核电厂系统与设备(第四讲)
核电厂系统及设备讲义
核电厂系统及设备讲义一、核电厂概述核电厂是利用核裂变或核聚变能产生电能的设施。
核电厂通常由核反应堆、发电机、冷却系统、辅助设备等组成。
二、核反应堆核反应堆是核电厂的核心设备，它是进行核裂变或核聚变反应的地方。
核反应堆通常采用压水堆、沸水堆等不同类型。
核反应堆的安全运行是核电厂的关键。
三、发电机核电厂的发电机是将核反应堆产生的热能转化为电能的装置。
发电机通过转动产生电能，供给电网使用。
四、冷却系统核电厂的冷却系统用于散热，避免核反应堆过热。
冷却系统通常采用水冷却或气冷却的方式。
五、安全系统核电厂的安全系统包括应急关闭系统、防护系统等。
这些系统是核电厂保障安全运行的关键。
六、辅助设备核电厂的辅助设备包括控制系统、监测设备、燃料装置等。
这些设备为核电厂的正常运行提供支持。
七、废物处理系统核电厂产生的废物处理是核电厂运行的重要环节。
废物处理系统包括核废料处理设施、废水处理设施等。
以上就是核电厂系统及设备的简要介绍，核电厂作为清洁能源的重要组成部分，在全球范围内发挥着重要作用。
随着技术的不断发展，核电厂的安全性和效率将得到进一步提升。
八、安全防护设施核电厂的安全防护设施是保障核反应堆安全运行的重要一环。
其中包括核反应堆容器、保护壳和防辐射屏障等。
这些设施能够有效隔离放射性物质，确保辐射对周围环境和人员的影响得到最小化。
九、辐射监测系统核电厂使用辐射监测系统对反应堆周围环境和工作人员进行实时监测，以确保辐射水平在安全范围内。
这些监测系统包括气体采样装置、人员穿戴的辐射监测仪器等，能够及时警报，保障人员和环境的安全。
十、应急预案核电厂拥有完善的应急预案，对各种可能的事故和突发状况进行了充分的预案和演练。
一旦发生紧急情况，核电厂能够迅速启动应急预案，以及时有效地应对和解决问题。
十一、燃料处理系统核电厂的燃料处理系统负责燃料元件的储存、运输和辐射监测。
燃料元件是核反应堆的关键部件，核电厂需要对其进行精心管理和维护，以确保核反应堆的正常运行。
核电厂系统与设备-压水堆核电厂
2.1 概述
2.1.2 压水堆核电厂的工作原理 （8）循环水系统
功能 ：为凝汽器提供凝结汽轮机乏汽的冷却水。
分类: 开式供水和闭式供水。
开式供水：指以江河湖海为天然水源, 冷却水一次通过, 不重 复使用。
闭式供水：把由凝汽器排出的水, 经过冷却降温之后, 再用循 环水泵送回凝汽器入口重复使用。
2.1 概述
2.1.2 压水堆核电厂的工作原理 （6）二回路系统的组成
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
间接循环：二回路水不受一回路污染
2.1 概述
2.1.2 压水堆核电厂的工作原理 （7）沸水堆核电厂工作原理
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 直接循环
本课程课程目录
《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
2.1 概述
2.1.2 压水堆核电厂的工作原理 （3）反应堆冷却剂系统（一回路系统）
（RCS）Reactor Coolant System Primary Coolant System 1.Reactor Pressure Vessel 2.Steam Generator 3.Primary Coolant Pump 4.Pressuriser
2.1 概述
2.1.2 压水堆核电厂的工作原理 （8）循环水系统
核电厂系统及设备培训课程
核电厂系统及设备培训课程一、课程概述核电厂系统及设备培训课程是针对核电行业从业人员设计的一门专业培训课程。
本课程旨在帮助学员全面了解核电厂系统及设备的基本概念、工作原理和操作流程，提升其在核电厂工作中的技术能力和安全意识。
二、课程目标本课程的主要目标是培养学员掌握核电厂系统及设备的基本知识和操作技能，以及核电厂的安全管理要求，让学员能够胜任核电厂的相关工作岗位并保证工作安全。
三、课程大纲1. 核电厂系统及设备概述•核电厂定义和分类•核电厂系统组成和功能•核电厂设备分类和作用2. 核能原理与反应堆类型•核能原理概述•常见核反应堆类型及特点•核反应堆的工作原理3. 核电厂关键系统概述•反应堆系统•输电系统•供水系统•紧急停堆系统4. 核电厂设备操作与维护•设备操作规程与流程•设备监测与维护要点•常见故障处理方法5. 核电厂安全管理•核能安全基本原理•核电厂事故案例分析•核电厂安全设施和措施四、课程评估方式本课程的评估方式主要包括课堂笔记、课程作业和期末考试。
学员需要根据老师的要求完成课堂笔记和作业，并参加期末考试。
根据学员在学习过程中的表现和考试成绩，评估其对核电厂系统及设备的掌握程度。
五、课程资料本课程将提供以下资料：•课程讲义：包括课程内容的详细介绍和教学演示•参考书籍：提供与核电厂系统及设备相关的专业参考书籍•实践案例：通过实际案例分析，帮助学员更好地理解核电厂的运行和管理六、适用人群本课程适用于核电行业从业人员、核能研究人员、核电厂管理人员以及对核能技术感兴趣的学生等。
学员需要具备基本的科学知识和相关专业背景，以更好地理解本课程的内容。
七、总结核电厂系统及设备培训课程旨在提升学员在核电厂工作中的技术能力和安全意识。
通过系统地学习核电厂的基本概念、工作原理和操作流程，学员能够更好地理解核电厂的运行和管理，并胜任相关工作岗位。
本课程将为学员提供丰富的课程资料和实践案例，帮助其更好地掌握核电厂系统及设备的知识和技能。
《核电厂系统与设备》课后习题答案及复习提纲
注：本资料主要针对《核电厂系统及设备》臧希年编著第2版清华大学出版社2011年7月；笔者根据所学知识及综合一些其它资料汇编而成，分为课后习题解答与复习提纲两部分；本资料仅供读者作些参考，由于笔者知识有限，有些知识难免存在一些偏差，请批评指正。
2014年2月16日星期日第一部分：课后习题参考答案（2、3、4、5、7、8）第二章压水堆核电厂1.从电能生产的观点看，压水堆核电厂有哪些部分？各自有什么作用？答：从电能生产的角度看，压水堆核电厂分为核岛与常规岛，核岛利用核能生产蒸汽，常规岛利用蒸汽生产电能。
2.从热力循环的观点看，压水堆核电厂由几个回路组成？各自的作用是什么？答：压水堆核电厂主要由反应堆冷却剂系统（简称一回路），蒸汽和动力转换系统（又称二回路），循环水系统组成。
一回路生产蒸汽，二回路与三回路将蒸汽的热能转换为推动核汽轮机组转动的机械能。
3.核电厂的厂址须满足什么要求？答：应考虑三个方面①核电厂的本身特性。
核反应堆是一个强大的放射源，核电厂的热功率决定了反应堆内的放射性的总储量，在相同的运行条件下，堆内放射的总量与功率成正比。
②厂址的自然条件与技术要求。
应尽可能地避免或减少自然灾害（如地震，洪水，及灾难性气象条件）造成的后果，并应利于排出的放射性物质在环境中稀释③辐射安全要求。
⑴辐射安全应符合国家环境保护，辐射防护等法规和标准的要求⑵将核电厂设置在非居民区⑶考虑厂址周围的人口密度和分布。
4.核电厂主要有哪些厂房？核电厂主要有反应堆厂房（即安全壳），燃料厂房，核辅助厂房，汽轮机厂房和控制厂房。
5.解释名词：多道屏障，纵深防御，单一故障准则多道屏障：在所有情况下保证绝对控制过量放射性物质对外释放，核电厂设置了三道屏障，只有这三道屏障全部被破坏才会释放大量的放射性物质。
纵深防御：将安全有关的所有事项置于多重防御之下，在一道屏障失效后还有另一道屏障来弥补。
单一故障准则：当系统中某一部件不能执行其预定功能安全功能时，并不影响整个系统功能的执行。
核电厂系统与动力设备课件04第四章一回路设备
5
大亚湾核电厂一回路系统主要参数
参看68页 表4－1
1 系统额定热功率，堆芯额定热输出功率，发电功 率的区别 2 工作压力？进出口温度？过冷度？设计温度？ 3 压力损失情况：堆芯，蒸汽发生器。
4. 二次侧工作压力
6
安全辅助系统
第一类 牵涉到核安全的安全系统 4
安注，安喷，辅助给水，安全壳隔离系统
20
④管束组件
管束是呈正方形排列的倒U型管。 管束直段分布有若干块支撑板， 用以保持管子之间的间距。在U型 管的顶部弯曲段有防振杆防止管 子振动。支撑板结构的设计上。 早期的支撑板采用圆形管孔和流 水孔结构。新的设计普遍采用四 叶梅花孔。这种开孔将支撑孔和 流通孔道结合在一起，增加了管孔之间的流速，减少了腐蚀产物 和化学物质的沉积，使得该区的 腐蚀状况大为改善。 21
11
蒸汽发生器分类
Babcock & Wilcox
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立式自然循环蒸汽发生器
蒸汽发生器结构
下封头、 管板、 U型管束、 汽水分离装置及 筒体组件
一、二回路冷却剂流程 循环倍率的定义
13
立式自然循环蒸汽发生器
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主要设计参数
表4-2
Incoloy-800、Inconel-600、Inconel-690和321SS
⑤
筒体组件
蒸汽发生器筒体组件包括上封头、上筒体、 下筒体、锥形过渡段等。
蒸汽出口管嘴中有限流器，用来限制主蒸 汽管道破裂时的蒸汽流量，防止事故时对 一次侧的过度冷却，以避免反应堆在紧急 停堆后重返临界。 上筒体设有给水管嘴并与给水环相连。
上筒体还设有两个人孔,必要时可以进人 更换干燥器。下筒体在靠近管板处设有若 干检查孔，以便检查该区域内的传热管表 面和管板二次侧表面。必要时可用高压水 冲洗管板上表面的淤渣。（超声波气泡冲 洗技术）
核电厂系统与设备
核电厂系统与设备1. 引言核电厂是利用核能产生电能的设施，其系统与设备是核电厂运行的重要组成部分。
本文将介绍核电厂系统与设备的基本概念、功能以及运行原理。
主要包括核反应堆系统、蒸汽发生器系统、蒸汽涡轮发电机组系统、冷却系统和辅助系统等内容。
2. 核反应堆系统核反应堆是核电厂的核心部分，负责产生核裂变反应，并将反应产生的热能转化为电能。
核反应堆通常由反应堆厂房、堆芯和控制系统组成。
2.1 反应堆厂房反应堆厂房是核反应堆的工作区域，它提供了必要的安全保护和辐射屏蔽。
反应堆厂房通常由混凝土构成，具有很强的防护能力，以防止放射性物质泄漏。
2.2 堆芯堆芯是核反应堆中的关键部分，它包含着核燃料和冷却剂。
核燃料通常采用铀或钚等放射性物质，它们在核裂变反应中产生大量的热能。
冷却剂通常是水或气体，它们用来冷却核燃料和带走产生的热能。
2.3 控制系统核反应堆的控制系统用于控制核反应的强度和稳定性，以确保核反应堆的安全运行。
控制系统通常由反应性装置、测量装置和调节装置等组成，通过监测和调节堆芯中的核燃料浓度和冷却剂流量，以实现对反应堆的精密控制。
3. 蒸汽发生器系统蒸汽发生器系统是核电厂中的热能转换装置，将核反应堆产生的热能转化为蒸汽能，驱动蒸汽涡轮发电机组产生电能。
蒸汽发生器系统通常由蒸汽发生器、蒸汽管道和蒸汽阀门等组成。
核反应堆中的冷却剂在经过蒸汽发生器时，被加热转化为高温高压的蒸汽。
蒸汽通过蒸汽管道传送到蒸汽涡轮发电机组，进而驱动发电机转动产生电能。
4. 蒸汽涡轮发电机组系统蒸汽涡轮发电机组系统是核电厂中的发电装置，负责将蒸汽能转化为电能。
蒸汽涡轮发电机组通常由蒸汽涡轮、发电机和调速器等组成。
蒸汽涡轮接收来自蒸汽发生器系统的高温高压蒸汽，通过旋转驱动发电机的转子转动。
发电机将机械能转换为电能，供给电网或其他相关设备。
调速器用于控制蒸汽涡轮的转速，以使蒸汽涡轮发电机组能够稳定产生电能。
5. 冷却系统冷却系统是核电厂中的重要设备，用于保持核反应堆和其他设备的温度正常，防止过热和工作失效。
核电厂系统及设备知识
核电厂系统及设备知识概述核电厂是一种利用核能发电的设施，它包含了一系列的系统和设备，每个系统和设备都发挥着重要的作用。
本文将介绍核电厂的主要系统和设备，并解释它们的功能和工作原理。
主要系统1.反应堆系统2.蒸汽发生器系统3.蒸汽涡轮机系统4.发电机系统5.控制和保护系统6.辅助系统下面将对每个系统进行详细介绍。
1. 反应堆系统反应堆系统是核电厂的核心组成部分。
它包括核反应堆、燃料组件、冷却剂循环系统和反应堆容器等。
核反应堆是核能发电的关键元素，它通过控制核反应过程来产生热能。
燃料组件是反应堆内用于核反应的燃料，通常使用铀或钚等放射性物质。
冷却剂循环系统用于将冷却剂（如轻水或重水）循环传递到反应堆中，从而控制反应堆的温度。
2. 蒸汽发生器系统蒸汽发生器系统使用反应堆中产生的热能将水转化为蒸汽。
蒸汽发生器是其中的关键设备，它通过将热能传递给水来产生高温高压的蒸汽。
蒸汽发生器中的水一般以自然循环或强制循环方式进行传热。
3. 蒸汽涡轮机系统蒸汽涡轮机系统利用蒸汽的能量驱动涡轮机的转动，从而产生机械能。
涡轮机通常由高压涡轮、中压涡轮和低压涡轮组成，每个涡轮对应一个级别的蒸汽。
这些涡轮通过轴传递机械能给发电机。
4. 发电机系统发电机系统将涡轮机传递过来的机械能转化为电能。
发电机是核电厂中非常重要的设备，它通过利用电磁感应原理将机械能转化为电能。
5. 控制和保护系统控制和保护系统对核电厂的运行和安全起着重要作用。
它包括控制设备、保护设备和监测设备等。
控制设备用于控制核反应堆和其他系统的运行，保护设备用于检测和响应发生异常情况，监测设备用于监测核电厂的运行状态和参数。
6. 辅助系统辅助系统是核电厂的辅助设备，它们为主要系统提供支持和保障。
常见的辅助系统包括给水系统、消防系统、氢气系统、冷却水系统等。
设备知识除了核电厂的主要系统，还有一些关键设备需要了解。
1.控制棒2.轻水堆3.反应堆压力容器4.冷却塔5.辐射防护设备控制棒是用于控制和调节核反应堆的关键设备，它可以通过插入或提取来控制核反应堆中的核反应过程。
核电厂系统及设备
核电厂系统及设备引言核电厂是一种利用核能进行发电的设施，它通过核裂变或核聚变反应来产生高温和高压的蒸汽，从而驱动涡轮发电机发电。
核电厂系统由多个关键设备组成，这些设备的运行稳定性对于核电站的安全和可靠运行至关重要。
本文将介绍核电厂的系统架构以及其中的关键设备。
1. 核电厂系统架构核电厂系统的整体架构通常包括以下几个主要部分：1.1 反应堆系统反应堆系统是核电厂的核心部分，它是核能转化为热能的地方。
根据不同的反应方式，可以分为核裂变反应堆和核聚变反应堆。
反应堆系统由反应堆、燃料元件、冷却剂和控制系统等组成。
1.2 蒸汽发生系统蒸汽发生系统将高温和高压的冷却剂转化为蒸汽，供给涡轮发电机驱动发电。
该系统通常包括蒸汽发生器、蒸汽管道和调节阀等设备。
1.3 蒸汽涡轮发电机组蒸汽涡轮发电机组将蒸汽能量转化为机械能，并输出电力。
它通常由涡轮机组、发电机和调速器等组成。
1.4 辅助系统辅助系统包括冷却系统、给水系统、空气压缩系统等，它们为核电厂的正常运行提供必要的支持和辅助服务。
2. 核电厂关键设备下面将介绍核电厂中的一些关键设备及其功能：2.1 反应堆反应堆是核电厂的核心设备，它用于控制和维持核裂变或核聚变反应的稳定。
反应堆通常由燃料元件、反应堆压力容器、控制棒和冷却剂等组成。
2.2 蒸汽发生器蒸汽发生器将反应堆中的冷却剂热能转化为蒸汽，并供给蒸汽涡轮发电机组。
蒸汽发生器通常由多个管束、壳体和再热器等组成。
2.3 涡轮发电机涡轮发电机是核电厂的核心发电设备，它将蒸汽涡轮机的机械能转化为电能。
涡轮发电机由转子、定子、励磁系统和冷却系统等组成。
2.4 控制系统控制系统用于监控和控制核电厂的各个设备和系统，确保其安全运行。
控制系统通常包括控制台、传感器、执行器和自动化控制算法等。
2.5 辅助设备辅助设备包括冷却系统、给水系统、空气压缩系统等，它们为核电厂提供必要的辅助服务和支持。
例如，冷却系统用于冷却反应堆和其他设备，保持其正常工作温度。
4 核电厂电气原理与设备-核电厂的直流与UPS系统
01直流系统概述
4
直流系统简介
目前大多电厂都采用直流操作电源，因为直流电能可通过蓄电池储存，是与 发电厂一次电路无关的独立电源；另外可使操作和保护用的电气结构简化。
断路器及其控制、信号、保护、自动装置,事故照明及直流油泵一般采用 220V直流电源。热工、电气的重要交流负荷采用交流电源不间断装置供电， 即UPS供电。
组成
蓄电池组(BT)； 充电器(RD)； 带有进线和出线断路器的
配电盘(TB)； 向充电器供电的380V交
流断路器（此开关在 LK*/LL*的盘上）； 接地故障探测器。
5
直流负荷
1、经常性负载：指在所有运行状态下由直流电源不间断供电的负载。它包 括：
（1）经常带电的直流继电器、信号灯、位置指示器； （2）经常点亮的直流照明灯； （3）经常投入运行的逆变电源等。 2、事故性负载：指正常运行由交流电源供电，当厂（站）自用交流电源消 失后由直流电源供电的负载。它一般包括有：事故照明、汽机润滑油泵、发 电机氢冷密封油泵及载波通讯备用电源等。 3、冲击性负载：指直流电源承受的短时最大电流，它包括断路器合闸时的 冲击电流和当时所承受的其它负载电流。
核电厂电气原理与设备
第4章核电厂的直流与UPS系统
电气部 张安庆 2015年1月
学习目标
掌握直流系统和UPS系统在核电厂的重要作用，学习直流系统和UPS系统 的构成方式及工作原理，并掌握几种典型的配置方式。熟悉蓄电池工作原理 和结构组成以及外界各种因素的影响。
2
01.直流系统概述 02.蓄电池 03.整流器 04.直流系统的绝缘监测装置 05.交流不停电电源系统
12
原理
变压器 001TR
整流桥
核电设备培训讲义(4)
13
6.质量保证等级
（1）质量保证等级分为：Q1、Q2和Q3级，无质 量保证要求的为QNC级。
（2）各级要求： Q1－遵照HAF003和相应导则中的全部要求，制
定实施质保大纲，满足合同等采购文件中的质 保要求。 Q2－遵照HAF003和相应导则中的绝大部分要求， 制定和实施质保大纲程序（质保手册），并满 足合同等采购文件中的质保要求。 Q3－制定和实施质保工作程序和细则，并满足合 同等采购文件中的质保要求。
14
7.各类分级的对应关系
（1）承压机械设备 －安全1级：其RCC-M和QA等级均为1级 －安全2级：其RCC-M和QA等级有些是2级，有
些是1级 －安全3级：其RCC-M等级有2级也有3级，QA等
级有1级或2级 －非安全级：其RCC-M等级有2级也有3级 （2）电气设备 IE级电气设备均为Q1级 （3）承压设备的QA等级，RCC-M等级和安全等
②RCC转化的国标GB，核行业标准EJ，如： GB/T15761-1995， GB/T16702-1996， EJ/T1012-
1996， EJ/T1027-1996， EJ/T1040-1996， EJ/T1022-1996， EJ/T1039-1996， EJ/T11031996， EJ/T1104-1996
级对应关系
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三.规范标准
1.采用规范标准的原则
－中国的法规、条例和规定必须遵照执行
－结合国情，参照大亚湾核电站使用的法国RCC 系列标准和其他国家标准
－适当采用中国国家标准和核工业标准
2.实际规范标准应用情况
（1）国家颁布的法律、法规、条例规定。如环 境保护法、锅炉压力容器安全监察暂行条例、 核安全法规和导则等。
核电厂系统与设备
核电厂系统与设备1. 简介核电厂是一种利用核能发电的设施，它包含了各种系统和设备来产生电能。
核电厂系统和设备的设计和操作都十分复杂，具有高度的安全性和可靠性要求。
本文将介绍核电厂系统的基本原理和常见设备。
2. 核电厂系统核电厂系统可以分为以下几个方面：2.1 原子核反应堆系统原子核反应堆是核电厂的核心部分，它是产生核能的地方。
反应堆系统包括核燃料、反应堆堆芯、冷却剂、控制系统等。
核燃料负责产生反应堆中的核链式反应，冷却剂负责带走反应释放的热量，控制系统控制核反应的速度和功率。
2.2 蒸汽发生系统蒸汽发生系统将核能产生的热量转化为蒸汽能，并供给给发电机组驱动发电。
蒸汽发生系统包括主蒸汽管路、主汽阀、锅炉和汽轮机等。
主蒸汽管路负责将核反应堆中的蒸汽引导到发电机组，主汽阀控制蒸汽的流量，锅炉将蒸汽产生，汽轮机接收蒸汽的能量并转化为机械能。
2.3 辅助系统核电厂还有一系列辅助系统，包括冷却系统、安全系统、控制系统等。
冷却系统用于冷却核反应堆和其他设备，确保其正常运行。
安全系统负责监测和控制核反应的安全性，一旦发生异常情况，将采取相应的措施以保护设备和人员安全。
控制系统用于监控和控制核电厂的各个系统和设备，确保其协调运行。
3. 核电厂设备3.1 反应堆反应堆是核电厂中最重要的设备，它包括反应堆堆芯和反应堆压力容器等组成部分。
反应堆堆芯是核燃料的放置区域，反应堆压力容器用于容纳和封闭反应堆堆芯，并提供足够的结构强度和密封性能。
3.2 蒸汽发生器蒸汽发生器是将核能产生的热量转化为蒸汽能的设备。
它由几百根细管子组成，核反应堆中的冷却剂在细管内流动，在和管外的水蒸汽之间进行热交换。
通过蒸汽发生器，核能的热量被转移到水蒸汽上，从而驱动发电机组发电。
3.3 发电机组发电机组将蒸汽能转化为电能。
它由转子、定子、励磁系统等部分组成，转子和定子之间的相对运动产生电磁感应，进而产生电能。
发电机组是核电厂中的关键设备，它的可靠性和效率直接影响到核电厂的发电能力。
《 核电厂系统与设备 》课程教学大纲
《核电厂系统与设备》课程教学大纲课程编号：0805607406课程名称：核电厂系统与设备英文名称：Nuclear power plant systems and equipment课程类型：专业必修课总学时：64讲课学时：64实验学时：0学分：4.0适用对象：4年制本科，热能与动力工程专业(核电站集控运行方向)先修课程：工程热力学、传热学、流体力学、原子核物理、核反应堆理论、核电站汽轮机原理一、课程性质、目的和任务本课程是热能与动力工程专业(核电站集控运行方向)本科生的一门专业必修课。
通过该课程的教学，使学生对现代、大型压水堆核电厂的总体组成有较全面的认识，掌握系统和设备的技术要求等有关的知识。
培养学生具有理论联系实际，分析、解决问题的能力，为进一步学习与从事相关工作打下良好的基础。
压水堆核电厂是我国核电建设的主要堆型，它的系统组成复杂、设备庞大、类型众多，安全性与可靠性要求高。
本课程介绍压水堆核电厂的主要系统及设备，包括：厂房选址与布置、压水堆核电厂一、二回路主辅系统、专设安全设施，阐述主要设备的设计原则、结构及热工水力特性。
二、教学基本要求了解现代、大型压水堆核电厂一、二回路系统及其主要辅助系统、专设安全设施的功能、组成及运行特性。
掌握核电厂主要设备的设计原则、结构及热工水力特性。
三、教学内容及要求1 绪论世界核电的发展；核电厂的经济性与安全性；我国核电的现状和发展前景。
了解核电的发展。
2 压水堆核电厂压水堆核电厂的组成；核电厂总体及厂房布置；核电厂主厂房设施；核电厂设备安全功能及分级；核电厂安全设计规范、原则。
了解核电厂的选址、总体布置，理解安全分级。
3 反应堆冷却剂系统和设备反应堆冷却剂系统；反应堆本体结构；蒸汽发生器；冷却剂泵；稳压器及卸压箱。
了解冷却剂系统的组成、功能、设备结构，掌握设计的基本原则及必要的计算方法。
4、核岛主要辅助系统化学和容积控制系统；硼和水补给系统；余热排出系统；设备冷却水系统；重要厂用水系统；反应堆换料水池和乏染料池冷却和处理系统；废物处理系统；核岛通风空调及空气净化。
核电厂系统与设备(第四讲)
路漫漫其悠远
核电厂系统与设备(第四讲)
• 图3.35为美国B&W 公司 设计的直流蒸汽发生器 原理图。它是一种直管 型的管壳式蒸汽发生器。 一次侧冷却剂由上封头 入口进入，流经传热管 后由下封头出口流出。 二次侧给水通过环形给 水管进入传热管束，相 继被预热、沸腾，最后 成为过热蒸汽。
路漫漫其悠远
路漫漫其悠远
核电厂系统与设备(第四讲)
F 流量分配板
• 在管束下部略高于管板处，有一块流量分 配板。板上钻的管孔比传热管的直径大， 在中心处钻一大孔用于分配流量。流量分 配板与U形管束中间设置的挡块相结合，保 证在平面上给水分布大致均匀并以足够大 的流速冲刷管板表面。
路漫漫其悠远
核电厂系统与设备(第四讲)
➢ 因此，直流式蒸汽发生器对给水品质及传
热管材的抗腐蚀性能要求高。
路漫漫其悠远
核电厂系统与设备(第四讲)
• 反应堆冷却剂经进口接管进入入口水室，然后进入 U形管束，流经传热管内时，将热量传给二次侧，
冷却剂经出口水室离开蒸汽发生器。
• 二次侧给水通过给水环分配到环形下降通道内，与
由汽水分离器分离出来的再循环水混合后，在底部
经管束套筒缺口折流向上，进入传热管束区，沿管
间流道向上吸收一次侧的热量，被加热至沸腾，产
核电厂系统与设备(第四讲)
2.3 直流式蒸汽发生器
• 在直流式蒸汽发生器中，二次侧工质的流动 靠强迫循环。在热侧流体的加热下，给水经 预热、蒸发、过热而达到所要求的温度。
• 直流蒸汽发生器有管外直流和管内直流两类。 管内直流指二次侧工质在传热管内流动，这 种型式多用于核动力舰船。在压水堆核电厂 中均采用管外直流蒸汽发生器，即二次侧工 质在传热管之间流动。
核动力设备与系统第4课
37
2.3 系统描述
• 硼和水补给系统由水补给、硼酸制备及补 给和化学添加三个子系统组成。
1.2.2 容积控制
• 对于较快的负荷变化,如每分钟±5%额定功 率的线性功率变化,或±10%额定功率的功 率阶跃改变,化容系统与稳压器共同承担容 积补偿。一般说来,化容系统分担上述过程 中容积变化的30%~40%。
• 对于一回路小的泄漏,由化容系统提供足够 的补给水。
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1.2.3 水质控制
化容系统在设计规定的燃料包壳破损率(一 般为0.5%)情况下,应能保证冷却剂达到规 定的放射性水平和水质指标。 （1）放射性来源 ① 裂变产物的释放（绝大多数）； ② 水及其中杂质的活化； ③ 腐蚀产物的活化； ④ 化学添加物的活化
• 目前压水堆一回路水质标准将氟含量规定 在0.1×10-6以下。
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1.2.3 水质控制
④ pH值及pH值控制剂 • 对不锈钢和镍基合金，水质偏碱性会导致
腐蚀加剧。 • 试验表明：
当pH<11.3时,对锆腐蚀不明显; 当pH>12时,腐蚀明显加在碱性介质中,亚铁离子在某一温度下有， pH值越高,相应的最小溶解度温度越低。冷 却剂保持较高的pH值，能使腐蚀产物从堆内 迁移至堆外。对于现行的压水堆核电厂一回 路结构材料，水质偏碱性较好，以pH值为 9.5~10.5为宜（6~8，国内推荐）。
11
1.2.1 反应性控制
1）启动及停堆
核电厂系统及设备讲义
核电厂系统及设备讲义1. 引言核电厂是一种利用核能产生电能的设施，其系统和设备具有重要的作用。
本讲义将重点介绍核电厂系统及设备的基本概念、组成和工作原理。
2. 核电厂的系统核电厂系统是由多个相互关联的子系统组成的。
下面介绍核电厂常见的主要系统。
2.1 堆芯系统堆芯是核电厂的核心部分，主要包括燃料组件、控制棒和冷却剂。
堆芯系统实现核裂变反应，产生大量的热能。
2.2 主冷却系统主冷却系统是用于吸收核反应堆中生成的热能，并将其转化为电能的核心系统。
该系统包括主循环泵、蒸汽发生器和蒸汽涡轮机等设备。
2.3 辅助冷却系统辅助冷却系统用于处理主循环泵和蒸汽发生器之外的热量。
常见的辅助冷却系统包括冷却塔和冷却水循环设备。
2.4 电力系统核电厂的电力系统用于将机械能转化为电能，并向外部供电。
该系统包括发电机、变压器和配电系统等设备。
2.5 安全系统安全系统是核电厂的重要组成部分，用于保障核电厂的运行安全。
包括放射性防护、事故保护和事故处理等系统。
3. 核电厂的设备核电厂的设备多种多样，而核心设备主要包括以下几类。
3.1 压水堆压水堆是一种常见的核反应堆类型，其中的冷却剂以高压状态循环，将热能带离核反应堆。
3.2 汽轮机汽轮机是核电厂的关键设备之一，它通过蒸汽的压力驱动转子，从而产生机械能，进而转化为电能。
3.3 电动机电动机是核电厂中的核心动力设备，用于驱动各种机械设备的转动，如泵和风扇等。
3.4 发电机发电机是核电厂将机械能转化为电能的关键设备，通过旋转磁场产生感应电动势。
3.5 控制系统控制系统用于监测和控制核电厂的运行状态，保证其正常运行。
3.6 安全设备安全设备包括防护罩、安全阀和紧急停机系统等，用于保障核电厂的运行安全。
4. 核电厂的工作原理核电厂的工作原理主要分为以下几个步骤：1.核反应堆中的燃料组件发生核裂变反应，产生大量热能。
2.主冷却系统中的冷却剂吸收核反应堆中的热能，并在主循环泵的推动下循环流动。
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（2011—2012学年第2学期）
主讲：田丽霞
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1. 概述
• 蒸汽发生器是压水堆核电厂一、二回路的枢 纽，它将反应堆产生的热量传递给蒸汽发生 器二次侧，产生蒸汽推动汽轮机作功。
• 蒸汽发生器是分隔一、二次侧介质的屏障， 它对于核电厂的安全运行起十分重要的作用。
2
3
4
5
蒸汽出口管嘴 1 蒸汽限流器 2
上封头 3
三级分离器 4 上人孔 5
一二级汽水分离器 6 上筒体 7
给水管环 8
管束弯头防震条 9 锥形筒体 10
U形管 11 下筒体 12 支撑板 13 下降管套筒 14
20 给水管嘴
流量分配板 15
下筒体加厚段管板 16 一次侧筒体隔板 17 下封头 18 一次侧进出水管嘴
12
• 因此，各核电国家都把改进和研究蒸汽发 生器技术作为完善压水堆核电厂技术的重 要环节，制定了庞大的改进研究计划，其 中包括蒸汽发生器热工水力、腐蚀与传热 管材料的研制、蒸汽发生器结构设计的改 进、无损探伤技术、传热管振动、磨损疲 劳研究和二回路水质控制等。这些课题涉 及多种学科。
13Biblioteka 蒸汽发生器的分类：31
图3.30 支撑板四叶梅花形孔
32
e 管束套筒
• 管束套筒包围传热管束，降二次侧水分成 下降通道与上升通道。其下端由支撑块支 撑，留有间隙，使下降通道的水通过，进 入管束区。
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F 流量分配板
• 在管束下部略高于管板处，有一块流量分 配板。板上钻的管孔比传热管的直径大， 在中心处钻一大孔用于分配流量。流量分 配板与U形管束中间设置的挡块相结合，保 证在平面上给水分布大致均匀并以足够大 的流速冲刷管板表面。
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2）汽水分离段
• 汽水分离器 • 蒸汽发生器的上部设有两级汽水分离器。汽
水混合物离开传热管束后经上升段首先进入 旋叶式分离器，除掉大部分水分，然后进入 第二级分离器进一步除湿。第二级分离器一 般是人字型板式干燥器。
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A 旋叶式分离器
• 在分离筒内装有一组固定的螺旋叶片，当汽 水混合物流过时，由直线运动变为螺旋线运 动，由于离心力作用使汽水分离，在中心形 成汽柱而在筒壁形成环状水层。水沿壁面螺 旋上升至阻挡器，然后折返流经分离筒与外 套筒构成的疏水通道而进入水空间。
21
2.1.2 结构
立式自然循环 U形管蒸汽发 生器结构大致 分成两部分， 加热段和汽水 分离段。
22
1）加热段结构
a U形管束 b 管板 c 下封头 d 支撑隔板及防振拉条 e 管束套筒 f 二次侧流量分配板
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a U形管束
• 传热管对保障核电厂安全运行极为重要。 为寻找高性能耐腐蚀的传热管材，作了大 量工作。60年代后，美国采用Inconel— 600合金，近几年改用Inconel—690合金。 该材料的抗腐蚀能力有显著改善。
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b 第二级汽水分离器一般采用图3.32所示的 带钩波纹板分离器。汽水混合物在波纹板 间流动过程中多次改变流动方向，从而使 夹带的小水滴被分离出来。波纹板上的多 道挡水钩收集板面水膜并捕集蒸汽流中的 水滴，分离出的水汇集后沿凹槽流入疏水 装置。
蒸汽发生器可按工质流动方式、传热管形状、 安放形式以及结构特点分类： • 按照二回路工质在蒸汽发生器中流动方式，
可分为自然循环蒸汽发生器和直流(强迫循 环)蒸汽发生器；
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• 按传热管形状可分为U形管、直管、螺旋管 蒸汽发生器；
• 按设备的安放方式可分为立式和卧式蒸汽 发生器；
• 按结构特点还有带预热器和不带预热器的 蒸汽发生器。
• U形管的顶部弯曲段有防振杆防止管子振动。
30
• 早期的支撑板采用圆形管孔和流水孔结构， 导致在缝隙区出现局部缺液传热状态，因此 产生化学物质浓缩。
• 新的设计普遍采用四叶梅花孔（图3.30）。 这种开孔将支撑孔和流通孔道结合在一起， 增加了管-孔之间的流速，减少了腐蚀产物 和化学物质的沉积，使得该区的腐蚀状况大 为改善。
15
• 在压水堆核电厂使用较广泛的有三种：立 式U形管自然循环蒸汽发生器、卧式自然循 环蒸汽发生器和立式直流蒸汽发生器。
• 其中立式U形管自然循环蒸汽发生器应用最 为广泛。表3.3给出了几种主要蒸汽发生器 的特征。
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几种主要的蒸汽发生器
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表3.5 59/19型蒸汽发生器的 主要设计参数
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c 下封头
• 下封头是蒸汽发生器中承受压差最大的部 件，通常呈半球形。由于表面开有四个大 孔，应力状态十分复杂，通常采用冲压成 型制造，技术难度大；有的采用低合金钢 铸造(大亚湾)，工艺较简单，但须严格控 制铸件质量。
29
D 支撑隔板及防振拉条
• 管束是呈正方形排列的倒U形管。管束直段 分布有若干块支撑板，用以保持管子之间 的间距。
经管束套筒缺口折流向上，进入传热管束区，沿管
间流道向上吸收一次侧的热量，被加热至沸腾，产
生蒸汽。
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• 汽水混合物离开传热管束后经上升段进入 第一级汽水分离器，由此分离出大部分水 分，再进入由人字型板组成的第二级汽水 分离器。分离出的水向下经疏水管，与其 它再循环水混合。经二次分离的蒸汽湿度 降至0.25%以下，经出口管送往汽轮机。
19 下人孔
6
图18 蒸汽发生器结构图
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8
9
10
• 压水堆核电厂运行经验表明，蒸汽发生器 传热管断裂事故在核电厂事故中居首要地 位。
• 据报道，国外压水堆核电厂的非计划停堆 事故中约有四分之一是因蒸汽发生器问题 造成的。
11
• 蒸汽发生器传热管面积占一回路承压边界 面积的80％左右，传热管壁一般为1~1.2mm。 因而传热管是整个一回路压力边界中最薄 弱的部分。
24
b 管板
• 管板是一二次侧压力边界的一部分，它用低 合金高强度钢锻造而成。蒸汽发生器的管板
厚度达500~700mm，属超厚锻件，要求材料
具有优良的塑韧性及淬透性。大型管板的管
孔达近万个，而且对孔径公差、节距公差、
管孔光洁度都要求很高。深钻孔成为蒸汽发
生器制造的关键工艺,也是决定管板制造加
工周期的重要因素。
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2 蒸汽发生器典型结构 和工质流程
2.1 立式自然循环U形管蒸汽发生器
2.1.1 工质流程
• 反应堆冷却剂经进口接管进入入口水室，然后进入 U形管束，流经传热管内时，将热量传给二次侧，
冷却剂经出口水室离开蒸汽发生器。
• 二次侧给水通过给水环分配到环形下降通道内，与
由汽水分离器分离出来的再循环水混合后，在底部