ap1000非能动安全系统初步应用研究

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1、2006正国外核动力第l期AP1000非能动安全系统初步应用研究沈瑾，江光明，唐钢摘要：对于堆芯失去冷却能力和安全壳升温升压事故，AP1000非能动安全系统在设计上仅凭重力和气体压力等非能动源来实现缓解各种事故功能。本报告介绍了AP1000非能动安全系统各分系统和子系统的设计以及相关特点。在此基础上，对将AP1000非能动安全系统应用于环路式先进堆进行了初步探讨和研究。关键词：AP1000~非能动安全系统；环路式先进堆；应用研究1AP1000非能动安全系统设计AP1000非能动安全系统主要包括非能动堆芯冷却系统(PXS)和非能动安全壳冷却

2、系统(PCS)。具体组成为：针对堆芯冷却的非能动余热排出系统、堆芯补水箱系统、安注箱系统、自动泄压系统、安全壳内换料水贮存箱系统；以及针对安全壳冷却的非能动安全壳冷却系统。1．1非能动堆芯冷却系统AP1000非能动堆芯冷却系统为可能发生的事故提供堆芯应急冷却能力。系统主要包括：2个堆芯补水箱、2个安注箱、安全壳内换料水贮存箱、非能动余热排出热交换器、pH值调节器及相关的管道、阀门和仪表及其它相关设备。另外，自动泄压系统也提供重要的非能动堆芯余热排出功能。AP1000非能动安全系统各分系统的设计参数见表I。1．1．1非能动余热排出系统非能动

3、余热排出系统原理见图1。非能动余热排出系统(PRHR)为抗震l类安全相关系统，由一个PRHR热交换器和相关的阀门、管道和仪表组成。热交换器布置和浸污水坑没在安全壳内换料水贮存箱(IRWST)内，其压力为反应堆冷却剂系统(Rcs)稳压压力，换料水贮存箱内的水装量为器RCS的全部冷却剂装量；热交换器的人口通过一个三通连接到反应堆冷却剂系统的热段；在PRJqR热交换器到RCS冷段的出口管上装有两个并联、常闭的气动流量控制阀，该阀门可以在失去气压或接收到动作控制信号时图1非能动余热排出系统原理图打开；热交换器人口管有一台常开电动隔离阀，连接到PR

4、HR热交换器上部的管道联箱，热交换器布置的位置比RCS回路高，以便在主冷却剂泵失效时有一定的自然循环能力。换料水贮存箱的水槽环绕着表1AP1000非能动系统结构参数安全壳，其功能是收集安全壳的非能动余热排出热交换器数最l冷凝水，并在PRttR运行期间将型式垂直C型：管水返回到换料水贮存箱。在正常阶段设计运行条件下，气动阀PXS．Vl30A换热能力(BTU／h)2Ol×l0和PXS．VI30B都开启，水槽将多管侧壳侧流体反应堆冷却剂IRWS水余的冷凝水输送到液态放射性废没计流量(t／h)228无物系统(WLS)q~集坑中；当PRHR温度入口

5、(‘12)297249运行时，气动阀关闭以停止向废出121()928无物收集坑的输送。此时，水将返设计压力(MPa)17l无回到换料水贮存箱，使PRItR交没汁温度(℃)3433无换器维持在充水状态。材料690合金无AP1000设计等级A无1．1_2堆芯补水箱子系统堆堆芯朴水箱芯补水箱子系统功能为：当冷却数鲑2剂装量丧失时将水注入RCS，而型式垂直，圆筒形．半球形顶盖RCS中的蒸汽(如果冷段产生空容积(m)7075泡)或水(如果冷段是液体的)则流设计力(MPa)I71入堆芯补水箱以取代冷的注入设计温度(℃)343材料碳钢，不锈钢外壳水。非

6、能动堆芯冷却系统简图(见AP1000设计等级A图2)描述了堆芯补水箱子系统。安注箱堆芯补水箱子系统仅有的控数量2制部件是并联气动阀I'-](AOVs)：型式球形V014A(B)和V015A(B)，布置于堆容积(m)566设计雎力(MPa)55l6芯补水箱的两条流出管道上；这设计温度(℃)l489些气动阀在正常运行时关闭，事材料碳钢，不锈钢外壳故情况下打开。另外，堆芯补水AP1000醍计等级C箱每条出口管道．卜还布置有止回安全壳内换料水贮存箱阀V016A(B)和V017A(B)；这些数量1硎式与安全壳内部结构安装成一体阀门正常时处于开启状态

7、。堆芯最小水容积(／m)73900／209l37补水箱每条出口管道上还布置有设计压力(psi／MPa)5／00344手控阀：V013A(B)，正常时被锁设计温度(。F／1)l5O，656定在开启状态，并在主控室有限材料湿表面为，锈钢位开关报警信号。堆芯补水箱每AP1000设计等级C条入口管道上有一台电动阀(MOV)：V002A(B)正常运行时处于开启状态正常条件下堆芯补水箱充满冷的含硼水，压力为一回路系统压力。水箱底部有流出管道连接到压力容器?每条流出管道卜有两台并联、常闭的隔离阀(事故下开启)，从反应堆冷却剂系统到堆芯补水箱顶部的流道在

8、正常情况下处于开通状态。接到堆芯补水箱投入信号后，两台气动阀开启使堆芯补水箱与RCS连通。根据RCS的状态，堆芯补水箱内的含硼水有两种注入模式：(1E失水事故下，冷段处于充满水的状态，堆芯补水