(完整版)第三章压水堆核电站
《压水堆核电厂完》课件
将反应堆产生的热量传递给蒸汽发生 器。
控制棒与调节剂
控制反应堆的启动、停止和功率调节 。
蒸汽与汽轮机系统
蒸汽发生器
将反应堆产生的热量转化为蒸汽 。
汽轮机
将蒸汽的热能转化为机械能，驱 动发电机发电。
冷凝器与凝结水泵
将汽轮机排出的蒸汽冷凝成水， 回收利用。
冷却剂系统
冷却剂泵
将冷却剂循环流动，带走反应堆产生的热量。
核裂变
重原子核分裂成两个或多 个较轻原子核，同时释放 出巨大能量。
核反应堆
控制和维持核裂变反应的 装置，用于产生热能。
压水堆核电厂的特点
高效能
利用核能发电，具有高效 率和低成本优势。
安全可靠
采用封闭式循环系统和多 重安全保障措施，确保运 行安全。
环保
产生的放射性废料较少， 且经过严格处理，对环境 影响较小。
冷却剂热交换器
将冷却剂的热量传递给蒸汽发生器或辅助系统。
冷却剂过滤器
去除冷却剂中的杂质，保持系统清洁。
核燃料循环系统
燃料组件
由燃料棒、控制棒和支撑结构组成，实现核燃料的安全管理。
燃料装卸系统
负责燃料组件的装载、卸载和运输。
乏燃料储存设施
储存乏燃料，确保其安全处理和处置。
辅助系统与设备
化学处理系统
定期安全审查
对核电厂进行定期的安全评估 ，确保所有安全措施得到有效 执行。
应急计划
制定详细的应急计划，包括事 故发生后的响应措施、人员疏 散等，以最大程度地减少事故
的影响。
辐射防护与控制
辐射监测
对核电厂周围的环境进 行实时监测，确保辐射
水平在安全范围内。
防护设备
为工作人员提供必要的 防护设备，如防护服、 手套、鞋等，以减少辐
压水堆核电站组成资料
压水堆核电站组成上一条新闻核安全名词解释下一条新闻核电站的控制调节与安全保护enterlsb转载|栏目：电力规范| 2007-08-06 23:12:09.42 | 阅读433 次压水堆核电站由压水堆、一回路系统和二回路系统三个主要部分组成。
2-1 压水堆主要部件2-1-1 堆芯堆芯结构是反应堆的核心构件，在这里实现核裂变反应，核能转化为热能；同时它又是强放射源。
因此堆芯结构的设计是反应堆本体结构设计的重要环节之一。
压水堆堆芯由若干个正方形燃料组件组成，这些组件按正方形稠密栅格大致排列成一个圆柱体。
用富集度为2%—4.4%的低富集铀为燃料。
所有燃料组件在机械结构和几何形状上完全一致，以简化装卸料操作和降低燃料组件制造成本。
燃料组件采用17×17根棒束，其中除少数插花布置的控制棒导向管外都是燃料棒。
棒束外面无组件盒，以减少中子俘获损失和便于相邻组件水流的横向交混。
图2—1（a）表示压水堆堆芯横剖面图，图2—1(b)表示压水堆燃料组件。
图2-1(a) 压水堆堆芯横剖面图图2-1(b) 压水堆燃料组件燃料棒的芯体由烧结的二氧化铀陶瓷芯块叠置而成。
烧结二氧化铀的耐腐蚀性、热稳定性和辐照稳定性都好，能保证为经济性所要求的>50000MW.d/tu的单棒最大燃耗深度。
燃料棒包壳采用吸收中子少的锆合金以降低燃料富集度。
燃料棒全长2.5—3.8M，用6—11个镍基合金或锆合金制的定位格架固定其位置。
定位格架燃料组件全长按等距离布置以保持燃料棒间距并防止由水力振动引起的横向位移。
堆芯一般分为三区，在初始堆芯中装入三种不同富集度的燃料，将最高富集度的燃料置于最外区，较低富集度的两种燃料按一定布置方式装入中区和内区，以尽量展平中子通量。
第一个运行周期由于全部都是新燃料而比后备反应性在运行周期间将随着可燃物的消耗逐渐释放出来。
第一个运行周期的长度一般为1.3—1.9年。
以后每年换一次料，将1/3或1/4堆芯用新燃料替换，同时将未燃尽的燃料组件作适应的位置倒换以求达到最佳的径向中子通量分布，倒换方案由燃料管理设计程序制定。
压水堆核电站
压水堆核电站1942年费米在世界第一座反应堆上首次实现了可控裂变链式反应。
但是核能这柄双刃剑却首先使用于研制原子弹、氢弹、核潜艇和核航母。
直到20世纪50年代人类才开始开发核能的和平利用——核能发电技术。
1957年底，美国首先将核潜艇压水堆和常规蒸汽发电技术结合，建成了世界上第一座60MW希平港原型压水堆核电厂。
原子核裂变时产生的中子，有的被易裂变核吸收产生新的裂变，有的被某些原子核如（结构材料、减速剂、冷却剂、控制棒等的原子核)俘获后不发生裂变，有的漏到堆芯外面去了。
在裂变时，只有当中子的产生率等于消失率时，裂变反应才能进行下去，通常把这种状态叫临界状态。
达到临界时的堆芯质量叫临界质量。
实际上，核反应堆的燃料装载量比临界质量大，这是因为除了要“烧掉”大部分核燃料外，在堆芯换料时，核燃料的质量也要大于临界质量，还要留有一定的后备反应性，以便控制裂变反应。
压水堆（pressurized waterreactor）使用加压轻水（即普通水）作冷却剂和慢化剂，且水在堆内不沸腾的核反应堆。
燃料为低浓铀。
使用加压轻水作冷却剂和慢化剂，水压约为15.5MPa，水在堆内不沸腾，驱动汽轮发电机组的蒸汽在反应堆以外产生，借助于蒸汽发生器实现，蒸汽压力为6～7MPa。
燃料为浓缩铀或MOX燃料。
20世纪80年代前，被公认为是技术最成熟，运行安全、经济实用的堆型。
最早用作核潜艇的军用反应堆。
1961年，美国建成世界上第一座商用压水堆核电站。
压水堆由压力容器、堆芯、堆内构件及控制棒组件等构成。
压力容器的寿命期为40年，堆芯装核燃料组件。
压水堆核电站以压水堆为热源的核电站。
它主要由核岛和常规岛组成。
压水堆核电站核岛中的四大部件是蒸汽发生器、稳压器、主泵和堆芯。
在核岛中的系统设备主要有压水堆本体，一回路系统，以及为支持一回路系统正常运行和保证反应堆安全而设置的辅助系统。
常规岛主要包括汽轮机组及二回路等系统，其形式与常规火电厂类似。
第三章压水堆核电厂
大亚湾核电厂简介
6
3.1 压水堆堆芯（reactor core）
堆芯设计满足的一般要求： 1 堆芯功率分布尽量均匀，以便堆芯有最大的功率输出 2 尽量减少堆芯内不必要的中子吸收材料，提高中子经济
性 3 要有最佳的冷却剂流量分配和最小的流动阻力 4 有较长的堆芯寿命，适当的减少换料操作次数 5 堆芯结构紧凑，换料要简易方便。
相应措施:严格限制铜和磷这两 种元素的含量，添加少量铝、 钒、铬，铂、镍等元素，尽 量减少钢的辐照损伤：热屏。
53
运行限制
压力温度运行限制曲线： 限制因素： 压力容器的强度，主泵的限制：汽蚀等，低
压蒸发等。
54
压力容器结构
筒体组合件
法兰环 接管段 筒身 冷却剂进、出口接管
顶盖组合件 底封头 法兰密封件
1 堆内构件 名称 作用
2 控制棒驱动机构 结构 工作原理 提升 下降 停堆
3 反应堆压力容器 结构 作用 选材 运行限制
4 堆内测量支承结构 温度测量 中子通量测量
5 安全壳 作用 三个系统
59
作用： 1 防止放射性外逸第二道屏障 2 压力边界 3 支承和固定作用 选材原则 1 高度的完整性 2 适当的强度和足够的韧性 3 低的辐照敏感性 4 导热性能好 5 便于加工制造，成本低
52
压力容器选材
当前反应堆压力容器材料普遍选 用低合金钢，与冷却剂接触 表面堆焊一层5mm厚的不锈钢。
低合金钢及其焊缝在快中子积分 通量大于1018cm2后脆性转变 温度明显升高。
55
压力容器支承结构
56
堆内测量支承结构
堆芯冷却剂出口温度测量装置
目的：绘制堆芯温度分布图和确定 最热通道
布置：
核电站原理 第3章 反应堆 压力容器
分
却剂，由12片螺旋叶片组成，被安装在扩压 器法兰的底部，可从泵体取出。导流管用螺
栓固定在泵壳内，可拆卸，它的作用是将水
引到叶轮的吸水口
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
热 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
台泵约24290m3/h）通过反应堆堆
芯，把堆芯中产生的热量传送给蒸
汽发生器。
设 计 考 虑
反应堆冷却剂泵按输送足以满足堆芯冷却的流 量率设计。泵的总压头取决于反应堆冷却剂环路（反应 堆压力容器、蒸汽发生器和管道）内的压降。
泵的电动机按以下考虑设计： —— 最频繁的运行方式是在热态中运行，在冷态中 运行限于电站启动期间。 —— 泵电动机转子组件必须具有足够的惯性，以便 在由于断电引起反应堆紧急停堆时，能冷却堆芯而避免 出现偏离泡核沸腾。
3-2 反应堆本体结构
三、反应堆压力容器
反应堆压力容器支撑和包容堆芯和堆内构件，工作在 高压(15．5Mpa左右)、高温含硼酸水介质环境和放 射性辐射的条件下，寿命不少于40年。
反应堆压力容器是一个底部为焊死的半球形封头，上 部为法兰连接的半球形封头的圆柱形容器，对于三环 路设计，容器上有3个进口管嘴和出口管嘴与各冷却 剂环路的冷热管段相接。这些进出口管嘴位于高出堆 芯上平面约1．4m的同一个水平面上。
虑
设备的腐蚀，设备的耐蚀性能与金属的老
化，要选用具有高机械强度和在强中子辐
照下不易脆化的材料。
压 力 容 器 主 要 参 数
主要参数
设计压力
设计温度
运行压力
装有堆芯和内部构件就位时的冷却剂的容积
核电站化学第3章
温度和压力的影响 温度升高将加快初始辐射产物向水体的扩散, 从而减少了 生成分子产物的机会.
由水中重结晶出来的晶体呈透明鳞片状密度为l46溶点184活化几率很低天然硼同位素中反应的中子吸收截面为3837反应生成物为稳定li其余为802中子吸收截面仅为55103有较高的溶解度硼以水合物价格低廉硼酸久已在工业上大规模生产价格也不贵硼酸的使用硼酸在反应性控制中的弱点硼酸对反应性的控制是通过向回路注入硼酸或纯水故对反应性的调节速度较慢105补偿裂变产物钐和氙积累引起的反应性降低等如补偿多普勒效应空泡效应快速功率调节快速停堆等硼酸在反应性控制中的速度较慢化控引进正反应性温度系数非化控压水堆的反应性温度效应是负的即温度升高会自发地引起反应性下降从而控制温度的进一步提高压水堆的负反应性温度系数是多普勒效应和冷却剂温度效应的结果燃料元件温度升高时导致反应性下降温度升高引起水的密度减少欲使反应堆最终具有负反应性温度系数小于多普勒效应和慢化剂温度效应所具有的负温度系数之和硼的燃耗天然硼中如果以堆芯水容积为50m冷却剂平均硼浓度为500mgkg则一个压水堆每年需要消耗5kg10相当于150公斤硼酸由于调节安全和换料等的需要故其燃耗量每年仅占贮备量的lihe硼酸浓度调节冷却剂硼酸浓度的调节系由化学容积控制系统完成可将硼酸注入主回路含硼冷却剂的净化和废物处理净化系统中的oh型阴离子交换树脂在运行过程中会将硼酸根吸附硼酸型的离子交换树脂交换能力也很强压水堆设有硼回收系统实际排水量另外增加并不多34ph碱性水质对腐蚀的抑制作用冷却剂ph值稍偏碱性对提高结构材料的耐腐蚀性是有利的特别是不锈钢和镍基合金还可减少金属表面腐蚀产物向冷却剂的释放量碱性水质对结构材料的稳定作用主要是由于不锈钢或镍基合金表面会生成具有保护作用的尖晶石型氧化膜提高冷却剂ph值可促使这层膜更加迅速地形成金属表面对oh离子浓度越高ph值高达一定数值时ph值对腐蚀产物运动的控制作用ph值不仅对结构材料的腐蚀率有影响而且对腐蚀产物的移动也有一定的影响可减少或防止回路中腐蚀产物向堆芯转移不仅可大大降低停堆后一回路的辐射水平且能减少腐蚀产物在燃料元件表面的沉积77具有最高的溶表明酸性或弱碱性溶液中蒸汽发生器换热管壁ph值越高腐蚀产物将从系统较热表面上溶解并转移到较冷表面上沉积下来而且能够减少腐蚀产物向堆芯的转移以及腐蚀产物的活化否则会危及锆合金即对锆合金的腐蚀有不利影响过高的碱性还会引起不锈钢或镍基合金苛性腐蚀非挥发性强碱易在堆芯构件缝隙处浓集通常是指lioh浓度一般不宜超过
压水堆核电站反应堆压力容器材料概述
2、热处理：热处理是改善材料力学性能和耐腐蚀性能的重要手段之一。通 过对材料进行适当的热处理，可以优化材料的组织结构，提高材料的综合性能。 常用的热处理方法包括固溶处理、时效处理等。热处理过程中需严格控制加热温 度和冷却速度等参数，以确保热处理效果符合设计要求。
3、防腐处理：反应堆压力容器在运行过程中会受到各种化学物质的侵蚀， 因此需要进行防腐处理以提高其耐腐蚀性能。常用的防腐处理方法包括表面涂层、 金属衬里等。防腐处理前需对材料的表面进行处理，以去除杂质和氧化物，提高 防腐处理效果。
压水堆核电站建模控制的方法
压水堆核电站的建模控制方法主要包括以下几方面：
1、建模语言：采用系统动力学建模语言，如Simulink或Modelica，对压水 堆核电站进行动态建模。这些语言具有强大的图形化界面和丰富的模型库，能够 方便地构建复杂的系统模型。
2、控制器设计：结合模型的特点和实际控制需求，设计相应的控制器。例 如，可以采用PID控制器、模糊控制器等来实现对核电站系统的有效控制。
2、数据采集和处理：通过采集压水堆核电站的实际运行数据，对数据进行 预处理、存储和分析。这有助于提高仿真软件的准确性和可靠性。
3、界面设计：为了方便用户的使用，仿真软件应具备良好的用户界面。界 面设计应直观、易操作，并能够实时显示仿真结果。
4、模块集成与测试：将设计好的功能模块进行集成，并对仿真软件进行测 试。确保软件能够正常运行，并满足压水堆核电站的仿真需求。
压水堆核电站反应堆压力容器材料 概述
01 引言
03 材料特性
目录
02 材料选择 04 制造工艺
05 监控制度
07 参考内容
目录
06 安全保障
引言
压水堆核电站是核能发电的重要形式之一，其反应堆压力容器是核电站中的 关键设备之一。反应堆压力容器不仅承受着高温高压的工作环境，还需抵抗各种 辐射和化学腐蚀的侵蚀。因此，反应堆压力容器的材料选择、制造工艺和安全保 障等方面都至关重要。本次演示将概述压水堆核电站反应堆压力容器材料的重要 性和应用场景，材料的选择和特性，制造工艺以及安全保障等方面的内容。
压水堆核电站基础：第三章 热工水力学基础知识
系统与设备（3）
3
235U每次裂变释放的能量(单位：MeV）
能量来源 裂变碎片动能 裂变中子动能 瞬发γ射线
能量 射程 168（84） 极短 5（2.5） 中 7（3.5） 长
裂变产物的β射线 7（3.5） 短
裂变产物的γ射线
6（3） 长
非裂变反应（n，γ） 7（3.5） 放出的β、γ射线
总计 系统与设备（3）
包壳间隙处放热系数。
为了获得最大的允许线功率密度和最小的堆芯尺寸，
系统与设备（必3） 须使λf 、 λc 、α和αG达到最大值。
13
热辐射
一个表面积S的物体在单位时间内辐射的热量是：
E = εσ 0ST 4
S为物体的辐射表面积，m2；σ0 为黑体辐射常 数，ε 为物体的黑度，T为表面的绝对温度，K
为了提高整个电厂的循环效率，需要提高二回路蒸 汽的温度和压力，从而必须提高一回路冷却剂的温 度，因而必须提高一回路压力。大亚湾核电站的一 回路冷却剂压力为15.5MPa。波动范围为0.2MPa。
系统与设备（3）
7
燃料元件内的传热与冷却
燃料元件内部的热量传给包壳外边的冷却剂 流体是一个复杂的传热过程，包括：
系统与设备（3）
10
从包壳表面到冷却剂的放热过程
从燃料元件包壳表面到冷却剂的放热过程可以用 牛顿冷却定律描述 q = α (Ts − Tf )(千焦 / 米2 ⋅小时)
q表示单位时间单位传热表面积上的传热量 （千焦/米2 •小时），称为热负荷；
Ts为包壳壁面温度，Tf为冷却剂主体温度； α为对流传热系数。 对流传热系数与流体性质、平均速度、流动状态 和是否沸腾等因素有关，一般由实验确定。
200
压水堆核电厂完PPT课件
•28
非能动安全壳冷却系统
•29
堆 腔 充 水 系 统
堆腔淹没技术
•30
模块化施工,工期48个月
•31
•32
•33
三、EPR
•34
三、EPR
高功率(1500MWe—1700MWe)
•4通道安全系统
•双层安全壳
•严重事故预防及缓解
• 稳压器卸压
• 堆芯扑集器
• 非能动氢复合器
•全数字化仪控,先进控制室
❖ 环形压力容器锻
件
•27
❖ AP不依赖AC电源 --非能动余热导出
非能动堆芯冷却系统
--非能动安全注入
--非能动安全壳冷却
❖ 长时间的安全停堆
大于72小时不用操作 员干预
Accumulator—安注箱Core makeup tank—堆芯补水箱 Sump Screen—地坑过滤器 PRHR--非能动余热热交换器 Depressurization valves— 卸压伐 Spargers—喷射器
•2
一、压水堆核电厂结构
压水堆核电站原理
圍阻體 蒸汽產生器
調壓槽
蓄壓器
反應爐
圍阻體 噴灑泵 充水泵 餘熱移除泵
反應爐 冷卻水泵
燃料更換 水儲存槽
汽水分離 再熱器
變電所 低壓汽機
主變壓器
高壓汽機
高壓飼水 加熱器
主飼水泵
低壓飼水加熱器
冷凝器
冷凝水泵
發電機 勵磁機
循環水泵
•3
海水
一、压水堆核电厂结构
压水堆核电站主要由核岛、常规岛、电站 配套设施（BOP）等组成。
ACP1000 ACPR1000+ CAP1400 ACP100 快堆BN800
压水堆核电站组成
压水堆核电站组成上一条新闻核安全名词解释下一条新闻核电站的控制调节与安全保护enterlsb转载|栏目：电力规范| 2007-08-06 23:12:09.42 | 阅读433 次压水堆核电站由压水堆、一回路系统和二回路系统三个主要部分组成。
2-1 压水堆主要部件2-1-1 堆芯堆芯结构是反应堆的核心构件，在这里实现核裂变反应，核能转化为热能；同时它又是强放射源。
因此堆芯结构的设计是反应堆本体结构设计的重要环节之一。
压水堆堆芯由若干个正方形燃料组件组成，这些组件按正方形稠密栅格大致排列成一个圆柱体。
用富集度为2%—4.4%的低富集铀为燃料。
所有燃料组件在机械结构和几何形状上完全一致，以简化装卸料操作和降低燃料组件制造成本。
燃料组件采用17×17根棒束，其中除少数插花布置的控制棒导向管外都是燃料棒。
棒束外面无组件盒，以减少中子俘获损失和便于相邻组件水流的横向交混。
图2—1（a）表示压水堆堆芯横剖面图，图2—1(b)表示压水堆燃料组件。
图2-1(a) 压水堆堆芯横剖面图图2-1(b) 压水堆燃料组件燃料棒的芯体由烧结的二氧化铀陶瓷芯块叠置而成。
烧结二氧化铀的耐腐蚀性、热稳定性和辐照稳定性都好，能保证为经济性所要求的>50000MW.d/tu的单棒最大燃耗深度。
燃料棒包壳采用吸收中子少的锆合金以降低燃料富集度。
燃料棒全长2.5—3.8M，用6—11个镍基合金或锆合金制的定位格架固定其位置。
定位格架燃料组件全长按等距离布置以保持燃料棒间距并防止由水力振动引起的横向位移。
堆芯一般分为三区，在初始堆芯中装入三种不同富集度的燃料，将最高富集度的燃料置于最外区，较低富集度的两种燃料按一定布置方式装入中区和内区，以尽量展平中子通量。
第一个运行周期由于全部都是新燃料而比后备反应性在运行周期间将随着可燃物的消耗逐渐释放出来。
第一个运行周期的长度一般为1.3—1.9年。
以后每年换一次料，将1/3或1/4堆芯用新燃料替换，同时将未燃尽的燃料组件作适应的位置倒换以求达到最佳的径向中子通量分布，倒换方案由燃料管理设计程序制定。
CNP1500压水堆核电站热力计算及二回路热力系统初步设计
目录摘要 ................................................................................................................................. I Abstract ........................................................................................................................... III 第1章绪论 .. (1)1.1 研究背景及意义 (1)1.2 国内外研究现状及发展趋势 (2)1.3二回路热力系统简介 (3)1.4 主要研究工作 (4)第2章计算方法及工况的选取 (5)2.1 计算方法的选取 (5)2.2 工况选定 (6)2.2.1 汽轮机机组各工况简介 (6)2.2.2本设计的工况选定 (6)第3章CNP1500压水堆核电站热力计算 (7)3.1 计算目的及主要内容 (7)3.2 计算所需原始资料 (7)3.2.1 电厂原始参数 (7)3.2.2 其他数据 (8)3.2.3 简化条件 (9)3.3 热平衡法分析计算 (9)3.3.1 汽轮机进汽参数计算 (9)3.3.2 凝汽器参数计算 (9)3.3.3 制作回热系统汽水参数表 (9)3.3.4 制作系统汽态线 (11)3.3.5 定功率法原则性热力计算 (12)第4章二回路热力系统初步设计 (23)4.1 主蒸汽系统（一次蒸汽系统） (23)4.1.1 设计概述 (23)4.1.2 系统功能 (23)4.1.3 系统设计分析 (24)4.2 再热蒸汽系统 (24)4.2.1 设计概述 (24)4.2.2 系统功能 (25)4.2.3 主要系统设备 (25)4.2.4 正常运行工况 (26)4.2.5 低负荷工况 (27)4.3 给水回热系统 (27)4.3.1 设计概述 (27)4.3.2 系统功能 (28)4.3.3 系统设计分析 (29)4.4 旁路系统 (31)4.4.1 设计概述 (31)4.4.2 CNP1500的旁路系统 (31)4.4.3 系统功能 (32)4.4.4 系统的控制模式 (32)4.5 加热器疏水系统 (33)4.5.1 设计概述 (33)4.5.2 疏水方式 (33)4.5.3 危机疏水 (33)4.5.4 排汽系统设计 (34)4.6 蒸汽发生器排污利用系统 (34)4.6.1 设计概述 (34)4.6.2 系统功能 (34)4.6.3 系统示意图 (35)4.6.4 控制阀、隔离阀及放射性监测点 (35)4.6.5 系统运行 (36)4.7 辅助蒸汽系统 (36)4.7.1 设计概述 (36)4.7.2 系统功能 (36)4.8 凝结水系统 (37)4.8.1 设计概述 (37)4.8.2 系统组成及阀门的布置 (37)第5章各蒸汽管道的管径计算及选型 (38)5.1 管径的选取 (38)5.1.1 相关计算公式 (38)5.2 具体管道管径计算 (38)5.2.1 主蒸汽相应管道 (38)5.2.2高压加热器H1相关抽汽管道计算 (40)5.2.3 除氧器H2抽汽管道相关抽汽管道计算 (41)5.2.4 低压加热器H3相关抽汽管道计算 (41)5.2.5 低压加热器H4相关抽汽管道计算 (42)5.2.6 低压加热器H5相关抽汽管道计算 (42)5.2.7 低压加热器H6相关抽汽管道计算 (43)5.2.8 各蒸汽管道和抽汽管道管径 (43)5.3 管材选取 (44)5.3.1 管材选取特点 (44)5.3.2 管材选取原则 (45)5.3.3 各管道材料的选择 (45)第6章总结与展望 (47)参考文献 (49)致谢 (50)附录 (51)CNP1500压水堆核电站热力计算及二回路热力系统初步设计摘要本设计分为三个部分，分别进行了CNP1500压水堆核电站热力计算及二回路热力系统初步设计。
压水堆核电站
自从核电站问世以来，在工业上成熟的发电堆主要有以下三种：轻水堆、重水堆和石墨气冷堆。它们相应地 被用到三种不同的核电站中，形成了现代核发电的主体。热中子堆中的大多数是用轻水慢化和冷却的所谓轻水堆。 轻水堆又分为压水堆（图 ）和沸水堆。
压水堆核电站使用轻水作为冷却剂和慢化剂。主要由核蒸汽供应系统（即一回路系统）、汽轮发电机系统 （即二回路系统）及其他辅助系统组成。冷却剂在堆芯吸收核燃料裂变释放的热能后，通过蒸汽发生器再把热量 传递给二回路产生蒸汽，然后进入汽轮机做功，带动发电机发电。
浙江省海盐县钱江口北岸的秦山核电站，是中国自行设计建造的第一座30万千瓦核电站。
这个核电站背山临海，风向好，海滩面积大，地理条件得天独厚，既可就地利用发电时所必需的大量海水， 又能利用五千亩海滩建造厂房和附属设施，节省大批耕地。
六十年代以来，核能发电在世界上发展很快。已有23个国家和地区拥有核电站。核电站的心脏是核反应堆。 反应堆可分为热中子反应堆和快中子反应堆两大类。中国秦山核电站采用压水堆，这是属于热中子反应堆的一种。 世界上发电用的反应堆有一半以上采用压水堆。
CH-04-RCV[8-9](85)4h
4h](https://img.taocdn.com/s3/m/c55685d5a58da0116c17498d.png)
2015-3-18
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（二）化学控制
1、冷却剂水化学变化原因
◎ 燃料包壳破损，使裂变产物进入冷却剂； ◎ 水中含杂质、氧、低PH值等使金属产生化学 和电化学腐蚀，腐蚀产物进入冷却剂 ，经 中子辐照被活化，形ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ活化产物。
2、化学控制的目的
清除冷却剂中的悬浮杂质，维持冷却剂的水质 及放射性指标在规定范围内，将一回路所有 部件的腐蚀控制在最低限度。
32
2015-3-18
b.RCV系统的主要设备（2） 下泄控制阀-RCV013VP
稳压器有汽腔时，用于调节孔板下游的压 力； 稳压器为水实体时，用于控制一回路系统 的压力；
最大流量27.3m3/h，最大流量下压差 1.87MPa，最大压差4.3MPa。
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除盐器前过滤器-RCV001FI
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三、系统的安全功能
（1）在RCP产生小破口（当量直径 D＜9.5 mm） 的情况下，化容系统能够维持其水装量。 （2）化容系统在反应堆停堆，或在弹棒、卡棒 事故的反应堆处于热态次临界状态下的维修阶 段，它都起反应性控制作用。化容系统与反应 堆硼和水补给系统共同保证这种功能。 （3）在安全注入的情况下，化容系统上充泵作 为高压安注泵运行，将7000μg／g的硼水注入 一回路的冷端或冷、热双端。此时，安注运行 方式自动取代所有其他运行方式。
当下泄流水温超过 57℃时，三通阀 RCV017VP可以控制下泄流经旁路管线直泄 容控箱，而不流经净化系统； 由于系统处于低压所以必须将下泄流的压力 从15.5 MPa降至0.2～0.5 MPa。 为避免汽化，降压只能在冷却之后进行。如 同降温冷却分两次进行一样，降压也分两 级进行。即在每个冷却阶段之后进行一次 降压。
压水堆核电站_
压水堆核电站压水堆核电站用铀制成的核燃料在一种叫“反应堆”的设备内发生裂变而产生大量热能，再用处于高压力下的水把热能带出，在蒸汽发生器内产生蒸汽，蒸汽推动气轮机带着发电机一起旋转，电就源源不断地产生出来，并通过电网送到四面八方。
这就是最普通的压水反应堆核电站的工作原理。
压水堆核电站由反应堆、一回路系统、二回路系统以及电站的配套设施等主要部分组成。
压水堆燃料是高温烧结的圆柱形二氧化铀陶瓷块，直径约8毫米，高13毫米，称之为燃料芯块。
其中铀－235的浓缩度约3％。
燃料芯块－个一个地重叠着放在外径约9.5毫米，厚约0．57毫米的锆合金管内，锆管两端有端塞。
燃料芯块完全封闭在锆合金管内，构成燃料元件。
这种锆合金管称为燃料元件包壳。
这些燃料元件用定位格架定位，组成横截面是正方形的燃料组件(见图4-2)。
每一个燃料组件包括两百多根燃料元件。
一般是将燃料元件排列成横十七排、纵十七行的17×17的组件，中间有些位置空出来放控制棒。
控制棒的上部连成－体成为棒束。
每一个棒束都在相应的燃料组件内上下运动。
控制棒在堆内布置得很分散，以便堆内造成平坦的中子通量分布。
燃料组件外面不加装方形盒，以利于冷却剂的横向流动。
加上端部构件，整个组件长约四米，横截面为边长约20厘米的正方形。
图4－3是典型压水堆压力容器与堆芯结构原理图；图4－4为压力容器的结构布置图。
由燃料组件组成的堆芯放在一个很大的压力容器内。
控制棒由上部插入堆芯。
在压力容器顶部有控制棒的驱动机构。
作为慢化剂和冷却剂的水，由压力容器侧面进来后，经过吊篮和压力容器之间的环形间隙，再从下部进入堆芯。
冷却水通过堆芯后，温度升高，密度降低，再从堆芯上部流出压力容器。
一般入口水温300C ο，出口水温332C ο，堆内压力15.5Mpa 。
一座100万千瓦的压水堆，堆芯每小时冷却水的流量约6万吨。
这些冷却水并不排出堆外，而是在封闭的－回路内往复循环。
堆芯放了一百多个燃料组件，这些组件总共包括四万多根三米多长、比铅笔略粗的燃料元件。
核反应堆-核电-核技术-核工程-3.1 压水堆核电厂一回路主系统1
•放射性屏障
RCP系统压力边界作为裂变产物放射性的第二道 屏障，在燃料元件包壳破损泄露时，可防止放射性物 质外外逸。
3
3.1.2 系统描述 系统组成
冷却系统
压力调节系统
超压保护系统
提高冷却剂质量流量可 一回路冷却剂的温度升高或降低， 当压力超过限制值，卸压管线
以减少堆出入口的温差。 造成一回路冷却剂体积膨胀或收缩。 上的安全阀开启，向卸压箱排放蒸
提高压力，提高承压要求，材料和加工制造 难度加大，从而影响电厂的经济性。
• 燃料包壳温度限制，抗高温腐蚀性能 • 传热温差的要求，冷却剂温度至少要
比包壳温度低10-15oC，保证热交换
• 冷却剂过冷度的要求，应有20oC左右
的过冷度。
3.入口温度
• 出口温度确定，对于额定热功率 的反应堆，入口温度与流量为单 值关系。
蒸汽压力。
值不同的安全阀。
4
冷却系统
冷却剂载热方程:
Pt qmCp (tout tin )
燃料表面的放热过程:
PU A h (t f tc )
h～ qm0.8
Pt: 堆芯热功率 qm：冷却剂流量 Cp: 冷却剂定压热熔 tout,tin：堆芯出入口温差
Pu: 堆内燃料棒的总功率 A: 燃料元件总表面积 tf : 燃料元件表面温度 tc : 冷却剂温度 h : 冷却剂与燃料元件表面的
• 入口温度越高，冷却剂平均温度 越高
• 入口温度高，冷却剂的温升小， 所需质量流量大，增加泵的唧送 功率，降低了电厂的净效率。
4.冷却剂流量
qm
c p (tout tin ) pt
• 进出口温升30-40oC
• 核电厂变工况时，平均温度变
我国压水堆核电站主要设备及原理完整文档
我国压水堆核电站主要设备及原理完整文档(可以直接使用，可编辑完整文档，欢迎下载）压水堆核电站主要设备及原理压水堆核电站主要设备典型压水反应堆的核心是一个圆柱形高压反应容器。
容器内设有实现核裂变反应堆的堆芯和堆芯支承结构，顶部装有控制裂变反应的控制棒驱动机构，随时调节和控制堆芯中控制棒的插入深度。
堆芯是原子核反应堆的心脏，链式裂变反应就在这里进行。
它由核燃料组件、控制棒组件和既作中子慢化剂又作为冷却剂的水组成。
堆内铀-235核裂变时释放出来的核能迅速转化为热量，热量通过热传导传递到燃料棒表面，然后，通过对流放热，将热量传递给快速流动的冷却水（冷却剂），使水温升高，从而由冷却水将热量带出反应堆，再通过一套动力回路将热能转变为电能。
压水堆核电站原理：由反应堆释放的核能通过一套动力装置将核能转变为蒸汽的动能，进而转变为电能。
该动力装置由一回路系统，二回路系统及其他辅助系统和设备组成。
原子核反应堆内产生的核能，使堆芯发热，高温高压的冷却水在主冷却泵驱动下，流进反应堆堆芯，冷却水温度升高，将堆芯的热量带至蒸汽发生器。
蒸汽发生器一次侧再把热量传递给管子外面的二回路循环系统的给水，使给水加热变成高压蒸汽，放热后的一次侧冷却水又重新流回堆芯。
这样不断地循环往复，构成一个密闭的循环回路。
一回路系统主要设备除反应堆外，还有蒸汽发生器、冷却剂主泵机组、稳压器及主管道等。
一回路示意图稳压器结构图冷却剂主泵结构图二回路中蒸汽发生器的给水吸收了一回路传来的热量变成高压蒸汽，然后推动汽轮机，带动发电机发电。
做功后的乏汽在冷凝器内冷却而凝结成水，再由给水泵送至加热器，加热后重新返回蒸汽发生器，再变成高压蒸汽推动汽轮发电机作功发电。
这样构成第二个密闭循环回路。
二回路系统由蒸汽发生器二次侧、汽轮机、发电机、冷凝器、凝结水泵、给水泵、给水加热器和中间汽水分离再热器等设备组成。
汽轮发电机机组是二回路系统的主要设备。
它由饱和汽轮机、发电机、冷凝器和中间汽水分离加热器组成。
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一、厂址选择
（3）水源和水文条件：一般要求百年一遇最 小流量也能满足电厂正常远行的要求。冷却
核岛：通常将一回路及核岛辅助系统、专设安全设 施和厂房称为核岛。压水堆核电站核岛中的四大部 件是蒸汽发生器、稳压器、主泵和堆芯。
常规岛：二回路及其辅助系统和厂房称之。
沸水堆核电厂原理图
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（1）一回路系统
压水堆核电厂反应堆冷却剂系统一般有二至四条并联 在反应堆压力容器上的封闭环路(见图)。
具体允许徘放量，需根据放射性物质的毒性、厂址的环境稀释 能力、居民点离电厂的距离和居民的饮食习惯来决定。
设计上要求核电厂在极限事故工况下的放射性物质释放量不应 达到对居民健康和安全造成超过我国国家核安全局关十核电厂 厂址选择所规定的严重危害后果的程度。
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一、厂址选择
2．厂址的自然条件和技术要求
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大亚湾核电厂的开式循环水系统
形式:为开式单元制系统。每台机组有2台容量为50％ 的循环水泵。它们对应于2条独立的系列A和B的循环 水回路。经循环水泵升压后，每个系列分成3条支路进 入3台凝汽器。图
每台凝汽器水室被分割为两个独立水室，每台水泵与3 台凝汽器的一半连接形成独立的回路。循环水离开凝 汽器后经6个循环水支管分别汇入A、B系列的排水渠， 每条排水渠有一个独立的虹吸井、，循环水经虹吸井 流入明渠归大海。
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一、厂址选择
1．核电厂放射性特性
反应堆燃料棒运行时的破损率、反应堆冷却剂系统的泄漏率和 放射性废物处理系统的净化能力等决定了电厂在正常运行时放 射性的排放量。
如果放射性废气排故量很大，电厂就不宜建在城镇居 民中心附近；如果废水放射性排故量很大，电厂废水 就不能直接向江河湖海中排放。
为防止海洋生物在凝汽器、管道及水渠等处的滋生造 成对管道劝阻塞和水污染，对循环水必须进行氯化处 理，再结合机械处理方法(胶球清洗凝汽器管于和循环 水进口垂直管段上的二次滤网过滤)，才能收到满意的 效果。大亚溶核电厂采用次氯酸钠溶液进行氯化处理。 次氮酸钠溶液是采用就地电解海水的方法获得。
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（4 ）发电机和输配电系统
发电机和输配电系统的组成：发电机、励磁机、主变 压器、厂用变压器、启动变压器、高压开关站和柴油 发电机组等。
主要作用：是将核电厂发出的电能向电网输送，同时 保证核电厂内部没备的可靠供电。
工作过程：（1）在电厂正常功率运行时，发电机发出 的电能绝大部分经主变压器升压至外网电压输送给用 户。同时，整个厂用电设备的配电系统由发电机的引 出母线经厂用变压器降压后供电。（2）当发电机停机 时，则由外部电网经启动变压器供电。（3）当外网和 发电机组都不能供电时，则由柴油发电机组向安全母 线供电，以保证核电厂设备的安全。图
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3-2 核电厂总体及厂房布置
一、厂址选择
核电厂选址比火电厂具有更高的安全要求。 选择核电厂的厂址工作，涉及区域经济发展 规划等因素，跟气象、地质、地震和水文等 自然条件有关，还与安全、环境有重要关系； 但核电厂选址考虑的因素中很多与火电厂相 同。
归结起来，核电厂选址应考虑核电厂本身特 性、厂址自然条件和技术要求以及辐射安全 等三个方面。
主要内容
3-1 概述 3-2 核电站总体及厂房布置 3-3 核电站主要厂房设施
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3-1 概 述
一、系统构成（图）
压水堆核电站由:压水堆本体、反应堆冷却剂系统 （称一回路）、蒸汽和动力转换系统（称二回路）、 循环水系统（三回路）、发电机和输配电系统及其 辅助系统组成。
它主要由核岛和常规岛组成。
（1）厂区地震条件是确保核电厂安全的重要条件，是选厂址的 决定因素之一。核电厂的抗震设计应保证在它整个寿命期 限内即使遇到最大地震，仍能使核电厂安全地停堆和不 影响周围的环境。厂址的地震基本烈度一般不大于7度(一般应
避免在设计烈度高于9度的地区建厂)。
（2）气象条件的基本要求是：
气流畅通，有利于放射性废气的稀释扩散。厂址周围的 气象条件虽有不同，但通过大气扩散实验可以测出各处 的大气扩散因子的差别，从而确定厂址是否合适。
为保证二回路系统的正常运行，二回路系统也设有 一系列辅助系统。
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（3）循环水系统----三回路系统
循环水系统主要用来为凝汽器提供凝结汽轮机 乏汽的冷却水。
循环水系统分为：开式供水及闭式供水两类。
开式供水方式的主要优点是：冷却水进水温度 较低，有利于汽轮机组的经济运行，而且系统 简单，投资较低。因此，只要水流在枯水季节 时的水流量仍能达到发电厂耗水量的3—4倍， 水质又符合要求；则应首选开式水方式；
整个一回路系统设有一台稳压器。一回路系统的压力 靠稳3
（1）一回路系统
为了保证反应堆和反应堆冷却剂系统的安全 运行，核电厂还设置了一系列核辅助系统和 专设安全设施系统。
核辅助系统主要用来保证反应堆和一回路系 统的正常运行。
专设安全设施系统为核电厂重大的事故提供 必要的应急冷却措施，并防止放射性物质的 扩散。
每一条环路内一台蒸汽发生器、 一台或两台反应堆冷 却剂泵及相应的管道组成，在其中的一个环路的热管 段上，通过波动管与一台稳压器相连。
一回路内的高温高压含硼水，由反应堆冷却剂泵输送， 流经反应堆堆芯，吸收了堆芯核裂变放出的热能，再 进入蒸汽发生器，通过蒸汽发生器传热管壁，将热量 传给蒸汽发生器二次侧给水，然后再由反应堆冷却剂 泵送回反应堆。如此循环往复，构成封闭问路。
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（2）二回路系统
组成：二回路系统由汽轮机、发电机、凝汽器、凝 结水泵、给水加热器、除氧器、给水泵、蒸汽发生 器、汽水分离再热器等设备组成。
工作流程：蒸汽发生器的给水在蒸汽发生器吸收热 量变成蒸汽，然后驱动汽轮发电机组发电。做功后 的乏汽在凝汽器内冷凝成水。凝结水由凝结水泵输 送，经低压加热器加热后进入除氧器，除氧水出给 水泵送入高压加热器加热后重新返回蒸汽发生器， 如此形成热力循环。