【西安交大 核电厂系统与设备】压水堆核电厂的运行_第六章

有效地控制 确保堆芯 包容放射性
反应性
冷却
产物
• 有效地控制反应性： • 为补偿压水堆较大的剩余反应性，在堆芯内必须引入适量
的可随意调节的负反应性。用于补偿堆芯长期运行所需的 剩余反应性，也可用于调节反应堆功率的水平，使反应堆 功率与所要求的负荷相适应；它还要作为停堆的有效手段。 • 确保堆芯冷却： • 为了避免由于过热而引起燃料元件损坏，任何情况下都必 须导出核燃料的释热，确保对堆芯的冷却。 • 包容放射性产物 • 为了避免放射性产物扩散到环境中，在核燃料和环境之间 设置了多道屏障，运行时，必须严密监视这些屏障的密封 性，确保公众与环境免受放射性辐照的危害
第6章 专设安全设施
核电厂工作原理
西安交通大学
ASG2
设置的原因
• 应对事故 • 保证在事故发生后，迅速导出燃料的余热，排除燃 料熔化的风险，避免在任何情况下裂变产物向外释 放
安全对策
• 为确保反应堆的安全，反应堆所有的安全设施，应发挥以 下特定的安全功能：
在所有情况下： —正常运行或反应堆 停闭状态 —故障工况或事故状 态
路的冷管段或冷、热段同时注入； • 再循环阶段：当换料水箱中含硼水低-低水位时，低压安注泵通过两条独立管线
改为抽取安全壳底部的地坑水。
安注信号
• 安注启动信号：
• 安注信号可由下面任一信号触发：
• 稳压器压力低（11.9MPa）； • 安全壳压力高2(0.13MPa)；
同时，触发其他系统的保护动作： 反应堆紧急停堆； 安全壳隔离系统
安全注射系统（RIS）
2. 蓄压(中压)注射管系（MHSI）
中压安注（蓄压安注）
• 非能动设施 • 在一回路管道发生破裂，引起压力急剧
下降的情况下，需依靠蓄压注射管系在 最短的时间内淹没堆芯以避免燃料元件 的熔化。 • 由三个安注箱组成,分别接到三个环路 的冷管段上。 • 安注箱内贮存CB =2000µg/g的含硼水， 覆盖4.2MPa的氮气；每个安注箱能提 供淹没堆芯所需容积的50%。 • 安注箱的隔离：有两个逆止阀； • 每条管线上设有电动隔离阀
系统组成
• 高压注射管系(HHSI)； • 蓄压(中压)注射管系(MHSI)； • 低压注射管系(LHSI)。
高压安注系统
• 高压注射管系用于压水堆冷却剂系统的小泄漏事故， 其主要目的是维持冷却剂系统压力稍低于正常的值， 使压水堆正常停闭。
• 当主系统因发生破损事故，压力下降至一定值 (11.9MPa)，或蒸汽管道发生大破裂时，高压安全 注射泵被启动，将换料水箱内2400ppm的硼水注入 堆芯，防止反应堆重新临界和注入冷水以冷却和淹 没堆芯。
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蓄压(中压)注射管系（MHSI） 11
低压安注
• 低压注射管系在冷却剂管道大破裂，冷却剂压力急剧降低时用，以淹没堆芯， 和保证堆芯内水的流动，以便导出余热。
• 有两条独立的流道，每条有一台低压安注泵； • 当系统压力低于0.7MPa时由安全注射信号启动，通过两条吸水管线： • 直接注入阶段：低压安注泵通过两条独立管线将换料水箱中含硼水注入每个环
• 当化学和容积控制系统失效时，补偿一回路少量的 泄漏，以保持稳压器内的水位。
• 发生蒸汽管道破裂事故（MSLB）时，将含高浓度 硼酸的水注入堆芯，抵消因慢化剂过度冷却所减少 的负反应性，防止反应堆重返临界。
大破口失水事故
小破口失水事故
MSLB蒸汽管道破裂
反应性
紧急停堆 0
高压安注
冷却引入正 反应性
高压安注系统
• 安注泵：3台。在有些压水堆中高压安全注射泵与 上充泵合用 • 为了保证能可靠地注入，注入管经硼注入箱接在每 一条环路冷管段或冷、热管段。 • 硼注入箱是一个容积为3~4 m3的容器，安装在高压 安全注射泵出口端，即冷管段管线上，这是为了将 硼酸溶液以最快的速度注入堆芯，箱内装满含硼浓 度为4% 硼酸溶液(7000ppm)， • 硼注入箱有一个循环加热系统，以保持硼酸溶液的 温度，防止硼结晶析出，由温度测量线路控制加热 器的启动或关闭。
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安全性的分类和定义
• 分析确保反应堆安全的四种安全性要素： • （1）自然的安全性 (Natural Safety) 只取决于内在负反应性系数，多普勒效应、
控制捧藉助重力落入堆芯等自然科学法则的安全性，事故时能控制反应堆反应 性或自动终止裂变，确保堆芯不熔化。 • （2）非能动的安全性 (Passive Safety) 建立在惯性原理（如泵的惰转）、重力法 则（如位差）、热传递法则等基础上的非能动设备（无源设备）的安全性，即 安全功能的实现毋需依赖外来的动力。 • （3）能动的安全性 (Active Safety) 必须依靠能动设备（有源设备），即需由外 部条件加以保证的安全性。 • （4）后备的安全性 (Redundancy Safety) 指由冗余系统的可靠度，或阻止放射 性物质逸出的多道屏障提供的安全性保证。
• 两台蒸汽发生器蒸汽流量高且蒸汽管道压力低；汽轮机脱扣
• 两台蒸汽发生器蒸汽流量高且冷却剂平均温度低启；动应急柴油发电机；
• 两个主蒸汽管道压差大（0.7MPa）；
隔离主给水系统并停运主给水泵； 启动电动辅助给水泵；
• 手动启动。
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安注过程
• 1.冷段直接注入阶段 • 这一阶段是利用一回路冷却剂正常运行时的流向,使硼酸溶液尽快地注人堆芯。 • 一旦接到"安注"信号,立即自动执行以下动作： • 启动第二台高压安注泵; • 打开高压安注泵与换料水箱之间的隔离阀,然后关闭与容控箱之间的隔离阀; • 当一回路压力低于安注箱绝对压力(约4.2MPa)时,中压安注系统开始注入。 • 当一回路绝对压力降到1. 0MPa以下时,低压安注流量开始进入一回路冷段。 • 在直接注人阶段换料水箱中的水位不断下降 • 当出现低水位信号（MIN2）时,进入再循环过渡阶段,这时如果低压安注泵流量小于300
• 目前我国的电厂 • AP1000：非能动 • 其余电厂：能动
专设安全设施的安全功能
专设安全设施的安全功能
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安全注射系统
பைடு நூலகம்
6.2 安全注射系统（RIS）
• 功能
• 当发生失水事故（LOCA）时，为堆芯提供应急的 和持续的冷却，在事故发生的第一阶段，尽快将硼 水直接注入堆芯，并在一定时间后过渡到第二阶段， 利用积聚在安全壳地坑里的水再循环，防止燃料元 件包壳因堆芯失水而烧毁。