反应堆冷却剂系统和设备

4-1 反应堆冷却剂系统
二、系统描述
系统组成：按照功能，反应堆冷却剂系统 可分为冷却系统、压力调节系统和超压保 护系统。反应堆冷却剂系统的流程图1
1、冷却系统
冷却系统由反应堆冷却剂泵、反应堆和蒸 汽发生器及相应的管道组成。在正常功率 运行时，反应维冷却剂泵使冷却剂强迫循 环通过维芯，带走燃料元件产生的热量。 图
三、系统参数的选择
2、反应堆冷却剂出口温度
冷却剂出口温度越高，电厂热效率越高，但受下列因素 限制：
(1)燃料包壳温度限制。材料受抗高温腐蚀性能限制。
(2)传热温差的要求。冷却剂温度至少要比包壳温度低 10℃——15℃，以保证正常的热交换。
(3)冷却剂过冷度要求。为保证流动的稳定性和有效传热， 冷却剂应具有20℃左右的过冷度。
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三、系统参数的选择：
环路数与环路容量：
核电厂的一回路系统由若干并联的环路组成。按照核电 厂安全准则，单堆核电厂的环路数不小于2，但过多的 环路数将增加设备投资，因此，目前核电厂中一般采用 2—4条环路并联形式。每一条环路所对应的电功率最 初为150 MW。
随着核电设备设计制造能力提高，近期的压水堆核电站， 一条环路的电功率已达到300——600 MW，而且以每 个环路300MW设计建造600MW、900MW、 12000MW的大型核电站。近代典型压水堆核电站功率与一
一回路系统中冷却剂的流量较大，当单环路对应的电功 率为300 Mw时，冷却剂总质量流量可达到15000t／ h~21000t／h(即每10MW热功率160t／h~250t／ h)。主管道内冷却剂流速可达15m／s，一回路系统的 总阻力约为o．6MPa~o．8MPa。
四、系统布置4-1 反应堆冷却剂系统
回路容量表
4-1 反应堆冷却剂系统
三、系统参数的选择 1、一回路压力
由水的热物理性质可知，要想提高反应堆冷却剂的出口温 度而不发生冷却剂容积沸腾，必须提高一回路压力。所以， 以提高核电厂的热效率来说，提高一回路系统冷却剂的工 作压力是有利的。
但是，这方面的潜力非常有限。例如，水的压力为20MPa 时，其饱和温度也仅有365.7℃。而现代压水堆一回路常用 压力为15.5MPa，其对应的饱和温度为344.7℃。二者相 比，压力提高了4.5MPa，饱和温度却仅提高21℃。
4-1Leabharlann Baidu反应堆冷却剂系统
2．压力调节系统
为了保证反应堆冷却剂系统具有好的冷却能力，应当 将堆芯置于具有足够欠热度的冷却剂淹没之中。核电 厂在负荷瞬变过程中，由于量测系统的热惯性和控制 系统的滞后等原因，会造成一、二回路之间的功率失 配，从而引起负荷瞬变过程中一回路冷却剂温度的升 高或降低，造成一回路冷却剂体积膨胀或收缩。
由此可见，对于一定的工作压力，反应堆冷却刑的堆 出口温度变化余地很小。如大亚湾核电厂一回路压力为 15.5MPa，其堆出口冷却剂平均温度为329．8℃。*
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三、系统参数的选择
3．反应堆冷却剂的入口温度
反应堆冷却剂的出口温度一旦确定，对于一个 确定热功率的反应堆，其人口温度与流量有单值 关系。
第四章 反应堆冷却剂 系统及主要设备
动力工程系 宋长华
主要内容
➢4-1 反应堆冷却剂系统(一回路系统) ➢4-2 反应堆冷却剂泵 ➢4-3 蒸汽发生器 ➢4-4 稳压器 ➢4-5 一回路
主要辅助系统
4-1 反应堆冷却剂系统
一、系统的功能
反应堆冷却剂系统又称为一回路系统，其主要功能是： (1)在核电厂正常功率运行时将堆内产生的热量载出，并通
反应堆冷却剂系统的所有设备、阀门及管道，全部安装 在安全壳内。
过蒸汽发生器传给路工质，产生蒸汽，驱动汽轮发电机 组发电。 (2)在停堆后的第一阶段，经蒸汽发生器带走堆内的衰变热。 (3)系统的压力边界构成防止裂变产物释放到环境中的一道 屏障。 (4)反应堆冷却剂作为可溶化学毒物硼的裁体，并起慢化剂 和反射层作用。 (5)系统的稳压器用来控制一回路的压力，防止堆内发生偏 离泡核沸腾，同时对一路系统实行超压保护。
显然，如此提高压力，在提高电厂效率上的收益不大，反 而对各主要设备的承压要求、材料加工制造等技术难度都 大大增加了，最终影响到电厂的经济性。
综合考虑，一般压水堆核电厂一回路系统工作压力约为 15MPa。设计压力取1.10～1.25倍工作压力；冷态水压试 验压力取1.25倍设计压力。
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水经波动管涌人或流出稳压器，引起一回路压力升高 或降低。当压力升高至超过没定值时，压力控制系统 调节喷淋阀．由冷管段引来的过冷水向稳压器汽空间 喷淋降压；若压力低于设定值，压力控制系统启动加 热器，使部分水蒸发，升高蒸汽压力。
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3．超压保护系统
当一回路系统的压力超过限值时，装在稳压器顶部卸 压管线上的安全阀开启，向卸压箱排放蒸汽，使稳压 器压力下降，以维持整个一回路系统的完整性。
入口温度越高，一回路冷却剂平均温度越高。从 这方面来说，对提高热效率有利。但入口温度越 高，冷却剂温升越小，所需冷却剂流量越大，这 就增加了泵的输送功率，从而降低了电厂的净效 率。选择冷却剂的入口温度时，应综合考虑它与 流量各自带来的利弊以及其他一些因素后，选取 最佳值。
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三、系统参数的选择
4．冷却剂流量
综合上述分析，压水堆核电厂一回路参数范围是：工作 压力15MPa左右，冷却剂在反应堆的进口温度取 280℃——300℃，在反应堆的出口温度取310℃—— 330℃，进出口的温升为30℃——40℃。核电厂变工 况时，反应堆冷却剂平均温度变化允许的最大温差为 17℃——25℃。反应堆的设计温度为350℃。
卸压系统主要由装在稳压器汽空间连管上的卸压阀或 安全阀及其管道和卸压箱组成。
西屋公司设计的稳压器，上面装备有卸压阀和安全阀， 卸压阀的开启整定值比安全阀的开启整定值低。若卸 压阀开启后使超压瞬变过程得以缓解，安全阀则可免 于开启，法国法马通公司设计的稳压器，只装备三只 同一类型开启整定值不同的安全闽。