压水堆核电厂一回路系统与设备简介补充讲义

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1、压水堆核电厂一回路系统与设备简介上海交通大学核科学与工程学院2011年5月核反应堆安全分析补充材料主要内容核电原理和压水堆核电厂总体构成反应堆的基本结构一回路主系统与设备一回路辅助系统与设备专设安全设施一、压水堆核电厂发电原理和总体构成压力容器稳压器主泵主管道蒸发器汽轮机发电机冷凝器输配电二回路一回路基本参数:一回路：压力154bar,高压水二回路：压力~55bar,出口饱和蒸汽核电站厂房安全壳厂房汽轮发电机厂房一回路辅助厂房主控室乏燃料池汽水分离再加热器硼酸箱换料水池除氧器核电站系统简图核蒸汽供应系统常规岛和BOP系统二、反应堆的基本结构堆芯形状

2、圆柱形方形堆芯布置立式卧式冷却剂流道管束排管型多孔介质燃料组件排列形式：正方形、三角形、蜂窝型数量：15x15、8x8、17x17等堆芯作用核裂变链式反应的区域堆芯特征典型压水反应堆本体结构反应堆本体堆芯（活性区）堆内构件反应堆压力容器（压力壳）控制棒驱动机构压水堆堆芯堆芯堆腔换料中新堆装料反应堆的组成燃料芯块控制棒燃料组件安置核材料的物体—燃料棒；冷却燃料棒和带走能量的载体—冷却剂；使中子慢化的物体—慢化剂；控制中子数量，即控制功率的物体—控制棒。冷却剂（慢化剂）人口燃料芯块功能含裂变材料的混合物燃料铀-235含量低浓缩铀：铀-235的富集度为2

3、~5％（压水堆)天然铀：铀-235的富集度为0.72％（重水堆）中等浓缩铀：铀-235的富集度为12~30％（快堆)钚：由铀238吸收中子产生芯块材料和结构材料金属铀铀氧化物粉末烧结成的二氧化铀陶瓷芯块陶瓷燃料和耐高温的石墨结构材料铀、钚混合氧化物含裂变材料铀-235的含量每个陶瓷芯块为直径1cm，高度1cm的圆柱体压水堆燃料组件燃料棒的排列15×15或17×17棒束长:约3~4m燃料棒的排列：15×15或17×17燃料元件与燃料组件燃料元件燃料组件控制棒组件功能控制反应堆中的中子数调节功率停止核裂变反应控制材料类型控制棒银－铟－镉合金材料，可移动

4、硼酸溶液——化学补偿控制通过改变溶于冷却剂中的硼酸浓度来补偿慢的反应性变化。控制棒组件驱动杆控制棒驱动机构controlroddrivemechanism,CRDM作用使控制棒上下运动或保持在某一高度的机电系统类型磁力提升式（核电站）磁阻马达式（核潜艇）组成驱动杆部件钩爪部件耐压壳部件磁轭部件棒位指示部件控制棒组件及控制棒驱动机构控制棒驱动机构控制棒组件控制棒压力容器PressureVessel用于放置堆芯及堆内构件防止放射性物质外逸的承压设备其寿命为核电站的寿命堆内构件堆芯吊兰上栅格板下栅格板堆芯支撑部件上封头下封头压力容器控制棒驱动机构围板作用

5、：定位、分隔流体；上部组件（压紧组件）；下部组件（吊篮组件）压水堆内冷却剂流动路线下降段：吊篮和压力容器之间形成环形腔.入口管嘴下降段下腔室堆芯上栅格板上腔室出口管嘴三、一回路主系统与设备（1）反应堆冷却剂系统反应堆冷却剂系统即主系统，是核电厂最重要最基本的系统。核裂变能量的导出、交换和转化在该系统内发生，该系统功能的正常发挥，具有重大的经济意义；该系统基本部分均要承受高压，构成了所谓“压力边界”，是核电厂的三道“安全屏障”之一，维护了核电厂的安全，避免放射性物质向环境的释放。系统流程图化容系统余热排出系统设备冷却水系统应急堆芯

6、冷却系统蒸汽发生器辅助给水系统系统布置反应堆冷却剂系统所有设备、阀门及管道，全部装在安全壳内。反应堆安放在安全壳中央并稍偏离中心，以避开装卸料机构的起吊死区。反应堆冷却剂系统设备和管道的布置以反应堆压力容器为中心，力求紧凑、简单对称。蒸汽发生器的位置高于反应堆压力容器管嘴所在的平面，以便使系统具有足够的自然循环能力。为了防止管道破裂后由于流体喷射导致的管道甩击对周围设备的危害，对高能管道的可能断裂位置装有限制器，对设备、管道进行实体隔离。系统参数一回路压力目前一般取在14.715.7MPa之间，通常以稳压器内蒸汽压力为准；一回路冷却剂进出口温度一

7、般反应堆进口处温度为280300℃，出口的温度为310330℃。进出口的温升一般为3040℃；一回路冷却剂流量当单个环路的电功率为300MW时．可达1500024000t/h，用单位热功率所需要的流量来表示，一般为l0MW热功率160250t/h范围之间。（2）蒸汽发生器蒸汽发生器是核电厂中一、二回路的枢纽。它将反应堆产生的裂变热量通过冷却剂传递给二次侧工质，产生蒸汽，驱动汽轮机。蒸汽发生器传热管是一（放射性）、二次侧介质的隔离屏障。蒸汽发生器的管板和倒U形管是反应堆冷却剂压力边界的组成部分，属于第二道放射性防护屏障之一。其安全可靠十分重

8、要。蒸汽发生器分类蒸汽发生器可按工质流动方式、传热管形式、设备安装方式以及结构特点等进行分类：按二回路工质在蒸汽发生器中的