的溶剂,从而提供一种独立的对反应性的慢变化进行控制的手段,作为控制反应性快速变化的控制棒的补充。
3. 压力控制
在核电厂正常运行工况下,为了避免在反应堆内出现泡核沸腾,要将反应堆冷却剂的压力保持在高于其反应堆出口温度所对应的饱和压力。反应堆冷却剂的压力由通过波动管线连接到—条冷却剂环路的稳压器来维持。
4. 放射性产物的第二道屏障
—回路系统及其设备作为反应堆冷却剂的压力边界,构成防止溶解(或悬浮)在冷却剂中的放射性裂变产物释放的第二道屏障。
二、设计基础
反应堆冷却剂系统设备设计是以下述正常运行数据为基准:压力15.5MPa(abs),满负荷时冷却剂的平均温度310℃;按100%反应堆功率下向二回路系统传递全部反应堆热功率设计;所有冷却剂系统(RCP)设备都按能适应112℃/h速率加热或冷却瞬态设计,温度变化率的运行限值为56℃/h。
整个反应堆冷却剂系统(RCP)的设计遵照有关文件的规定,在核电厂正常或事故工况下运行时,由温度、压力、流量变化引起的机械应力不得超过限值,以确保反应堆冷却
剂系统压力边界的完整性。
三、系统描述
1.传热环路
RCP系统由并联到反应堆压力容器的二条相同的传热环路组成。每一条环路有一台反应堆冷却剂泵和一台蒸汽发生器。在运行时,反应堆冷却剂泵使冷却剂通过反应堆压力容
图2 压水堆机组原理图
器在冷却剂环路中循环。作为冷却剂、慢化剂和硼酸溶剂的水,在通过堆芯时被加热,然后流入蒸汽发生器,在那里将热量传递给二回路系统,最后返回到反应堆冷却剂泵重复循环。(图2)
位于反应堆容器出口和蒸汽发生器入口之间的管道称为环路热段,主泵和压力容器入口间称为环路冷段,蒸汽发生器与主泵间的管道称为过渡段。
2.压力调节原理
RCP系统还包括稳压器及其为反应堆冷却剂控制和超压保护所需的辅助设备。稳压器通过波动管接到1号环路热段。
压力控制通过电加热器和喷淋阀的动作实现。喷淋系统由两条冷段供水,并通过喷淋接管接到稳压器的顶封头。加热器安装在稳压器的底部。
由三个安全阀组提供超压保护。三个安全阀组通过三条没有保温的、形成环路的管道与稳压器顶封头上的接管连接。这些环路形管道在每个安全阀的上游可以构成水封,防止氢气的任何泄漏。
每个阀组由两台串联安装的先导式安全阀组成:上游的阀门具有安全功能,如果该阀门关闭失效,下游阀门即具有隔离功能。
安全阀排汽进入稳压器卸压箱。卸压箱还收集某些阀门阀杆的引漏和位于安全壳内的其它卸压阀的排放。卸压箱底部贮水,水内有由设备冷却水系统冷却的盘管,上部有喷淋管,上部空间充有氮气。
3.温度检测旁路(RTD)
每条冷却剂环路热段和冷段的温度在蒸汽发生器旁路管线和反应堆冷却剂泵旁路管线上分别测量。RTD(resistance temperature detector)的热段旁路接管呈勺形,在一个横截面上布置成1200间隔,插入反应堆冷却剂中,以便为RTD支管收集具有代表性的温度样品。由于泵的搅混作用,对于冷段温度的测量,仅需要在反应堆冷却剂泵的排出端上布置一个接管。
两条旁路管线的流量收集到一根装有流量计的公共回流管线中,并且接到蒸汽发生器与泵之间的过渡段管道上。为了平衡冷段和热段旁路之间流量率,冷段旁路管线装有一个流量限制器。
4.与辅助系统的连接
还有若干辅助系统为RCP系统服务,它们包括:化学和容积控制系统(RCV)、余热排出系统(RRA)和安全注入系统(RIS)。这些辅助系统都与反应堆冷却剂系统相连接。
--RCV:RCP通过正常下泄管线排入RCV系统。正常下泄管线位于2号环路过渡段。过