核电站反应堆冷却剂系统_讲义.doc

核电站反应堆冷却剂系统核电站核电站反应堆冷却剂系统讲义反应堆冷却剂系统讲义- 2 -本讲义是针对一回路及相关辅助系统的学习所包含的内容主要分三个方 面：一回路主回路系统（RCP） ，一回路辅助系统（RCV、REA 、RRA、PTR） ， 核安全系统（RIS、EAS、ASG）等故我们的学习应该从这三方面入手分系统 的掌握本教材在详细介绍 OJT206 所涉及的系统的基础上结合现场有关操作使大家对 OJT206 的知识有一个全面的了解第一章、反应堆冷却剂系统（第一章、反应堆冷却剂系统（RCPRCP））反应堆冷却剂系统是核电站的重要关键系统它集中了核岛部分除堆本体外对安全运 行至关紧要的主要设备反应堆冷却剂系统与压力壳一起组成一回路压力边界，成为防止 放射性物质外泄的第二道安全屏障核电站通常把核反应堆、反应堆冷却剂系统及相关辅 助系统合称为核蒸汽供应系统大亚湾压水堆电站一回路冷却剂系统由对称并联到压力壳 进出口接管上的三条密封环路构成每条环路由一台冷却剂主泵、一台蒸汽发生器以及相 应的管道、阀门组成整个一回路共用一台稳压器以及与其相当的卸压箱反应堆冷却剂 系统的压力依靠稳压器的电加热元件和喷雾器自动调节保持稳定。

一、一、RCPRCP 系统的主要安全功能和要求系统的主要安全功能和要求 RCP 系统的主要功能是利用主泵驱使一回路冷却剂强迫循环流动，将堆芯核燃料裂变 产生的热量带出堆外，通过蒸汽发生器传给二回路给水产生蒸汽，冷却剂在导出堆芯热量 的过程中冷却堆芯，防止燃料元件棒烧毁压力壳内冷却剂还兼作堆芯核燃料裂变产生的 快中子的慢化剂和堆芯外围的中子反射层冷却剂水中溶有硼酸，因此堆内含硼冷却剂又 可作为中子吸收剂根据工况需要调节冷却剂中含硼浓度，可配合控制棒组件用以控制、 补偿堆芯反应性的变化系统内的稳压器用于控制一回路冷却剂系统压力，以防止堆芯产 生偏离泡核沸腾当一回路冷却剂系统压力过高时，稳压器安全阀则能实现超压保护当 发生作为第一道安全屏障的燃料元件棒包壳破损、烧毁事故时，RCP 系统的压力边界可作 为防止放射性物质泄漏的第二道安全屏障 为此，对 RCP 系统安全功能和设计的要求是：1．系统应提供足够的传递热量的能力，能将堆芯产生的热量带出并传给二回路介质2．在正常运行及预期瞬态工况下能对堆芯提供适当的冷却，并保证足够的烧毁余量， 防止发生燃料包壳损伤在事故工况下，为保证反应堆具有冷源，系统的布置要能够使冷 却剂淹没堆芯并形成充分的自然循环，以导出堆芯余热，避免燃料超过温度极限。

3．系统应做到冷却剂中含硼浓度均匀；能限制冷却剂温度变化的速率，以保证不出现 由这些因素而引起的反应性变化失控 4．RCP 压力边界应能适应与运行瞬态工况相应的温度、压力，并留有余度 5．任一冷却剂环路管道断裂，不会导致其他管道的损坏，并仍能确保堆芯的冷却 6．主泵应能提供足够的流量以满足热量转移和堆芯冷却要求系统和主泵在事故状 态下应具有足够的惯性流量；即使在一台主泵转子卡死时也不影响堆芯冷却 7．蒸汽发生器是系统中唯一与二回路存在交界面的设备，因此要求蒸汽发生器的管 子、管板的边界面尽可能避免将堆芯产生的放射性物质泄漏到二回路系统 8．应能对系统进行泄漏检测对预料的泄漏，如压力壳密封、主泵及某些阀杆的密 封，应通过引漏系统进行收集，防止一回路冷却剂释放到安全壳空间 9．稳压器应能维持系统正常运行压力，在电站负荷变化和冷却剂温度、体积变化时， 压力能被限制在规定的范围内在电站满功率下甩负荷而反应堆功率未能及时跟踪情况下， 反应堆与汽轮机功率失配而引起系统压力上升时，稳压器超压保护应能及时动作安全阀 的排放能力应能使压力波动限制在规定范围内 3 -10．全部 RCP 系统压力边界设备应按照相应安全一级的规范要求，在设计、选材、加 工组装、安装调试及运行中遵循最高的质量要求。

二、二、 RCPRCP 系统说明系统说明主系统描述大亚湾核电站压 水堆具有三条相同的 传热环路每条环路 设一台主泵、一台蒸 汽发生器运行时， 主泵强迫冷却剂在压 力壳及环路内循环流 动被堆芯加热的冷 却剂从压力壳出口接 管流出，进入蒸汽发 生器，将热量传递给 二回路介质，然后通 过主泵将冷却剂由压 力壳入口接管压入堆 芯，如此重复循环 位于压力壳出口和蒸 汽发生器入口之间的 管段称为环路热段， 主泵与压力壳入口 之间的管段为环路 冷段蒸汽发生器 与主泵间的管段为 过渡段RCP 系统 还包括一个稳压器 及其与之相关的卸 压箱和冷却剂压力 控制、超压保护设 备稳压器通过波 动管接到 1 号环路 的热段（图 2—1） 4 -三、三、 RCPRCP 系统运行工况系统运行工况 大亚湾核电站压水堆运行工况有冷停堆、中间停堆、热停堆、热备用和功率运行五种 其中冷停堆又可分为换料冷停堆、维修冷停堆和正常冷停堆三种；中间停堆可分为单相中 间停堆、两相中间停堆和正常中间停堆三种因此也可以认为其运行工况共有九种各种 运行工况分类主要受反应堆临界状态、RCP 系统运行方式、反应堆及一回路系统冷却剂温 度、压力等条件制约。

运行工况运行工况1、换料冷停堆换料冷停堆是指反应堆更换核燃料操作时的停堆运行方式，部分一回路压力边界维修 也可在此时进行此工况的反应堆处于次临界，停堆深度大于 5000 pcm，冷却剂硼浓度不 小于 2100 ppm，所有控制棒插入堆芯压力壳顶盖打开，堆内上部构件移出一回路冷却 剂压力为大气压，温度在 10～60 ℃之间设置温度低限是为了避免冷却剂内硼酸结晶；高 限是为了便于堆顶装卸料操作冷却剂温度控制及硼浓度均匀化由 RRA 系统进行（至少 投入一台泵和一台热交换器） ，PTR 系统作备用冷却剂化学和容积控制由 RCV、REA 及 PTR 系统完成换料水池水位高于压力壳法兰面 8.5 m，以保证换料过程有足够的生物屏 蔽已采取防硼酸稀释隔离措施停堆状态中子通量高报警系统投入，其报警定值为停堆 测量值的 2～3 倍 2、维修冷停堆维修冷停堆是指允许对一回路部分设备进行维修的停堆运行方式此工况一回路打开 （稳压器人孔打开作为标志） ，压力等于大气压冷却剂平均温度在 10～70 ℃之间回路 维修部分根据需要水被排空，但 RCP 系统水位不能低于保证 RRA 系统泵正常运行所要求 的低限值在接近低水位限值状态时，冷却剂最高温度被限制在 60 ℃。

其余要求条件与换 料冷停堆工况相同 3、正常冷停堆 此工况要求反应堆处于次临界状态，停堆深度大于 1000 pcm，除停堆棒组（S 棒组） 和温度棒组（R 棒组）外，其余控制棒组插入堆芯 5 步处RCP 系统封闭（稳压器人孔已 盖封，但排气疏水系统（RPE）可投用） ，压力在 30 bar（abs）以下冷却剂平均温度在 10～90 ℃之间一回路压力低于 5.5 bar（abs） ，则 S、R 棒组也需插入堆芯 5 步处，且要 求冷却剂硼浓度大于 2100 ppm这是因为压力低时，冷却剂对控制棒驱动机构的润滑不充 分，有可能会发生卡棒；2100 ppm 的硼浓度要求是为了保证有足够的停堆余度冷却剂平 均温度大于 70 ℃时必须有一台主泵运行，这是为了避免 70 ℃以上启动第一台主泵可能会 造成超压冷却剂温度控制及硼浓度均匀化由 RRA 系统进行，蒸汽发生器可投用系统 压力由 RCV 系统控制，由 RRA 系统安全阀提供超压保护，一组稳压器安全阀作备用 RCP 系统充水、补水、净化由 RCV、REA 及 RTR 系统进行 4、单相中间停堆单相中间停堆是指一回路充水排气后稳压器充满水（单相）的运行方式。

此工况要求 RCP 系统冷却剂温度控制在 90～180 ℃之间，压力控制在 24～30 bar（abs）之间，至少有 一台主泵投运RCP 系统由 RCV 和 REA 系统进行补水和净化其余要求条件与正常冷停 堆工况相同 5、 两相中间停堆两相中间停堆是指 RCP 系统的稳压器由单相向两相过渡，RCP 系统冷却剂压力由 RCV 系统控制向 RCP 系统压力调节系统控制过渡的过渡运行方式（或者向反方向过渡） 5 -此工况反应堆处于次临界，停堆深度大于 1000 pcm，除停堆棒组（S 棒组）和温度棒组 （R 棒组）外，其余控制棒组插入堆芯 5 步处RCP 系统压力在 24～30 bar（abs）之间， 冷却剂温度在 120～180 ℃之间120 ℃为在稳压器中建立汽腔的最低温度当稳压器汽腔 形成时，RCV 系统对冷却剂压力控制已变得困难，所以当较为稳定的稳压器汽腔形成后， 应尽快转入由稳压器控制系统压力稳压器水位由水位调节系统控制至少有一台主泵投 运，有二台蒸汽发生器可以投用RCV 和 REA 系统正常运行，运行的 RRA 系统准备退出 运行（或者相反，停运的 RRA 系统已准备好，即将投入运行） 。

在此工况下，如果三台主 泵均不能投运时，反应堆停堆深度必须大于 3200pcmRCP 系统冷却剂温度 180 ℃是 RRA 系统运行的最高温度极限 6、正常中间停堆当 RRA 系统与 RCP 系统完成隔离后，反应堆就由两相中间停堆进入到正常中间停堆 运行方式此工况反应堆处于次临界，停堆深度大于 1000 pcm，控制棒位置状态同上 RCP 系统压力由稳压器控制在 24～155 bar（abs）之间，冷却剂温度在 160～291.4 ℃之间 稳压器水位维持在零负荷整定值上冷却剂温度至少由 2 台蒸汽发生器控制，至少 2 台主 泵投运RCV、REA 系统和 S.G GCT 系统及 ARE 或 ASG 在运行中应急安全设施已准 备好 7、热停堆此工况反应堆处于次临界，要求停堆深度在 1000～1770 pcm 之间（相对应于冷却剂 硼浓度 690～0 ppm，大于 690 ppm 时，停堆深度在 1000pcm） ，除 S 棒组外，其余控制棒 组插入堆芯 5 步处RCP 系统压力由稳压器控制在 155 bar（abs） 冷却剂温度在 ～291.4 ℃，由蒸汽发生器 GCT 系统控制（排向大气或冷凝器） 。

稳压器水位维持在零负荷 整定值上至少有二台主泵二台蒸汽发生器运行，其中一组为 1 号环路蒸汽发生器给水 由 ASG 或 ARE 系统供给RCP 系统化容控制由 RCV 和 REA 系统进行在此工况下如果 三台主泵均不能投运或仅一台主泵运行超过 24 小时，则要求反应堆停堆深度大于 3200 pcm 或者使反应堆转入冷停堆运行方式 8、热备用此工况反应堆处于临界状态，堆功率≤2 %额定功率（主要受 ASG 供水限制） S 棒组 位于堆顶，R 棒组件位于调节带，G 棒组处于整定棒位上三个环路的主泵和蒸汽发生器 均投入运行其余运行条件要求同热停堆运行方式反应堆在计划降负荷后或在换料后的 物理试验期间，均要经过热备用状态 9、功率运行 此工况反应堆处于临界状态，堆功率在 2 %～100 %额定功率之间，控制棒位置同上 （其中堆功率在 2 %～15 %额定功率之间也可称为低功率运行工况） 此时 RCP 系统冷段 温度、热段温度、平均温度及蒸汽温度与负荷之间的关系如图 2—33稳压器维持 RCP 系 统压力 155 bar（abs） ，稳压器水位在 20.4 %～64.3 %（相应饱和温度 291.4～310 ℃）之间变化。

此时主给水系统（ARE）和主蒸汽系统（VVP）正常运行，蒸 汽旁路系统（GCT）处于备用RCP 系统三个环路同时运行 6 -九个标准运行工况的主要参数和条件列于表 2—6表表 2——6 标准运行工况标准运行工况序号运行方式次临界度控制棒位堆功率一回路平均均温度Tav一回路压力/bar(abs)稳压器状态温度控制压力控制主泵运 行 数1换料冷停堆≥5000 pcm所有棒在堆内源量程10℃≤Tav≤60℃大气压排空RRAPTR 备用/无2。