AP1000PXS系统主要设备介绍教学幻灯片.pptx

非能动堆芯冷却系统（PXS）主要设备介绍概述概述 AP1000的非能动堆芯冷却系统(PXS)由一个非能动余热排出热交换器(PRHR HX)、两个堆芯补水箱(CMTs)、两个安注箱、和一个安全壳内置换料水箱(IRWST)组成PXS系统其他的设备包括安全壳内置换料水箱滤网、安全壳再循环管线、和一个装有能在事故后调整pH值化学物质的调整篮概述概述非能动余热排出热交换器PRHR HX 描述- U型管式热交换器- 数量：1个-管内径0.75英寸-竖直部分接近18英尺长-进/出口温度： 297.2C/ 92.8C- 入口（上端）连接至RCS热管段- 封头选用碳钢制造- 抗震I类、A级设备- 689根C形管- 55根，8%堵管裕量，- 位于IRWST内- 出口（下端）连接至SG冷端水室- 传热管由inconel690制成- RCS和IRWST的接触面衬有不锈钢衬里非能动余热排出热交换器非能动余热排出热交换器非能动余热排出热交换器PRHR HX 基本功能 PRHR HX通过自然循环从RCS系统移除足够的热量以减缓失去主给水或主给水管线破裂事故 如果在IRWST中产生的蒸汽能够回到IRWST中，则PRHR HX应该有能力一直将RCS中的堆芯衰变热带入到 IRWST中。

接近两个小时以后IRWST内的水达到了饱和点，IRWST中的水蒸发进入到安全壳大气中在这里蒸汽在被非能动安全壳冷却系统（PCS）冷却的安全壳壁面上凝结，然后被布置在操作平台上的回水槽收集，重新排入IRWST这个过程保证了PRHR HX的冷源非能动余热排出热交换器PRHR HX 基本功能 PRHR HX的运行和SG中可用存水一起保持RCS过冷，防止主给水丧失或主给水管线破裂时水从稳压器安全阀排放PRHR HX和IRWST被设计来使得蒸汽可以至少延迟1个小时释放到安全壳中 假定PCS将蒸汽在安全壳内凝结，重新回到IRWST内以维持IRWST的水位如果凝结水未能回到IRWST内，水位降低最终PRHR HX将裸露出来在回流槽是安全相关时一般不太可能发生然而如果这种情况发生，PRHR HX可以维持RCS温度等于或小于热备用温度72小时 安全停堆事件中，PRHR HX可在36小时内冷却RCS到420F，RCPs可运行或不运行非能动余热排出热交换器PRHR HX 运行 电厂正常运行在电厂正常运行期间，PRHR HX入口常开出口常关，PRHR HX充满反应堆冷却剂并保持RCS压力且和IRWST温度一样50F 到120F (10C 到49C)。

电厂停堆运行在电厂停堆或者跳堆时，如果正常热阱不可用，则自动启动启动PRHR HX，由存在热驱动压头提供自然循环动力 电厂事故运行电厂事故瞬态和其他瞬态，见表Table 6-4堆芯补水箱(CMT)CMT 描述- 抗震I类、A级设备- 数量：2个- 碳钢内衬不锈钢- 硼浓度：3400ppm-3700ppm- 总容积： 70.8米3- 正常运行时工作在RCS压力下15.41MPa（2235psig）堆芯补水箱(CMT)CMT补给水由CVS提供，补给管线位于水箱一侧（刚好在下封头上方）选择这种布置的原因是因为当CMT部分或全部充满热的、稀释的反应堆冷却剂时，它使CMT从注射运行状态中的恢复最优化堆芯补水箱(CMT)CMT 描述 CMTs位于安全壳内，在连接到反应堆容器的DVI管线上方（地面标高上方107英尺），接近热管底部标高 下封头有支柱支撑，便于在役检查时接近CMTs在地面标高处，设有1英尺高的圆环防止水溢出进入下面ACC或阀门隔间 堆芯补水箱位于安全壳内，二次屏蔽墙外这样布置便于维修和检查堆芯补水箱(CMT)CMT 连接及运行描述 各CMT通过出口管线连接到RCS，出口上设有常关隔离阀。

当收到安全触发信号时，这些阀调整CMT与RCS同步CMT出口管线连接到DVI管线上，CMT水注射时即经此路径 CMT补给水由CVS提供，补给管线位于水箱一侧（刚好在下封头上方）选择这种布置的原因是因为当CMT部分或全部充满热的、稀释的反应堆冷却剂时，它使CMT从注射运行状态中的恢复最优化这种情况下，反应堆冷却剂被来自于CVS的冷的硼化补给水所清除大部分CMT可望采用栓塞流方式清除此补给位置还可有效清除可能由开着的上部管线进入CMT的小流量内漏堆芯补水箱(CMT)CMT 运行描述 取样系统有两条取样管线，远程完成CMT中溶液周期性取样，以检查硼浓度一条取样管线位于上封头，靠近入口管线，另外一条位于下封头，靠近出口管线通常上部取样管线连接以调整，下部取样管线隔离这是因为任何泄露都经上部，所以上部样本应代表了水箱溶液的最小硼浓度由于水箱很大，具有上部/进口管线和下部/出口管线，所以设底部取样管线，可在万一有不确定情况时确定硼浓度 各CMT出口管线上设有流量调节孔板，可采用机械方式现场调节注射管线阻力CMT设计流量调节孔板用来实现相应电厂状态下所要求的流量CMT 流量取决于CMT极限流量、RCS温度和压力，确保CMT注射启动后或初始蒸汽凝结瞬态后最少有20分钟的注射时间。

对非LOCA事件，注射持续时间应当长得多堆芯补水箱(CMT)CMT 运行描述 CMT出口通常与RCS隔离，冷管段压力平衡管线常开，保持水箱压力在2235psig压力平衡管线设计保持充满热水，防止CMT注射启动时水锤现象的发生 各CMT入口管线设有入口扩散器，降低蒸汽进入CMT冷水的速度，因此使水锤现象发生的可能性降到最小，减小了CMT初始运行时的混合量扩散器是一直径8英寸的竖直管子，上有900个1/2英寸的洞 当冷管充满时，CMTs以水再循环模式运行，入口管线热水和CMT内冷水密度差提供驱动压头此运行模式在非LOCA事件时为RCS提供补给水和有效硼化 当冷管段被排空时，CMTs以蒸汽替代模式运行，冷管段内热蒸汽和CMT中冷水密度提供驱动压头LOCA事件时，此模式比水再循环模式提供了了更高的注射速度安注箱(ACC)安注箱（ACC）- 抗震I类、C级设备- 数量：2个- 碳钢内衬不锈钢- 硼浓度：2600ppm-2900ppm- 总容积：56.6米3- 水容积：48.1米3- 压缩氮气压力:4.39MPa-5.3MPa安注箱(ACC)安注箱(ACC)ACC 作用ACC设计用来在大LOCA事故时向堆芯提供高流量大体积硼水注射。

LOCA事故后RCS大部分水装量丧失，ACC高流量注射重新淹没堆芯，快速实现堆芯冷却ACC提供堆芯初始重新淹没，并继续注射2.6分钟（最大注射情况）ACC注射期间，燃料包壳温度急剧下降ACC在小LOCA事件或RCS自动卸压事故中为堆芯提供充分冷却大如DVI管线破口的小LOCA事件中，ACC帮助保持堆芯淹没设计瞬态见Table 6.4-4安注箱(ACC)ACC 接口 各ACC设有相关接口，可根据电厂正常运行状态的要求，远程调节ACC水位和硼浓度通过IRWST疏水或由CVS泵入硼水可调节ACC水位补水管线位于水箱靠近中间一侧，可有效补给清除可能经出口管线泄露进ACC的稀释水 取样系统远程提取ACC溶液周期性样本检查硼浓度取样管线位于下端底部，接近出口管线，这样布置可有效清除泄露流量；考虑到可能经底部出口管线的进入ACC泄露流量，这样布置还可提供代表水箱最低硼浓度的样本 各ACC设有管线连接至电厂气体系统，可根据电厂正常运行状态的要求远程控制其压力但ACC通常与氮气供应系统隔离ACC气室中气体由释放阀排出，保护ACC压力不超过设计值若有必要，可远程控制ACC向安全壳排放降低其压力安全壳内置换料水箱(IRWST)IRWST 描述- 抗震I类、C级设备- 数量：1个- 碳钢内衬不锈钢- 硼浓度：约2700ppm-安全壳正常温度和压力下，通常储存量563300加仑(2132.1m3)-名义水深28.8英尺-正常水深约28英尺安全壳内置换料水箱(IRWST)IRWST 描述内置换料水箱是作为安全壳内部一完整部分来建造的。

它是一大不锈钢衬里水箱，紧临安全壳一侧为钢结构外壁，其它面混凝土墙加固IRWST外壁与部分安全壳周线一致内壁形成与换料腔室、稳压器和西部环路隔间的边界IRWST位于安全壳操作平台下方，壁和顶板足够厚，可以使水箱免受飞射物袭击而损坏安全壳内置换料水箱(IRWST)IRWST水体积要求 正常换料淹没换料水池 对PRHR HX运行，HX传热管底部上至少必须有378000gal的水，把蒸汽向安全壳的排放延缓2小时，并在没有凝结水回流到IRWST情况下冷却堆芯72小时 对RCS卸压喷洒器运行，至少必须有18000gal的水淹没喷洒器分支 LOCA事故后淹没安全壳水位至DVI管线最高点之上，在表5-1所列相关情形下为RCS提供长期冷却安全壳内置换料水箱(IRWST)IRWST 的设计与布置要求 通风孔IRWST顶上靠近安全壳壁、紧临SG隔间一侧设有大量通风孔（参考文献12.2.21）通常情况下通风孔关闭，防止安全壳操作平台上的碎片掉落进入IRWST，并将水蒸汽保留在水箱内大部分通风孔设计用来把蒸汽从IRWST排放向安全壳严重事故时，如LOCA事件，通风孔两侧压力只要有一点差别就会开启，从而限制IRWST与安全壳内压差。

通风孔防止了IRWST的超压，为喷洒器释放的或PRHR HX运行时产生的蒸汽提供向安全壳大气的排放途径少数通风孔设计用来把蒸汽从安全壳排放向IRWST这种通风孔防止IRWST外部压力过高通风孔位置靠近安全壳，设有风罩可在严重事故时引导产生的氢排放出安全壳这些通风孔开启需要较高的压差，其它通风孔可先于其开启安全壳内置换料水箱(IRWST)IRWST 的设计与布置要求 回水槽安全壳操作平台标高设有一水槽，可在事故期间收集PCS凝结水，并使其回流至IRWST此安全相关功能防止PRHR HX运行期间安全壳淹没，延缓ADS启动后安全壳再循环水槽可收集220gpm的凝结水并将其输送至IRWST由于PRHR HX的运行，蒸汽从IRWST排放出来，当IRWST水位处于最低正常水位时，凝结水可排放向IRWST正常运行时收集到的凝结水被引至废液地坑，防止对IRWST产生有害化学影响向安全壳地坑的正常排放管线用于正常疏水，上设有失效关闭气动隔离阀，引导凝结水在事故期间回流至IRWST安全壳内置换料水箱(IRWST)IRWST 的设计与布置要求IRWST最小正常安全水位为热管段中线上30.54英尺上面定义的最小安全水位与溢出水位之间约有5inches的距离。

溢流必须被引导至换料水池低位疏水池5inches的距离是基于刚好在安全水位之上时发出低水位警报，在溢流水位之下时或水位测量错误时发出高水位警报IRWST壁高出溢出水位约1英尺，防止外部负荷过多加载在IRWST顶上安全壳内置换料水箱(IRWST)IRWST 的设计与布置要求IRWST顶上必须有通风孔，以便将蒸汽和水经IRWST顶排放向安全壳其总面积至少要有100 ft2通风孔应能通过足够的蒸汽和水，在ADS喷洒器运行期间防止IRWST的超压通常状态通风孔关闭，只要其两侧存在一点压差就开启（1psig）通风孔一旦开启则无需自动重新关闭和蒸汽一起排放向安全壳的水不会经通风孔回流到IRWST，防止干扰通风孔工作IRWST必须有通风孔允许蒸汽从安全壳进入IRWST，其总面积至少要有8ft2通风孔应能通过足够的空气和蒸汽，防止蒸汽管线破裂或LOCA时IRWST外部压力过高通常状态通风孔关闭，只要其两侧存在一点压差就开启（1psig）IRWST必须有溢流孔将水从IRWST一侧排放向换料水池这些溢流孔总面积至少要有22 ft2通常状态溢流孔关闭，只要其两侧存在一点压差就开启（1psig）溢流孔一旦开启则无需自动重新关闭。

安全壳内置换料水箱(IRWST)IRWST 的设计与布置要求IRWST顶上必须有通风孔，以便将蒸汽和水经IRWST顶排放向安全壳其总面积至少要有100 ft2通风孔应能。