第四章 反应堆冷却剂系统和设备.ppt

宋长华 第四章 反应堆冷却剂系 统和设备 动力工程系 宋长华 主要内容 3-1 反应堆冷却剂系统 3-2 反应堆本体结构 ----------系统设备 3-3 反应堆冷却剂泵 3-4 蒸汽发生器 3-5 稳压器 3-1 反应堆冷却剂系统 一、系统的功能 反应堆冷却剂系统又称为一回路系统，其主要功能是： (1)在核电厂正常功率运行时将堆内产生的热量载出，并通过蒸汽发生器传给路工质，产生蒸汽，驱动汽轮发电机组发电。 (2)在停堆后的第一阶段，经蒸汽发生器带走堆内的衰变热。 (3)系统的压力边界构成防止裂变产物释放到环境中的一道屏障。 (4)反应堆冷却剂作为可溶化学毒物硼的裁体，并起慢化剂和反射层作用。 (5)系统的稳压器用来控制一回路的压力，防止堆内发生偏离泡核沸腾，同时对一路系统实行超压保护。 3-1 反应堆冷却剂系统 二、系统描述 系统组成：按照功能，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。反应堆冷却剂系统的流程图1 1、冷却系统 冷却系统由反应堆冷却剂泵、反应堆和蒸汽发生器及相应的管道组成。在正常功率运行时，反应维冷却剂泵使冷却剂强迫循环通过维芯，带走燃料元件产生的热量。图 3-1 反应堆冷却剂系统 2．压力调节系统 为了保证反应堆冷却剂系统具有好的冷却能力，应当将堆芯置于具有足够欠热度的冷却剂淹没之中。核电厂在负荷瞬变过程中，由于量测系统的热惯性和控制系统的滞后等原因，会造成一、二回路之间的功率失配，从而引起负荷瞬变过程中一回路冷却剂温度的升高或降低，造成一回路冷却剂体积膨胀或收缩。 水经波动管涌人或流出稳压器，引起一回路压力升高或降低。当压力升高至超过没定值时，压力控制系统调节喷淋阀．由冷管段引来的过冷水向稳压器汽空间喷淋降压；若压力低于设定值，压力控制系统启动加热器，使部分水蒸发，升高蒸汽压力。 3-1 反应堆冷却剂系统 3．超压保护系统 当一回路系统的压力超过限值时，装在稳压器顶部卸压管线上的安全阀开启，向卸压箱排放蒸汽，使稳压器压力下降，以维持整个一回路系统的完整性。 卸压系统主要由装在稳压器汽空间连管上的卸压阀或安全阀及其管道和卸压箱组成。 西屋公司设计的稳压器，上面装备有卸压阀和安全阀，卸压阀的开启整定值比安全阀的开启整定值低。若卸压阀开启后使超压瞬变过程得以缓解，安全阀则可免于开启，法国法马通公司设计的稳压器，只装备三只同一类型开启整定值不同的安全闽。 3-1 反应堆冷却剂系统 三、系统参数的选择： 环路数与环路容量： 核电厂的一回路系统由若干并联的环路组成。按照核电厂安全准则，单堆核电厂的环路数不小于2，但过多的环路数将增加设备投资，因此，目前核电厂中一般采用2—4条环路并联形式。每一条环路所对应的电功率最初为150 MW。 随着核电设备设计制造能力提高，近期的压水堆核电站，一条环路的电功率已达到300——600 MW，而且以每个环路300MW设计建造600MW、900MW、12000MW的大型核电站。近代典型压水堆核电站功率与一回路容量表 3-1 反应堆冷却剂系统 三、系统参数的选择 1、一回路压力 3-1 反应堆冷却剂系统 三、系统参数的选择 2、反应堆冷却剂出口温度 冷却剂出口温度越高，电厂热效率越高，但受下列因素限制： (1)燃料包壳温度限制。材料受抗高温腐蚀性能限制。 (2)传热温差的要求。冷却剂温度至少要比包壳温度低10℃——15℃，以保证正常的热交换。 (3)冷却剂过冷度要求。为保证流动的稳定性和有效传热，冷却剂应具有20℃左右的过冷度。 由此可见，对于一定的工作压力，反应堆冷却刑的堆出口温度变化余地很小。如大亚湾核电厂一回路压力为15.5MPa，其堆出口冷却剂平均温度为329．8℃。* 3-1 反应堆冷却剂系统 三、系统参数的选择 3．反应堆冷却剂的入口温度 反应堆冷却剂的出口温度一旦确定，对于一个确定热功率的反应堆，其人口温度与流量有单值关系。 入口温度越高，一回路冷却剂平均温度越高。从这方面来说，对提高热效率有利。但入口温度越高，冷却剂温升越小，所需冷却剂流量越大，这就增加了泵的输送功率，从而降低了电厂的净效率。选择冷却剂的入口温度时，应综合考虑它与流量各自带来的利弊以及其他一些因素后，选取最佳值。 3-1 反应堆冷却剂系统 三、系统参数的选择 4．冷却剂流量 综合上述分析，压水堆核电厂一回路参数范围是：工作压力15MPa左右，冷却剂在反应堆的进口温度取280℃——300℃，在反应堆的出口温度取310℃——330℃，进出口的温升为30℃——40℃。核电厂变工况时，反应堆冷却剂平均温度变化允许的最大温差为17℃——25℃。反应堆的设计温度为350℃。 一回路系统中冷却剂的流量较大，当单环路对应的电功率为300 Mw