核动力装置

2020/6/15
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核安全三要素
反应性控制 控制棒、硼酸溶液
堆芯冷却 余热排出、安全注射
放射性产物的包容 超压保护、安全喷淋
只要满足三要素的要求，核安全就能得到保证。
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பைடு நூலகம்
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设置工程安全设施的目的
保证核动力装置运行的安全，在事故工况下： ➢ 防止放射性物质泄漏 ➢ 防止堆芯损坏
第二阶段 冷却剂温度降低到150℃以下，余热排出系统投入运行， 用海水通过余热排出冷却器对堆芯冷却剂继续冷却，直至 冷停堆状态。
➢ 适用于低压型余热排出系统 ➢ “陆奥”号、核电厂中采用这种方式
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余热排出方式之二 —— 直接排出
措施一 正常冷停堆时，余热排出系统直接投入，对反应堆冷却剂 系统进行冷却
力和放射性剂量水平迅速升高，威胁到第三道安全屏障的 完整性
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失水事故（LOCA）的分类
按破口大小可分为： ➢ 小破口：如蒸汽发生器传热管破裂； ➢ 中破口：与主管道相联的支管破裂； ➢ 大破口：主管道破裂。
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主蒸汽管道断裂事故（MSLB）
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失水事故（LOCA）
LOCA（Loss of Coolant Accident） 反应堆冷却剂系统的承压边界发生破损，冷却剂无控制的 流出。
LOCA的后果 ➢ 大量冷却剂通过破口流出，流过堆芯流量迅速减小，而且
由于系统泄压，堆芯出现蒸汽，造成堆芯传热恶化 ➢ 漏出的冷却剂瞬间汽化，使堆舱（安全壳）内的温度、压
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图3-17 停堆后衰变热的变化
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图3-17停堆后堆内功率的变化
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影响余热的主要因素
瞬发中子引起的燃料裂变； 堆结构材料的蓄热量； 缓发中子引起的燃料裂变； 运行过程中积累的裂变产物的β和γ能量。
措施二 事故停堆时，依靠自然循环冷却堆芯，采用事故冷却系统 导出热量 （需要专门设计，如非能动余热排出系统）
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复习
余热排出系统的功能 高压余热排出系统的特点 低压余热排出系统的特点
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3.4.2安全注射系统与堆舱（安全壳）喷淋系统
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3.4.1余热排出系统
功用 正常停堆、冷停堆及事故紧急停堆时，除去堆芯衰变热及 一回路系统显热（统称余热）。
➢ 衰变热 停堆后，堆芯由于裂变产物的放射性衰变而产生的热量。
➢ 热停堆 停堆后，冷却剂的温度仍保持在接近运行参数的状态。
➢ 冷停堆 停堆后，冷却剂系统保持为常温、常压状态。
➢ 实际上是使用容积控制系统向RCS补水 ➢ 这时为高压安注阶段
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安全注射系统的工作过程——中破口
泄漏明显，反应堆冷却剂系统（RCS）压力下降明显 稳压器水位下降明显 在中压下向RCS注水，以补充稳压器液位的降低 方案1：使用补水泵，注水量略大（9.6m3/h） 方案2：使用应急衰变热排出泵，水源为应急注水箱
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图3-18 高压型余热排出系统
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高压型余热排出系统的特点
自身不设置余热排出泵，依靠主泵提供循环动力； 直接用海水或设备冷却水进行冷却； 系统压力接近反应堆冷却剂系统； 备用时由小股流量预热； 冷却器置于高位，有一定自然循环能力。
反应性，使堆功率迅速升高，造成超功率
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图3-21 安全注射系统的流程
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安全注射系统的工作过程——小破口
泄漏量小，反应堆冷却剂系统（RCS）压力下降较慢 稳压器水位有较明显的下降 在高压下向RCS注水，以补充稳压器液位的降低 使用充填泵获得高压头，但注水量较小（2m3/h）
MSLB（Main Steam Line Break） 将蒸汽发生器产生的新蒸汽输送至二回路主汽轮机的蒸汽 管道破裂，大量蒸汽泄漏到舱室中
MSLB的后果 ➢ 位于堆舱（安全壳）内的主蒸汽管道断裂，大量蒸汽漏入
舱室，使温度、压力升高，威胁第三道安全屏障的完整性 ➢ 蒸汽负荷急剧增加，使冷却剂温度迅速降低，引入较大正
安全注射系统（应急堆芯注水系统） 在失水、停泵、断电及蒸汽管道破裂等事故工况下，向堆 芯应急注水，以除去余热，避免堆芯烧毁。
安全喷淋系统 在失水事故或堆舱（安全壳）内主蒸汽管道破裂等事故工 况下，向堆舱（安全壳）内喷淋冷却水，以控制堆舱内的 压力和温度，并可清洗放射性物质，避免第三道安全屏障 破裂。
3.4 工程安全设施
1.概述 2.余热排出系统 3.安全注射系统与堆舱(安全壳)喷淋系统 4.非能动安全系统的概念
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1.概述
核反应堆的潜在危险性 ➢ 具有放射性 ➢ 停堆后存在衰变热 ➢ 运行时工质为高温高压状态 事故后果 ➢ 三道安全屏蔽破裂，放射性物质泄漏至环境 ➢ 堆芯失去充分冷却，造成熔毁
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图3-19 潜艇的事故冷却系统
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图3-20 低压型余热除去系统
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低压型余热排出系统的特点
停堆后，由反应堆冷却剂系统将冷却剂温度降至150℃以 下，压力降至1.53MPa以下时，
停堆后24小时以内，可把冷却剂温度降到60℃以下 系统发生故障而用一台热交换器和一台泵运行时，也能将
冷却剂温度保持在150℃以下 单台余热排出热交换器的传热量为159.32kW，冷却剂总
流量为20m3/h 在旁通管上有控制阀，用以调节旁通流量，控制冷却速度 需设置事故工况专用的危急冷却系统。
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余热排出方式之一 —— 分阶段排出
第一阶段 正常热停堆或者冷停堆时初期，反应堆冷却剂系统继续运 行，蒸汽发生器产生的蒸汽经蒸汽排放系统排往冷凝器。