反应堆主冷却剂泵
核电站中的冷却剂循环系统
核电站中的冷却剂循环系统
核电站是一种利用核能来产生电能的重要设施,而冷却剂循环系统
是核电站中至关重要的组成部分。它的主要功能是将核反应堆中产生
的热量带走,并保持反应堆和其他设备的恒定温度,以确保核反应的
稳定运行。本文将详细介绍核电站中的冷却剂循环系统。
一、冷却剂的选用
核电站中使用的冷却剂必须具备良好的导热性能、较高的沸点和蒸
发潜热,并且要具备较低的腐蚀性。通常情况下,水和重水是最常用
的冷却剂。水在核反应过程中的吸热能力强,但其腐蚀性较大,因此
需要进行特殊处理。重水则无此腐蚀问题,但成本较高。
二、冷却剂循环系统的结构和原理
核电站中的冷却剂循环系统由主要循环系统和辅助循环系统组成。
主要循环系统主要包括核反应堆、蒸汽发生器、冷凝器和泵等设备。
核反应堆产生的热量通过冷却剂传输到蒸汽发生器,在此过程中冷却
剂发生相变产生蒸汽。蒸汽经过冷凝器冷却后,又重新变为冷却剂,
由泵再次输送到核反应堆中,循环往复。
辅助循环系统主要包括冷却剂过滤器、压力控制器、水处理设备等。这些设备的主要作用是保持冷却剂的纯度、控制系统的压力以及处理
冷却剂中的杂质。
三、冷却剂循环系统的工作原理
核电站中的冷却剂循环系统的工作可以分为两个主要阶段,即正常
运行阶段和事故处理阶段。
在正常运行阶段,冷却剂循环系统通过各个设备的协调工作,将核
反应堆中产生的热量带走,保持核反应堆的恒定温度。冷却剂在循环
过程中需经过一系列处理来保持其状态良好,如控制压力、温度和流
量等。
而在事故处理阶段,冷却剂循环系统则需要应对各种意外情况,如
突发的冷却剂泄漏或压力异常等。此时,系统会根据事故情况采取相
核反应堆冷却剂主循环泵常见故障分析
设计参数
寿命 | a 压力/ a MP 温度, ℃ 流量/m/) (3 h 扬 程, m 最小转动惯量/gm k・
表 1 主 泵 机 组 主 百度文库参 数
数值
6 0 1.3 71 3 33 4. 18 6 78 11 l- 3 91 3
设计参数
同步转速/d i ( mn) 额定功率/W k 绝缘等级 机组 全高/ m 机组全重/g k 机组抗超速/ %
振, 即亚谐波共振 , 并存 在同频或倍频振动 ; 由于松动情况下非
油膜振荡
在滑动轴承作强制润滑的旋转体 中产生 ,
振动频率约为旋转频率的 1 倍 / 2
发生在水泵 、 风机的压力发生机构和叶轮
线性 的存在 , 当转速变化时 , 振动会突然增大或减小 ; 频域特征 表现出具有一定 的低频分量 , 低频带宽且 多集 中于 l , 2工频前 , 伴有工频分量和高次谐波 。
出水 口
轴 封水接 管
摹 庭法 兰
热屏 冷 却水接 管
泵壳 叶轮
全部部件 , 包括电机转子和定子绕组 ( 均外包屏蔽 套 ) 都浸 在一
回路水 中。 在电机上下两侧各有一重金 属飞轮组 件来 提高转动 惯量 , 在堆 芯满功率 下 4台主泵 失电惰转 时 , 流量衰 减 曲线 满
核反应堆冷却剂 主循环泵 常见故 障分析
PWR冷却剂主循环泵的技术经历和发展--3
20| Pump Engineer Magazine | April 2010
时,大水池中的水开始流入堆芯, 故又称之为重力驱动堆芯冷却系统 (Gravity-Driven Core Coolinf System, GDCCS)。SBWR的系统中,有三个 各自独立的GDCCS,能确保在所有的 LOCA工况下,堆芯始终被水覆盖。 PWR系统压力为15MPa等级,快速泄 压隔离阀的性能和可靠性成为了一个 重要的课题。AP600采用非能动安全系 统,优化和简化了系统,减少了设备。 图5表示AP600反应堆冷却系统,图6表 示AP600的屏蔽电机式主泵。AP1000 是AP600设计发展和完善而来,仍旧是 2环路4台主泵的系统,单环路功率由 300MW提升到500MW等级。至关重要 的非能动安全系统也必须相应地增加容 量或者独立系统的数量。
轴振测量探头 No.3密封 No.2密封 No.1密封
图1 MHI改进的No.2和No.3密封 常用型密封
图3 MHI改进的水润滑轴承 新密封
No.1密封 (常规设计)
No.1密封 (大截面环)
主轴
图2 MHI改进的No.1密封
与创新 MHI通过续签技术协议一直保持着
与西屋公司EMD的技术转让关系,在 1970年代,引进技术的同时也启动了自 主的试验研究发展计划。高砂制作所在 主泵上的改进是分阶段逐步实施的,主 要有以下项目:
华龙一号反应堆冷却剂系统(RCS)差异分析
华龙一号反应堆冷却剂系统(RCS)差异分析
华龙一号反应堆是中国自主研发的第三代压水堆核电技术,采用了先进的冷却剂系统。反应堆冷却剂系统(Reactor Coolant System, RCS)是维持反应堆正常工作的关键部分,通过循环和冷却剂的交换,将核燃料的热量转移到冷却剂中,再传递给蒸汽,以产生蒸汽驱
动主发电机。华龙一号的RCS与传统的反应堆冷却剂系统有一些差异,下面将进行详细的
分析。
华龙一号的RCS采用了先进的强化循环能力设计。该设计增加了循环泵的数量和功率,提高了冷却剂的流速和循环效率。相较于传统的压水堆,这一设计能够提高冷却剂系统的
冷却能力和热功率密度,使得整个系统能够更加高效地工作。
华龙一号的RCS还采用了先进的防震设计。这一设计主要包括增加了反应堆堆芯的抗
震结构、优化了循环泵的支撑结构和防震装置等。通过这些措施,可以有效地减少反应堆
在地震等外界影响下的振动和位移,从而保证了核设施的安全运行。
华龙一号的RCS还引入了先进的事故抑制系统。该系统主要包括快速关闭装置、紧急
注水装置等。当发生异常情况时,这些系统能够迅速采取相应的措施,将核燃料的温度和
压力控制在安全范围内,避免事故的发生。
华龙一号的RCS还引入了现代化的数字化控制系统。该系统能够实时监测和控制冷却
剂的温度、压力和流速等参数,从而及时发现和处理系统中的问题,保证整个系统的正常
运行。
华龙一号反应堆冷却剂系统与传统的反应堆冷却剂系统相比具有一系列的差异。通过
强化循环能力设计、防震设计、事故抑制系统和数字化控制系统等创新措施,华龙一号的RCS在安全性、高效性和可靠性等方面都具备了很大的优势,为中国核电事业的发展做出
核反应堆的冷却系统
核反应堆的冷却系统
核反应堆是一种利用核裂变或核聚变反应产生能量的装置,它在
能源领域具有重要的地位。然而,核反应堆在运行过程中会产生大量
的热量,如果不及时冷却,就会导致反应堆过热,甚至发生严重事故。因此,核反应堆的冷却系统是确保核反应堆安全运行的关键。
一、冷却系统的作用
核反应堆的冷却系统主要有两个作用:一是将反应堆中产生的热量带走,保持反应堆的温度在安全范围内;二是控制反应堆的功率,确保
反应堆的稳定运行。
二、冷却系统的组成
核反应堆的冷却系统由多个部分组成,包括冷却剂、冷却剂循环系统、冷却剂泵和冷却剂换热器等。
1. 冷却剂
冷却剂是核反应堆冷却系统中的重要组成部分,它负责将反应堆中产
生的热量带走。常用的冷却剂有水、氦气和钠等。不同的冷却剂具有
不同的特点和适用范围,选择合适的冷却剂对于核反应堆的安全运行
至关重要。
2. 冷却剂循环系统
冷却剂循环系统是核反应堆冷却系统的核心部分,它负责将冷却剂从
反应堆中带走,经过换热器冷却后再回到反应堆中。冷却剂循环系统
通常包括冷却剂循环管道、冷却剂泵和冷却剂换热器等设备。
3. 冷却剂泵
冷却剂泵是核反应堆冷却系统中的关键设备,它负责将冷却剂从反应
堆中抽出,并通过冷却剂循环管道送往换热器。冷却剂泵通常采用离
心泵或容积泵,具有较高的流量和压力。
4. 冷却剂换热器
冷却剂换热器是核反应堆冷却系统中的重要设备,它负责将从反应堆
中抽出的热冷却剂与冷却介质进行换热,将热量传递给冷却介质,使
冷却介质升温。常见的冷却剂换热器有壳管式换热器和板式换热器等。
三、冷却系统的工作原理
核反应堆的冷却系统通过循环冷却剂来实现对反应堆的冷却。具体工
AP1000三代核电反应堆冷却剂泵屏蔽电机的技术特点
AP1000三代核电反应堆冷却剂泵屏蔽电机的技术特
点
本反应堆冷却剂系统是借鉴了国外的先进技术设计而成的,其设计理念包括两个并联环路,每个环路上都包括两个冷段主管道、一个蒸汽发生器以及一条热段主管道构成,并且还有两台主泵,其以并联的方式存在,在热管段也有一台稳压器。该蒸汽发生器是呈倒U状的。
1 该屏蔽电机的优势
APl000反应堆冷却剂泵(以下简称主泵)是一种单级、单吸、无轴封、高转动陨量、立式离心屏蔽电泵,用于输送高温、高压反应堆冷却剂。泵由泵壳、叶轮和导叶组成,泵吸入口竖直向下,吸入管直接与蒸发器下封头焊接;排出口为水平切线方向.吐出管与系统主管道焊接。图1为主泵结构示意图。APl000主泵由泵和屏蔽电机两部分组成.电机置于泉下部。泵的叶轮直接装于电机转子轴仲端,即与电机同轴。泵壳与电机壳体采用特殊的机械密封结构用主螺栓连接组成一密封的整体.构成反应堆冷却剂压力边界,整个机组没有外露的旋转都分。为使电机推力轴承承受一个适当的载荷。叶轮在设计时进行特殊考虑,使其在运行时产生一个向上的轴向力以平衡转子自重。
该屏蔽电机优势是非常明显的,其结构紧凑,并且在运行过程中不会产生泄露,所以具有较高的安全性,设备的结构情况见图2。虽然这种设备具有较高的成本,但是该设备在运行过程中比较稳定可靠,不需要进行太多的维护工作,所以综合看来效益还是比较可观的,现在不仅在核电站有所应用,很多核动力潜艇也开始应用这种屏蔽电机。这种AP1000屏蔽电机在保留了自身的优势同时,也进行了一些改进,弥补了其中的一些缺陷。
反应堆冷却剂泵)
8
湿定子泵(图3.16)。 不用屏蔽套,定子绕 组也是湿的,采用特 制的绝缘导线 制成,水在电动机绕 组间循环以加强冷 却,泵的外壳与堆压 力容器壁焊在一起。 日本ABWR采用此种 泵。
9
3 轴封泵
优点: • 采用常规的鼠笼式感应电机,成本降低,效 率提高,比屏蔽泵效率高10%—20%; • 电机部分可以装一只很重的飞轮,提高了泵 的惰转性能,从而提高了全厂断电事故时反 应堆的安全性; • 轴密封技术同样可以严格控制泄漏量; • 维修方便,轴密封结构的更换仅需10个小时 左右。
(1)轴承 两个径向轴承和一个止推轴承。转子下端的径 向轴承浸在下油池中。转子上部的是径向轴承和适 于上下止推的双向金斯泊里型止推轴承的组合体, 放在上油池中,在泵工作时是自润滑的。止推轴盘 上有槽道,离心作用使油循环到外部油冷却器,再 由设冷水冷却。设置了一个泵启动时使用的止推轴 承油提升系统,以减小启动电流和防止轴承损坏。 小型高压油泵(顶轴油泵),在泵启/停前提升轴 瓦。 21
1 反应堆冷却剂泵概述
反应堆冷却剂泵(主泵)(Reactor coolant pump)的功能是为反应堆冷却剂提供驱动 压头,保证足够的强迫循环流量通过堆 芯,把反应堆产生的热量送至蒸汽发生 器,产生推动汽轮机做功的蒸汽。
1 反应堆冷却剂泵概述
基本要求: • 长期无人维护下安全可靠地工作; • 冷却剂泄漏尽可能少; • 能提供足够大的转动惯量; • 过流部件表面材料耐高温耐硼酸水腐蚀; • 便于维修。
核电站通用机械与设备第七章反应堆主泵
7/28
7.3 轴封泵
8/28
7.3 轴封泵
1. 水力机械
泵壳
入口和出口接管
叶轮
法兰
吸入导流管和扩压器 泵轴
扩压器由不锈钢铸造而 成,它有12个导叶,位于叶 轮外侧。扩压器的作用是降 低在扩压叶片之间的延伸流 道中的流体流速,把流体的 速度头转换成静压头。扩压 器末端与泵壳焊在一起、
11/28
7.3.1 水力机械
泵轴承 泵的径向轴承为泵轴提
供径向支撑和对中它由斯太 立合金堆焊的不锈钢轴颈和 石墨构成的套筒组成,用水 润滑和冷却。使通过轴承的 水保持低温是重要的,因为 高温会破坏石墨并使轴承损 坏。所用轴承冷却水是化容 系统的轴封注入水的一部分。
保证第一道轴封的分离,由于第一道轴封是可控泄漏流体动力型轴封, 只有一回路压力大于2.3MPa时,它才能被“抬起”,冷却剂泵才能运转, 对应的第一道轴封的内压差Δ =7.9MPa,相应的轴封泄漏流量应大于 50l/h。
对第一道轴封,由于低压和过低的泄漏量不能保证泵轴承的正常润滑, 因此必须打开第一道轴封的旁路管线,只要第一道轴封泄漏量低于 180l/h,旁路管线就一直开着。
华龙一号反应堆冷却剂系统(RCS)差异分析
华龙一号反应堆冷却剂系统(RCS)差异分析
华龙一号反应堆冷却剂系统(RCS)是一种先进的核能反应堆系统,具有许多优势和特点。下面是华龙一号反应堆冷却剂系统与其他传统反应堆冷却剂系统的差异分析。
华龙一号反应堆采用了先进的固定堆芯设计,与传统的循环流化床反应堆相比,具有
更高的安全性和稳定性。固定堆芯设计能够减少冷却剂泵设备,从而减少了冷却剂循环系
统的复杂性和故障率。
华龙一号反应堆采用了高温高压直接循环冷却剂,与传统的间接循环冷却剂系统相比,具有更高的热效率和传热效果。高温高压直接循环冷却剂可以将燃料棒的热量直接传递给
液体冷却剂,而不需要通过热交换器来间接传递热量,从而提高了热效率。
华龙一号反应堆采用了先进的闭式循环系统,与传统的开放循环系统相比,具有更高
的安全性和环境友好性。闭式循环系统能够避免液体冷却剂与外界环境接触,从而减少了
放射性物质的扩散风险,保护了环境和人类的健康安全。
华龙一号反应堆冷却剂系统还具有自动控制系统和安全控制系统等先进设备和技术。
自动控制系统可以对冷却剂循环、压力和温度等参数进行准确监测和控制,保证反应堆的
正常运行。安全控制系统则可以及时响应异常情况,采取相应措施,保证核能反应堆的安
全性。
华龙一号反应堆冷却剂系统与传统反应堆冷却剂系统相比具有许多优势和差异。它采
用了固定堆芯设计、高温高压直接循环冷却剂、闭式循环系统以及先进的自动控制和安全
控制系统等先进技术,提高了反应堆的安全性、热效率和环境友好性。
核主泵概述
特点:输送高温、高压、带强放射性 的水 要求:排量大、扬程低、中等比转数 核动力舰船用主泵的排量>900t/h 核电站用主泵的排量: 24000 t/h 主泵扬程: 30~120 m 安全可靠性 便于维修、辅助系统简单 足够的转动惯量 泄漏应尽量少 图2-3 泵壳可承受较高压力 的反应堆冷却剂泵
wenku.baidu.com
沸水反应堆冷却剂泵
第一节 反应堆冷却剂泵概述
反应堆冷却剂泵—主泵
主泵的功能:使冷却剂循环,带走核反
应产生的热量 主泵的结构形式取决于:装置线图、反 应堆类型、工质的物性参数等 根据反应堆类型,主泵分为:压水堆冷 却剂泵、沸水堆冷却剂泵、液态金属冷 却剂泵、重水堆冷却剂泵等
压水堆及重水堆冷却剂泵
图2-1 增压水反应堆冷却剂泵 图2-2 直联式反应堆冷却剂泵
之一
图2-4 沸水反应堆冷却剂泵 (驱动水泵)
之二
图2-5 沸水反应堆 带轴封的插入式泵
图2-6 沸水反应堆 带湿式转子电机的插入式泵
液态金属冷却反应堆冷却剂泵
图2-7 液态金属冷却反应堆冷却剂泵
• 由密封形式,主泵分为屏蔽泵、轴
封泵
屏蔽泵:零泄漏,但成本高,效率低
轴封泵:初始投资低、易制造、效率高、
易维修(多用于核电站)
日本“陆奥”号核商船的主冷却剂泵-屏蔽 泵
核反应堆冷却剂循环泵安装与维护中的常见问题分析
核反应堆冷却剂循环泵安装与维护中的常见问题分析摘要:长期以来,核电以安全、高效、节能、环保等优势受到了各国青睐。反应堆冷却剂循环泵作为核岛内唯一的高速旋转机械,它的可靠运行,将直接影响反应堆的安全正常工作。本文通过分析核反应堆冷却剂循环泵的基本特点,针对安装与维护中的常见问题进行分析并提出几点处理建议。
关键词:核反应堆冷却剂循环泵维护故障处理
一、核反应堆冷却剂循环泵的基本特点
反应堆发展到今天已经是第三代,其中第一代核电站主要是早期的原型堆电站,即二十世纪五、六十年代开发的轻水堆核电站,著名的有美国的希平港压水堆、德累斯顿沸水堆和英国的镁诺克斯石墨气冷堆等。
第三代反应堆的由来要追溯到上世纪的三里岛核事故和切尔诺贝利核事故,为了提高反应堆的安全性,美国于上世纪90年代提出了第三代核电站的概念。
第三代反应堆(即先进的轻水堆)具有模块化、简易化设计的特点,并使用了安全性能更高的非能动安全系统,即利用物质的重力、密度和对流等自然力势差,来减少部分动力设备。这样增强了核电站的安全和运转性能,减少了基础建设的成本,使核电具有更大的经济优势。
目前,全球处于商业运行的第三代反应堆主要有:美国西屋的ap600及其升级型apl000、欧洲压水堆epr、先进的沸水堆abwr和
系统80+等。
核反应堆冷却剂循环泵是核岛的心脏,又称主泵,安全级别是质保一级。主要用途就是给反应堆供给冷却剂,实现冷却剂在一回路系统内的循环,以便将反应堆的热量带至蒸汽发生器加热二回路热工质。主泵输送的是高温、高压、高辐射的流体,泵若频繁地停机将会给电厂造成巨大经济损失,故在结构上除保证耐高温高压、防辐射要求外,还需满足以下几点基本要求:
核电厂系统与设备-3.3 反应堆冷却剂泵
《核电厂系统与设备》
序号
教学内容
1 第1章 绪论 2 第2章 压水堆核电厂 3 第3章 反应堆冷却剂系统和设备 4 第4章 核岛主要辅助系统 5 第5章 专设安全设施 6 第6章 核电厂热力学 7 第7章 核汽轮发电机组 8 第8章 核电厂二回路热力系统
共32学时
总学时
2 4 6 4 4 2 4 2
(B)1 号密封
(可)受控泄漏式动态液膜密封
压力1
静环
压力2
点击此处观看“反应堆冷却剂泵工作原理”
3.3 反应堆冷却剂泵
3.3.1 概述 (3) 分类
A 全密封(屏蔽电机)泵 B 轴封泵
http://www.snptc.com.cn/en/index.php? optionid=922&auto_id=15940
http://www.world-nuclear-news.org/NNAP1000_pumps_China-bound_again1508137.html
A 全密封(屏蔽电机)泵 B 轴封泵
http://nucpros.com/content/harmar-company-pumped-about-ap1000-role
3.3 反应堆冷却剂泵
3.3.1 概述 (3Fra Baidu bibliotek 分类
A 全密封(屏蔽电机)泵 B 轴封泵
核电厂常用叶片式泵解读
主泵惰转时间特性
防逆转装置
如果一台反应堆冷却剂泵停运,而 其他环路上的泵还在运行着,停运 的环路上冷却剂将发生逆向流动。 逆向流量于堆芯冷却无益。逆流还 会使停运的泵反转,这时若启动该 泵,就会产生过大启动电流,可能 导致电机过热或引起其他损坏。
防逆转装置
轴 封 组 件
轴密封装置
轴封组件位于泵水力机械部分和电 机之间,它通常由自下而上串联的 三级密封组成。旋转的泵轴与泵壳 间的高压密封装置是主泵的关键部 件,轴封泵的特点主要表现在轴密 封结构上。
核岛用主泵国内外情况
轴封式核岛用主泵,国内尚在试制 阶段,没有公布技术资料。国外主 要生产厂家也处于激烈竞争之中, 美国西屋公司为了保持领先地位, 总在不断更新主泵结构。
核岛用主泵组成
由电动机、飞轮、刚性联轴器、轴 密封组件、止推轴承和径向轴承、 热屏障、导叶、泵壳、叶轮、泵轴 以及连接法兰等部件组成。也可以 按照专业特性分为水力机械部分、 电机部分和轴封组件。
1号密封
由于通过1号密封的泄漏量是预先 确定的并受到控制,此种密封又称 为“受控泄漏”密封。控制方法是 保证静环与动环之间的间隙始终维 持一个定值。这是通过利用静环的 力的平衡来实现的。
1号密封
动环与轴连在一起转动,静环不能转 动,但可以上下移动。动环与静环间 的环状间隙是两段锥度不同的锥面, 泄漏由外侧流向内侧。正常运行时, 静环受到F1和F2两个力的作用,向下 的作用力F2等于静环的上表面积与密 封两侧的压差的乘积 ,向上的作用力 F1不仅取决于静环下表面积,而且与 两环之间间隙大小有关 。
核反应堆冷却剂循环泵的现状及发展
核反应堆冷却剂循环泵的现状及发展
摘要:核反应堆冷却剂泵是压水堆核电蒸汽提供系统中唯一的转动设备——主泵,其技术含量大,现如今全世界可以生产主泵国家很少,技术性路径清晰,文章介绍了主泵的发展历程,技术性路径及其现阶段三代核电主泵工艺。
关键词:核电厂;主泵;发展历程;技术性途径
主泵作为核电站一回路唯一旋转的主要设备,用于推动核反应堆冷却剂流带去堆芯热量,经燃气蒸汽锅炉运输至二回路,所形成蒸气推动汽轮机转动发电。为确保核电厂的正常运转,要求主泵不但要长期稳定地处在正常的运行状态;;而且还要可靠地达到各类安全事故条件下的具体工作规定。这说明主泵可靠性高低直接影响着核电站运作的安全性。核反应堆冷却剂主循环泵作为核反应堆核岛唯一旋转的设备及一回路压力界限,它和稳定安全运营针对制冷堆芯预防和核电站泄漏具备至关重要意义。但此类装备还需引入,中国如果能够自行设计并大批量化生产制造则彻底能使国内核主泵生产制造成本较低,更为重要这种核主泵需要量,绝大多数集中在2010年后。以优秀压水堆核主泵为对象进行设计,制造科研工作,为推进核反应堆核主泵加工工艺实用化,生产制造产业化奠定坚实基础。就核电设备生产制造来讲,在我国已基本具有万千瓦压水堆大部分风电设备生产加工,制造出来的水平,仅有核主泵和数字化仪控制系统极少数设备还需依靠进口。核主泵产业化牵制着核电装备实用化过程,都是制约核电厂产业化过程最终的障碍。
1核主泵的简述
核主泵作为核反应堆冷却剂系统中主要设备,其核心的作用是系统对注水环节中进行赶气和开堆以前进行循环系统增温。确保一回路冷却剂循环系统制冷堆芯的前提下保证正常运转。核主泵有别于普通泵的地方通常是注重压力界限完整及特殊工作状况易操作,并对稳定性及安全系数要求很高。
核电站原理 第三章 反应堆冷却剂系统和设备 泵 蒸发器 稳压器
一 号 轴 封 组 件
1号轴封构成密封系统中最重要的元件,它基本上是一种 全液膜密封。它由两个不锈钢覆盖氧化铝的环构成,下边 为动环,与轴联结在一起,随泵轴旋转:上边是静环,与 定子联结在一起不转动,但可以上下移动。两个环的端面 不接触,构成曲面型液膜密封件。 在正常运行时,在两环之间形成液膜,液膜是由密封两端 的压降产生的。动环和静环的两个端面在液膜两侧相对滑 动,不会产生磨损。泄漏是由外侧流向内侧,密封件处于 自动平衡状态,保持间隙为0.1mm左右。两端的压差为 15.5 Mpa.a,背压约为0.31 Mpa.a,通过密封水流量为680 l/h,入口温度为26.9~73.9℃ 。其泄漏量大部分返回RCV 系统。 为保证1号轴封的正常工作,在启动主泵时必须由RCV系 统供给轴封水,而且要求反应堆冷却剂系统压力不得低于 2.40Mpa.a,1号轴封上的差压足够(⊿P)1.9MPa),保 证抬起动环,使静环与动环之间的间隙进入可调节状态
课堂作业
1、稳压器的功能是什么?按结构和原理,稳 压器分为哪两类?目前采用的是哪种? 2、蒸汽发生器的作用是什么?压水堆核电站 主要采用的蒸汽发生器有哪三种? 3、反应堆冷却剂泵的作用是什么?对泵的主 要要求是什么?核电站中有哪两类泵? 4、反应堆冷却剂系统的主要参数是指哪些? 5、大亚湾核电厂一回路压力和堆出口冷却剂 平均温度为是多少?
热 屏
热屏装置的目的是在泵的上部和泵的下部之间 进行隔热。泵的上部为轴承和联轴器等,要求 保持在90℃ 左右;而泵的下部为高温高压的 冷却剂(正常运行时)。 这种冷却器是由不锈钢管组成的,设备冷却水 系统(RRI)的水在管内流动,进口温度35℃ , 流量为8.5~9.1m3/h。这样布置是为了使热屏 上方维持在72℃左右。 热屏上方有一后座密封,当拆下电动机时,泵 的转动部分暂放在这个后座密封上(这可使回 路保持充满水的状态)。
核反应堆的冷却系统与选材要求
核反应堆的冷却系统与选材要求
核反应堆是一种利用核裂变或核聚变反应产生能量的装置,它在
能源领域具有重要的地位。然而,核反应堆在运行过程中会产生大量
的热量,如果不能及时有效地冷却,就会导致反应堆温度过高,甚至
发生严重事故。因此,核反应堆的冷却系统是核能发电安全运行的关
键之一。本文将介绍核反应堆的冷却系统以及选材要求。
一、核反应堆的冷却系统
核反应堆的冷却系统主要由冷却剂、冷却剂循环系统和冷却剂传
热系统组成。
1. 冷却剂
冷却剂是核反应堆中用于吸收和带走燃料元件产生的热量的介质。常用的冷却剂有水、氦气和液态金属等。水是最常用的冷却剂,其具
有丰富的资源、良好的传热性能和较低的成本,但在高温和高压下易
发生腐蚀和水锤等问题。氦气是一种惰性气体,具有良好的热传导性
能和较高的工作温度,但成本较高。液态金属如钠和铅铋合金具有较
高的传热性能和较低的压降,但在操作过程中需要注意其氧化和腐蚀
问题。
2. 冷却剂循环系统
冷却剂循环系统是核反应堆中冷却剂流动的路径。它包括冷却剂泵、冷却剂管道和冷却剂循环装置等。冷却剂泵负责将冷却剂从低温
区抽出,经过核反应堆吸收热量后再送回高温区。冷却剂管道用于连
接冷却剂泵和核反应堆,保证冷却剂的流动。冷却剂循环装置则用于
控制冷却剂的流速和温度,确保核反应堆的稳定运行。
3. 冷却剂传热系统
冷却剂传热系统是核反应堆中冷却剂与燃料元件之间传递热量的
装置。它包括燃料元件、燃料包壳和燃料包壳与冷却剂之间的传热界面。燃料元件是核反应堆中产生热量的部分,通常由铀或钚等放射性
物质构成。燃料包壳则用于包裹燃料元件,保护其不受外界环境的影响。燃料包壳与冷却剂之间的传热界面则是冷却剂吸收燃料元件热量
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冷却剂泵
一概述
冷却剂泵的功能
反应堆冷却剂泵,简称主泵,其主要功能是使一回路冷却剂形成强迫循环,从而把反应堆中产生的热量传送至蒸汽发生器,以产生蒸汽,推动汽轮机做功。它是压水堆核电站的关键设备之一,也是反应堆冷却剂系统中唯一的回转机械设备。
冷却剂泵的基本要求
a.能够长期在无人维护条件下安全可靠的工作
b.便于维修,辅助系统简单
c.主泵转动组件能提供足够转动惯量,以便在全厂断电情况下,利用主泵惰性提供足够冷却剂流量,使反应堆堆芯得到适当的冷却
d.过流零部件表面采用奥氏体不锈钢,或者其它同等耐腐蚀材料
e.带放射性的冷却剂泄漏要尽量少
冷却剂泵的分类
a.密封泵,也称屏蔽泵或无填料泵,泵的叶轮和电机转子连成一体,并装在同一密封壳体内,消除了冷却剂外漏的可能性,密封性能非常好
b.立式单级离心泵,泵的电动机与水泵泵体分开组装,中间以短轴相接。能基本保证一回路与环境的密封,电动机顶部装有惯性飞轮,在电源失去情况下,可延长主泵的惰转时间
密封泵存在的问题
a.密封泵效率低,一般泵组效率只有50~70%
b.密封电动机大部分使用耐腐蚀材料制造,造价昂贵,难度较高
c.密封电机若设飞轮,液体的阻力将使泵机组效率降到不可接受的程度,因此密封泵无飞轮,转动惯量通常很小,为保障反应堆安全,必须对主泵供电的可靠性做更严格的要求
d.维修不方便
立式单级离心泵的优点
a.采用常规的鼠笼式感应电机,成本降低,效率提高,效率一般比密封泵高10~30%
b.电机部分装有很大的飞轮,大大提高了机组的惰转性能,提高了发生断电事故时堆芯的安全性
c.轴密封技术可以同样严格控制一回路冷却剂泄漏量,一般控制在200立方厘米/h
d.维修方便,轴封结构更换仅需十小时左右
二冷却剂泵的结构
冷却剂泵的结构组成
a.水力机械部件
b.轴密封部件
c.电动机驱动部件
1.水力机械部件
a.泵体
包括泵壳、导叶、进水导管、叶轮、泵轴承,形状近似圆球形,材料为不锈钢
b.热屏
安装在叶轮上方,阻止反应堆冷却剂的热量向泵上部传导,避免轴承以及水力机械部件的轴封受到损坏。由紧固法兰、防护套筒、蛇形管换热器及蛇形管进出口管嘴组成,蛇形管内流有35度的冷却用水,由设备冷却水系统(RRI)提供,使得热屏以上部件的温度工作在90度左右的环境中
c.泵轴承
位于热屏与轴封之间,为泵提供径向支承和对中。用水润滑轴承,浸没在水中
d.轴封水
来自化学和容积控制系统的高压冷水用作轴封、轴承润滑和冷却
2.轴密封部件
立式单级离心泵轴封结构的特点:
采用三道串联、可以控制泄漏的轴封,将一回路压力过渡到大气压,并且避免一回路冷却剂泄漏到外界环境中
a.第一道密封,是带有光滑表面可控泄漏流体动态性密封,由固定在轴上的旋转动环和不能转动的浮环组成,内表面覆盖氧化铝薄膜。正常工作时,来自化学与容积控制系统的水在两环之间形成极薄的水膜,达到密封的效果,轴封的前后压差约为15.4MPa,泄漏量为700 l/h
b.第二道密封
采用弹簧组压紧的表面摩擦型轴封,在旋转环上覆盖一层氧化铝,石墨通过弹簧压紧在氧化铝上,并与泵的静止部分连成一体,实现密封效果。作用是阻挡第一道轴封的泄漏,并且在第一道轴封发生事故时,能承受一回路压力,并保持一段时间,第二道轴封的前后压差约为0.35MPa,泄漏量为7.6 l/h
c.第三道轴封
采用弹簧组压紧的表面摩擦型轴封,其前后压差为0.02MPa,泄漏量为0.1 l/h
3.电动机驱动部件
a.两个径向轴承
径向固定电动机
b.止推轴承
正常运转时,流体作用在泵上的推动力大于泵的重力,轴承受到大约45t的力而向上贴紧在启动和停运时,流体作用在泵上的推动力小于泵的重力,轴承受到大约25t的力而向下贴紧
c.惰转飞轮
增加主泵的转动惯量,延长其惰转时间
d.电动机轴
把主泵与电动机连接起来
三冷却剂泵的特性参数
冷却剂泵的主要特性参数
a.流量Q
指泵在单位时间内所输送的液体体积流量
b.扬程H
扬程是泵所抽送的单位重量液体从泵进口处到出口处能量的增值,也就是一牛顿液体通过泵所获得的有效能量,即泵抽送液体的液柱高度。单位重量液体所具有的能量在水力学中称为水头,包括压力水头(即由静压力形成的水头)和速度水头(即由动压力形成的水头)
c.转速n
泵工作轮单位时间内的转数
d.功率P, Pef
泵功率指原动机输送给泵轴上的功率,又称轴功率,记为P;有效功率是根据泵的扬程流量计算的功率,即单位时间内泵对流经的液体所作的功,记为Pef
e.效率
有效功率与轴功率的比值,又称为泵的总效率
f.汽蚀余量
又称为泵的净吸入扬程,是用来判断水泵是否发生汽蚀的物理量。
汽蚀:由于流体动力作用,运动液体的局部压力降低到液体饱和温度下的饱和压力时,液体就开始气化形成汽泡,汽泡随液体到达静压超过饱和蒸汽压力的区域时,蒸汽突然凝结而使汽泡破裂,这种破裂会在很短时间内发生,周围的液体以极高的速度向汽泡原来所占的空间冲去,产生了强烈的高频水力冲击,从而使泵的构件受到严重损伤。这种液体气化、汽泡产生、蒸汽凝结、汽泡破裂的整个过程及其一系列现象,称为汽蚀
i.可用汽蚀余量:在冷却剂进入水泵前所剩余的并能有效的加以利用来防止汽蚀的这部分能
量,记做NPSHav
NPSHav=P/pg-Pv/pg+w*w/2g
其中,P为泵进口处绝对压力
Pv为液体相应温度下的饱和压力
w为泵进口截面上液体的平均速度
ii.必需汽蚀余量:它和泵本身的设计有关,是衡量水泵抗汽蚀性能好坏的一个物理量,目前尚无精确的计算方法,只能试验得到,记做NPSHre
当NPSHav小于等于NPSHre时,发生汽蚀
NPSHav大于NPSHre时,不发生汽蚀