正常余热去除系统

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系统主要技术参数（1）
表 3.4.1 正常余热排出系统（RNS）设备主要参数 设备名称 余热排出泵 设计压力 设计流量 设计扬程 余热排出热交换器 设计容量 设计压力 设计温度 设计流量 入口温度 出口温度 6.21MPa.g 340.7 m3 /h 109.7m 管侧 6.7 MW 6.21 MPa.g 204.4°C 340.2 t/h 51.7°C 34.4°C 壳侧 6.7 MW 1.03 MPa.g 93.33°C 637.31 t/h 30.8°C 40°C 参数
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系统描述（1）
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系统描述（2）
正常余热排出系统分为A、B两列，每个系列 各有一个余热排出泵和一台余热排出热交换 器。。 余热排出泵的入口总管从RCS的二环路热段引 出。 余热排出泵有小流量保护的管路。 余热排出泵入口安装一只安全阀，防止余排 系统超压。。
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系统描述（3）
余热排出泵的吸入口与安全壳内换料水箱连接，水 箱的水体经过余排热交换器冷却后返回壳内换料水 箱。 余热排出泵的吸入口还可以和安全壳地坑相连。 余热排出泵在安全壳内和化容系统连接，通过提供 强迫循环，对一回路和换料水池的水进行净化。 每台热交换器并联设置了一条旁路管线，该管线上 有流量调节阀。RCS的降温速率由RNS热交换器的旁 路阀调节。
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系统功能（1）
– 停堆冷却：在停堆冷却的第二阶段，将一回路从 176.7℃降到51.7℃，并维持此温度稳定。 – 停堆净化：在换料工况下，与化容系统配合，余 热排出泵代替主泵作为净化流的强制循环驱动压 头，对一回路和换料水池的水体进行净化，以保 持RCS和换料水池的水质指标。 RCS – 冷却安全壳内置换料水箱（IRWST）：在壳内换 料水箱温度升高时，正常余热排出系统提供 IRWST的冷却，保持IRWST的正常温度不高于 48.9℃；在发生事故后，若非能动余热排出热交 换器（PRHR HX）投入运行，正常余热排出系统 保持IRWST的水温低于沸点。
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电厂换料
在换料停堆工况下，RNS的两个系列继续运行 ，后期可停运一个系列。RNS具有为换料水池 充水的能力。但为了改善池水的清晰度、降 低放射性剂量，AP1000一般不用RNS通过反应 堆向换料水池充水，而由乏燃料水池冷却净 化系统（SFS）完成充水。
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电厂半管运行工况
AP1000 核电厂的RCS主管道热段的水平标高 低于冷段的标高。这样设计的好处是，在为 了维修蒸汽发生器而在其下腔室内安装下封 头的管嘴密封盖时，AP1000核电厂的RCS热段 允许疏水的水位比传统压水堆核电厂的水位 高得多。此外，由于主管道的冷段高于热段 ，允许在燃料组件停留在堆芯的情况下维修 主泵。在电厂半管运行工况下，RNS的两个系 列继续运行，以带出堆芯燃料组件的衰变热 。
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系统原理（1）
物理原理
核电厂与常规电厂的一个显著不同就是在核电厂的 反应堆停闭以后，核功率虽然消失，但是由裂变碎 片及中子俘获产物的衰变所产生的剩余功率却缓慢 下降，导致一回路内部还有一定的剩余功率。运行 人员可以调节反应堆的核功率，但却控制不了剩余 功率的释放。为了反应堆的安全，在任何时刻必须 要将剩余功率导出。因此，核安全的主要问题是要 在任何情况下能够保证燃料的持续有效冷却。
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系统功能（2）
– 事故后向一回路补水：一阶段自动卸压系统（ADS）动作 后，若厂内电源可用，RNS泵可作为低压安注泵使用，将 乏燃料运输容器装载井的水补入一回路，以防止堆芯补水 箱水位继续下降而触发ADS第4级卸压阀的动作和IRWST的 非能动安全注射。 – 事故后的恢复：在非能动堆芯冷却系统成功地缓解事故后 ，允许由PRHR HX切换至RNS排出堆芯和RCS的热量。 – RCS的低温超压保护（LTOP）：在电厂启动、停闭和换料 运行期间，利用正常余热排出系统的安全阀为RCS提供低 温超压保护。 – 乏燃料水池的冷却：为乏燃料水池提供备用的冷却手段。
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功率（%）
停堆
100%
10% 7%
1%
剩余功率
0.5%
0.25%
0h
1h
2h
3h
4h
5h
时间（t）
图3.4.2停堆后的剩余功率
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系统原理（2）
控制原理 正常余热排出系统地投运条件： —一回路平均温度在最大韧脆转变温度（NDTT） ~176.67℃之间； —一回路压力在2.76~3.10MPa.g之间； —一回路压力若尚未降到3.103MPa.g，则RNS系统 的四个入口电动隔离阀都被闭锁而不能打开； —一回路压力的控制由稳压器进行，至少一台反应 堆冷却剂泵仍在运行。
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主要设备
正常余热排出系统主要由2台余热排出泵、2 台余热排出热交换器、1只安全壳内安全阀、 以及电动隔离阀、气动调节阀及其相关管道 和仪表等设备组成。正常余热排出系统的阀 门具有填料密封装置，可以减小阀门的泄漏 。阀门制造材料采用不锈钢。
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余热排出泵
两台100%容量的余热排出泵是单级立式离心 泵，吸入口位于底部。每台泵都装有机械密 封。密封装置由反应堆冷却剂润滑，润滑后 的冷却剂通过辅助热交换器循环冷却。设冷 水系统为填料箱和密封装置冷却。余热排出 泵由异步电机驱动。
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电厂停运
电厂停运的第一阶段，RCS的热量由蒸汽发生 器的二次侧导出。停堆后约4小时，RCS的温 度降到176.7℃，压力3.1MPa，即开始第二阶 段的停堆冷却。在投入RNS前，RNS先循环 IRWST的水。确认RNS的水硼化合格后，再投 入RNS的运行。RCS的降温速率由RNS热交换 器的旁路阀调节。温度降到60℃时RCS可卸压 、开盖。
正常余热去除系统（RNS）
2009年7月
内容概况
系统功能
系统描述
主要设备
系统运行
培训目标
了解系统主要功能和工艺流程； 熟悉主要设备结构、作用和运行方式； 了本系统和其它系统的相互关系； 记住系统和设备的主要技术参数。
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概述
正常余热排出系统（RNS）又可称为停堆冷却 系统，核安全要求在任何情况下都能够保证 核燃料的持续、有效冷却。 为了导出停堆后的剩余功率，停堆后的初始 阶段仍用二回路冷却，当二回路导热效率过 低时，由余热排出系统保证反应堆的冷却。
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主要技术参数（2）
表 3.4.2 正常余热排出系统（RNS）主要参数 安全壳外侧隔离阀到 RCS 间部分设计压力 安全壳外的其余部分设计压力 RNS 投入运行时的 RCS 压力 RNS 投入运行时的 RCS 温度 设备冷却水正常供水温度 设备冷却水最高供水温度 RCS 冷却结束时的温度 冷却时间（停堆后） 17.13MPa 6.21MPa 3.1MPa 176.7℃ 35℃ 43.3℃ 51.7℃ 96h
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余热排出热交换器
两台100%容量的余热排出热交换器为立式U 型管式热交换器。U型管焊在管板上，管板被 夹在壳体与下封头法兰之间，下封头内有隔 板将进出口流道分开。一回路冷却剂在U型管 的管内流过，设备冷却水从热交换器壳侧流 过。
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一回路入口隔离阀
位于安全壳内的4个入口隔离阀和一回路连接 ，全部都是电动隔离阀，并以“全关或全开 ”的方式运行。其正常位置为“关闭”，它 们的电源在正常运行时需要采取行政隔离措 施。其中两只阀门串联后组成两条并联管道 ，这样保证主泵和余热排出泵吸水管线之间 的隔离。阀门可以在主控室控制打开，但是 与一回路压力有连锁。此阀门属于安全相关 设备。
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正常余热排出系统的启动主要包括两大项操作
升压和加热，避免压力和热冲击，以保护余 热排出系统的泵和热交换器； 硼浓度的调整，防止在余热排出系统内硼浓 度低于一回路的硼浓度情况下误稀释一回路 。
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电厂启动
在冷停堆工况，RNS的两台泵和两台热交换器 运行。主泵投入运行后，停运RNS泵，但RNS 仍与RCS连通，以提供主回路通向CVS的低压 下泄通路和RCS的低温超压保护。一旦稳压器 建立汽腔并且一回路温度、压力达到RNS退出 限值，即隔离RNS。
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系统描述（4）
低压安注管线：在一阶段自动卸压系统（ADS）动 作后，若厂内电源可用，余热排出泵通过开启一只 电动隔离阀从乏燃料运输容器装载井取水补入RCS， 以防止堆芯补水箱水位继续下降而触发ADS第4级卸 压阀的动作和IRWST的非能动安全注射。 乏燃料水池的冷却管线：通过此条管线可以为乏燃 料水池提供备用的冷却手段。 安全壳补水管线：长期再循环阶段，从余热排出热 交换器下封头的出水室引出一条管线接往临时补水 水源，向安全壳内补水，保持安全壳内的水装量。