(反应堆冷却剂系统1)
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2.1.2 堆芯功能组件
1)控制棒组件 • 大约1/3的燃料组件的控制棒导向管为控制 棒组件占据。 • 控制棒组件分两类： • 黑棒束组件：24根Ag-In-Cd吸收棒——安全 控制 • 灰棒束组件：8根Ag-In-Cd吸收棒+16根不锈 钢(ss)灰棒——功率调节
• 由此可见,对于一定的工作压力，反应堆冷 却剂的堆出口温度变化余地很小。如大亚 湾核电厂一回路压力15.5MPa，其堆出口冷 却剂平均温度为329.8℃。
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1.3.4 反应堆冷却剂入口温度
• 入口温度越高，一回路冷却剂平均温度越 高，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，这就增加了泵的唧送功率，从而降低 了电厂的净效率。与流量综合考虑选取最 佳值。
29
1.4 系统布置
• • • • 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。 冷却剂系统设备和管道的布置以压力容器 为中心，力求紧凑、简单对称。 为补偿主管道的热膨胀，蒸发器和主泵采 用摆动的支撑结构以允许横向位移。 反应堆安放在安全壳中央并稍偏离中心， 以避开装卸料机构的起吊死区。
21
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参见28页表3‐1
23
1.3.1 一回路压力
• 由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。 • 一般压水堆核电厂一回路系统的工作压力 约为15.5MPa左右。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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1.3.3 反应堆冷却剂的出口温度
16
1.2.2 压力调节系统
• 压力调节系统由稳压器的加热和喷淋装置 及相应管线组成。
1.2.2 压力调节系统
• 核电厂在负荷瞬变过程中，引起一回路冷却剂 温度的升高或降低，造成一回路冷却剂体积膨 胀或收缩。水经波动管涌入或流出稳压器，引 起一回路压力升高或降低。 • 当压力升高至超过设定值时，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。
1.6 系统特性
• 系统主要参数随负荷(load)的变化关系 1. 正常运行 一回路 核电厂 正常运行 功率运行(>2%PR) 最佳稳态运行 基本负荷运行 正常瞬态运行 负荷跟踪过程中的功率变化 1)稳态运行——稳压器自动控制状态，额定压力 (15.5MPa)、程序水位(20%~64%)，冷却剂平均温度 291.4~310oC 2)正常瞬态——稳压器压力、水位调节，硼浓度、功 率调节棒组位置调节
• 由堆芯、堆芯支撑结构、反应堆压力容器 及控制棒传动机构组成。
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2.1 堆芯结构
• 堆芯又称为活性区，位于反应堆压力容器 中心偏下的位置。大亚湾核电厂由157个几 何形状和机械结构完全相同的燃料组件， 构成一个高3.65m，等效直径3.04m的准圆 柱状核反应区。
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• 在典型的燃料管理方案中，初始堆芯分成 三个燃料浓集度不同的区，在堆芯外区放 置浓集度较高的燃料组件，浓集度较低的 燃料组件以棋盘的形式排列在堆芯的内 区。 • 1区53个组件，浓集度1.8%；2区52个组 件，浓集度2.4%；3区52个组件，浓集度为 3.1%。
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1.4 系统布置
• 蒸汽发生器的位置高于反应堆压力容器管嘴所 在的平面，以便使系统具有足够的自然循环能 力。 • 针对冷却剂中的放射性物质，系统设备和管道 周围设有隔墙，它们与安全壳墙构成了二次屏 蔽。 • 高能管道的可能断裂位置装有限制器，对设 备、管道进行实体隔离。主要设备（反应堆压 力容器、蒸汽发生器、反应堆冷却剂泵、稳压 器等）和反应堆冷却剂管道安装在二次屏蔽墙 内。
• 冷却剂出口温度越高，电厂热效率越高， 但冷却剂出口温度的确定应考虑以下因 素： 1.燃料包壳温度限制：抗高温腐蚀性能 2.传热温差的要求：燃料表面与冷却剂间应 有10℃～15℃温差 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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1.3.3 反应堆冷却剂的出口温度
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1.3 系统的参数选择
• 一回路的工作压力、冷却剂的反应堆进出口 温度、流量和流速等参数→核电厂的安全性 和经济性 • 核电厂的一回路系统由若干并联的环路(loop) 组成。按照核电厂安全准则，单堆核电厂的 环路数不小于1，但过多的环路数将增加设备 投资，因此，目前核电厂一回路一般采用2～ 4条环路并联形式。 • 每一条环路所对应的电功率： 150MW→300MW～600MW→500MW～600MW。
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2.1.2 堆芯功能组件
2)可燃毒物组件 • 由装在不锈钢包壳管中的含硼玻璃管(成分为 B2O3+SiO2)组成，用于抵消新堆芯第一次装料 大部分过剩后备反应性。如大亚湾核电厂的首 次堆芯装有48个含12个可燃毒物棒的组件和18 个含16根可燃毒物棒的组件。加上两个初级中 子源棒组件中的32根，共有含896根可燃毒物 棒的68个组件，这些可燃毒物棒在第一次换料 时全部卸出，换上阻力塞组件。
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• 通常每年进行一次换料，每次换料更换1/3 燃料组件，达到平衡换料时新燃料的浓集 度为3.2%，向18个月换料过渡后提高为 4.45%(AFA-3G)
43
2.1.1 燃料组件
• 燃料组件(fuel assembly)由燃料元件，8 个定位格架和组件骨架等部件组成。若燃 料元件呈17x17正方形排列，每个组件有 289个位置： • 264个位置——燃料元件 • 24个位置——控制棒导向管 • 1个位置——中子通量测量管
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1.2.1 冷却系统
• 燃料元件表面的放热过程遵循下述关系：
Pu = Aiα (tc - tf )
Pu 堆内燃料棒总热功率/W A 燃料元件总表面积/m2
α
tc tf
燃料元件表面平均对流换热系数/W/(m2·K) 燃料元件表面平均温度/K 冷却剂平均温度/K
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1.2.1 冷却系统
• 堆芯热功率不变： • 冷却剂流量↑→堆芯出入口温差↓→一回路 平均温度↑→热效率↑ • 冷却剂流量↑→对流换热系数↑→燃料温度↓ 临界热流密度↑→安全性↑ • 冷却剂流量↑→流动阻力↑泵功率↑→电厂经 济性↓ • 冷却剂流量↑→燃料元件振动与冲蚀↑
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1.3.5 冷却剂流量
• 冷却剂流量对电厂经济性与安全性的影响 前面已有分析。
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压水堆核电厂一回路参数范围
• 工作压力15.5MPa左右； • 冷却剂进口温度取280℃~300℃，出口温度取 310℃~330℃。核电厂变工况时，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℃。 • 单环路对应的电功率为300MW时，冷却剂总质 量流量可达到15000t/h~21000t/h（每10MW热 功率160~250t/h） 。主管道内冷却剂流速可 达15 m/s，一回路系统的总阻力约为 0.6MPa~0.8MPa。
核电厂系统及设备 第三讲 冷却剂系统(1)
（2010—2011学年第二学期） 主讲：李然
1 反应堆冷却剂系统 1.1 系统的功能; 1.2 系统的描述; 1.3 系统的 参数选择; 1.4 系统布置;1.5 系统参数测 量;1.6 系统特性 2 反应堆本体结构 2.1 堆芯结构; 2.2 堆芯支撑结构; 2.3 反应堆 压力容器; 2.4 控制棒驱动机构
1.6 系统特性
2. 一回路温度选择 一回路载热 二回路传热 Th Tc Tav Ts K A
P = qm c p (Th − Tc ) P = KA (Tav − Ts )
一回路热管段温度 一回路冷管段温度 一回路平均温度 蒸发器二次侧饱和温度 一二侧间传热系数 蒸发器传热管总面积
1.6 系统特性
负荷升高： • 一回路不变，二回路 降温—— 热效率降低 • 二回路不变，一回路 升温—— 容积补偿，废水增多， 反应性调节，安全性 降低
1.6 系统特性
目前系统特性设计方 案： • 反应堆进口水温基本 不变 • 一回路平均温度随负 荷增加而升高 • 二回路蒸汽温度随负 荷增加而降低
2. 反应堆本体结构
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1.2.1 冷却系统
• 由一维流动守恒方程，对动量和能量守恒方 程环路积分可得自然循环质量流量：
2 ⎛ 2 β Pt g ΔL ρ0 ⎞ qm = ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ Rc p ⎝ ⎠ 1/ ( 3− n )
ΔL 蒸发器与堆芯中心高差/m n 对湍流为0.2，层流为1
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1.2.1 冷却系统
• 给定堆芯出入口温差，自然循载出热功率：
1.1 系统功能
• 正常功率运行时将堆内产生的热量载出，并通过蒸 汽发生器传给二回路工质，产生蒸汽，驱动汽轮发 电机组发电。 • 在停堆后的第一阶段，经蒸汽发生器带走堆内的衰 变热。 • 冷却剂作为可溶化学毒物硼的载体，并起慢化剂和 反射层作用。 • 压力边界构成防止裂变产物释放到环境中的一道屏 障。 • 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，同时对一回路系统实行超压保护。
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1.2.1 冷却系统
因此，在确定流经堆芯的冷却剂流速时要权衡 各种因素。 e.g. • 大亚湾核电厂堆内冷却剂平均流速为4.6m/s。 • 秦山核电厂堆芯冷却剂平均流速为3.65m/s。 • 田湾核电厂堆芯冷却剂平均流速为5.6m/s。
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1.2.1 冷却系统
• 在发生全厂断电事故时，主泵停ห้องสมุดไป่ตู้，冷却 剂失去强迫循环。如何去除堆内衰变热？ （1）在反应堆冷却剂泵电动机顶部装飞轮， 延长主泵断电后的惰转时间，增加泵的惯 性流量，保证断电后短时间内有足够的流 量通过堆芯。 （2）在一回路设备布置上，应使蒸汽发生器 的位置高于反应堆压力容器，以便建立和 保持一个自然循环驱动头。
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1.2.3 超压保护系统
• 超压保护系统由稳压器的安全阀、卸压阀 以及卸压箱及相应管道组成。
1.2.3 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。 • 西屋公司：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 • 法马通公司：三只同一类型不同开启整定值的 安全阀。
1 反应堆冷却剂系统
反应堆冷却剂系统(Reactor Coolant System: RCS/RCP)又称为一回路(primary circuit)系 统。 1.1 系统功能 • 冷却剂 →载热；余热排出 • 慢化剂 →慢化；反射层 →可溶毒物——硼 • 溶剂 • 压力边界→承压；裂变产物屏障 • 稳压器 →防止DNB；超压保护
⎛ 2 β g ΔL ρ ⎞ Pt = c p ⎜ ⎟ R ⎝ ⎠
2 0 1/ ( 2 − n )
( tout − tin )
3− n 2− n
qm ~ ( Pt ΔL )
1/ 3 3/ 2
Pt ~ c p ( tout − tin )
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1.2.1 冷却系统
• 在一回路出现两相流的情况下，必须考虑流 动的不稳定性问题。原理上，增加堆芯与蒸 汽发生器间的高度差仍然有效，但增加的办 法更倾向于降低堆芯高度，拉长反应堆压力 容器而不是抬高蒸汽发生器。
1.2 系统描述
• 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。
1.2 系统描述
• 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。
1.2 系统描述
• 压力调节系统由稳压器的加热和喷淋装置 及相应管线组成。
1.2 系统描述
• 超压保护系统由稳压器的安全阀、卸压阀 以及卸压箱及相应管道组成。
1.2.1 冷却系统
• 正常功率运行时，反应堆冷却剂泵使冷却剂 强迫循环通过堆芯。流经堆芯的冷却剂载热 遵循下述关系：
Pt = qm c p (tout - tin )
Pt 堆芯热功率/kW q m 冷却剂质量流量/kg/s c p 冷却剂比定压热容/kJ/(kg·K) t out 冷却剂入口温度/K t in 冷却剂出口温度/K
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1.5 系统的参数测量
• 温度测量(MT)：热电偶（电阻温度计） • 压力测量(MP)：压力传感器 • 流量测量(MF)：差压变送器 • 各类仪表，宽量程用于指示，窄量程用于 控制保护
1.5 系统的参数测量
余热排出系统
1.5 系统的参数测量
• 压力容器水位 测量
Δp − ρv gH h= ( ρl − ρ v ) g
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2.1.2 堆芯功能组件
1)控制棒组件 • 大约1/3的燃料组件的控制棒导向管为控制 棒组件占据。 • 控制棒组件分两类： • 黑棒束组件：24根Ag-In-Cd吸收棒——安全 控制 • 灰棒束组件：8根Ag-In-Cd吸收棒+16根不锈 钢(ss)灰棒——功率调节
• 由此可见,对于一定的工作压力，反应堆冷 却剂的堆出口温度变化余地很小。如大亚 湾核电厂一回路压力15.5MPa，其堆出口冷 却剂平均温度为329.8℃。
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1.3.4 反应堆冷却剂入口温度
• 入口温度越高，一回路冷却剂平均温度越 高，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，这就增加了泵的唧送功率，从而降低 了电厂的净效率。与流量综合考虑选取最 佳值。
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1.4 系统布置
• • • • 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。 冷却剂系统设备和管道的布置以压力容器 为中心，力求紧凑、简单对称。 为补偿主管道的热膨胀，蒸发器和主泵采 用摆动的支撑结构以允许横向位移。 反应堆安放在安全壳中央并稍偏离中心， 以避开装卸料机构的起吊死区。
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参见28页表3‐1
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1.3.1 一回路压力
• 由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。 • 一般压水堆核电厂一回路系统的工作压力 约为15.5MPa左右。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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1.3.3 反应堆冷却剂的出口温度
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1.2.2 压力调节系统
• 压力调节系统由稳压器的加热和喷淋装置 及相应管线组成。
1.2.2 压力调节系统
• 核电厂在负荷瞬变过程中，引起一回路冷却剂 温度的升高或降低，造成一回路冷却剂体积膨 胀或收缩。水经波动管涌入或流出稳压器，引 起一回路压力升高或降低。 • 当压力升高至超过设定值时，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。
1.6 系统特性
• 系统主要参数随负荷(load)的变化关系 1. 正常运行 一回路 核电厂 正常运行 功率运行(>2%PR) 最佳稳态运行 基本负荷运行 正常瞬态运行 负荷跟踪过程中的功率变化 1)稳态运行——稳压器自动控制状态，额定压力 (15.5MPa)、程序水位(20%~64%)，冷却剂平均温度 291.4~310oC 2)正常瞬态——稳压器压力、水位调节，硼浓度、功 率调节棒组位置调节
• 由堆芯、堆芯支撑结构、反应堆压力容器 及控制棒传动机构组成。
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2.1 堆芯结构
• 堆芯又称为活性区，位于反应堆压力容器 中心偏下的位置。大亚湾核电厂由157个几 何形状和机械结构完全相同的燃料组件， 构成一个高3.65m，等效直径3.04m的准圆 柱状核反应区。
41
• 在典型的燃料管理方案中，初始堆芯分成 三个燃料浓集度不同的区，在堆芯外区放 置浓集度较高的燃料组件，浓集度较低的 燃料组件以棋盘的形式排列在堆芯的内 区。 • 1区53个组件，浓集度1.8%；2区52个组 件，浓集度2.4%；3区52个组件，浓集度为 3.1%。
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1.4 系统布置
• 蒸汽发生器的位置高于反应堆压力容器管嘴所 在的平面，以便使系统具有足够的自然循环能 力。 • 针对冷却剂中的放射性物质，系统设备和管道 周围设有隔墙，它们与安全壳墙构成了二次屏 蔽。 • 高能管道的可能断裂位置装有限制器，对设 备、管道进行实体隔离。主要设备（反应堆压 力容器、蒸汽发生器、反应堆冷却剂泵、稳压 器等）和反应堆冷却剂管道安装在二次屏蔽墙 内。
• 冷却剂出口温度越高，电厂热效率越高， 但冷却剂出口温度的确定应考虑以下因 素： 1.燃料包壳温度限制：抗高温腐蚀性能 2.传热温差的要求：燃料表面与冷却剂间应 有10℃～15℃温差 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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1.3.3 反应堆冷却剂的出口温度
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1.3 系统的参数选择
• 一回路的工作压力、冷却剂的反应堆进出口 温度、流量和流速等参数→核电厂的安全性 和经济性 • 核电厂的一回路系统由若干并联的环路(loop) 组成。按照核电厂安全准则，单堆核电厂的 环路数不小于1，但过多的环路数将增加设备 投资，因此，目前核电厂一回路一般采用2～ 4条环路并联形式。 • 每一条环路所对应的电功率： 150MW→300MW～600MW→500MW～600MW。
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2.1.2 堆芯功能组件
2)可燃毒物组件 • 由装在不锈钢包壳管中的含硼玻璃管(成分为 B2O3+SiO2)组成，用于抵消新堆芯第一次装料 大部分过剩后备反应性。如大亚湾核电厂的首 次堆芯装有48个含12个可燃毒物棒的组件和18 个含16根可燃毒物棒的组件。加上两个初级中 子源棒组件中的32根，共有含896根可燃毒物 棒的68个组件，这些可燃毒物棒在第一次换料 时全部卸出，换上阻力塞组件。
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• 通常每年进行一次换料，每次换料更换1/3 燃料组件，达到平衡换料时新燃料的浓集 度为3.2%，向18个月换料过渡后提高为 4.45%(AFA-3G)
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2.1.1 燃料组件
• 燃料组件(fuel assembly)由燃料元件，8 个定位格架和组件骨架等部件组成。若燃 料元件呈17x17正方形排列，每个组件有 289个位置： • 264个位置——燃料元件 • 24个位置——控制棒导向管 • 1个位置——中子通量测量管
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1.2.1 冷却系统
• 燃料元件表面的放热过程遵循下述关系：
Pu = Aiα (tc - tf )
Pu 堆内燃料棒总热功率/W A 燃料元件总表面积/m2
α
tc tf
燃料元件表面平均对流换热系数/W/(m2·K) 燃料元件表面平均温度/K 冷却剂平均温度/K
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1.2.1 冷却系统
• 堆芯热功率不变： • 冷却剂流量↑→堆芯出入口温差↓→一回路 平均温度↑→热效率↑ • 冷却剂流量↑→对流换热系数↑→燃料温度↓ 临界热流密度↑→安全性↑ • 冷却剂流量↑→流动阻力↑泵功率↑→电厂经 济性↓ • 冷却剂流量↑→燃料元件振动与冲蚀↑
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1.3.5 冷却剂流量
• 冷却剂流量对电厂经济性与安全性的影响 前面已有分析。
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压水堆核电厂一回路参数范围
• 工作压力15.5MPa左右； • 冷却剂进口温度取280℃~300℃，出口温度取 310℃~330℃。核电厂变工况时，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℃。 • 单环路对应的电功率为300MW时，冷却剂总质 量流量可达到15000t/h~21000t/h（每10MW热 功率160~250t/h） 。主管道内冷却剂流速可 达15 m/s，一回路系统的总阻力约为 0.6MPa~0.8MPa。
核电厂系统及设备 第三讲 冷却剂系统(1)
（2010—2011学年第二学期） 主讲：李然
1 反应堆冷却剂系统 1.1 系统的功能; 1.2 系统的描述; 1.3 系统的 参数选择; 1.4 系统布置;1.5 系统参数测 量;1.6 系统特性 2 反应堆本体结构 2.1 堆芯结构; 2.2 堆芯支撑结构; 2.3 反应堆 压力容器; 2.4 控制棒驱动机构
1.6 系统特性
2. 一回路温度选择 一回路载热 二回路传热 Th Tc Tav Ts K A
P = qm c p (Th − Tc ) P = KA (Tav − Ts )
一回路热管段温度 一回路冷管段温度 一回路平均温度 蒸发器二次侧饱和温度 一二侧间传热系数 蒸发器传热管总面积
1.6 系统特性
负荷升高： • 一回路不变，二回路 降温—— 热效率降低 • 二回路不变，一回路 升温—— 容积补偿，废水增多， 反应性调节，安全性 降低
1.6 系统特性
目前系统特性设计方 案： • 反应堆进口水温基本 不变 • 一回路平均温度随负 荷增加而升高 • 二回路蒸汽温度随负 荷增加而降低
2. 反应堆本体结构
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1.2.1 冷却系统
• 由一维流动守恒方程，对动量和能量守恒方 程环路积分可得自然循环质量流量：
2 ⎛ 2 β Pt g ΔL ρ0 ⎞ qm = ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ Rc p ⎝ ⎠ 1/ ( 3− n )
ΔL 蒸发器与堆芯中心高差/m n 对湍流为0.2，层流为1
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1.2.1 冷却系统
• 给定堆芯出入口温差，自然循载出热功率：
1.1 系统功能
• 正常功率运行时将堆内产生的热量载出，并通过蒸 汽发生器传给二回路工质，产生蒸汽，驱动汽轮发 电机组发电。 • 在停堆后的第一阶段，经蒸汽发生器带走堆内的衰 变热。 • 冷却剂作为可溶化学毒物硼的载体，并起慢化剂和 反射层作用。 • 压力边界构成防止裂变产物释放到环境中的一道屏 障。 • 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，同时对一回路系统实行超压保护。
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1.2.1 冷却系统
因此，在确定流经堆芯的冷却剂流速时要权衡 各种因素。 e.g. • 大亚湾核电厂堆内冷却剂平均流速为4.6m/s。 • 秦山核电厂堆芯冷却剂平均流速为3.65m/s。 • 田湾核电厂堆芯冷却剂平均流速为5.6m/s。
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1.2.1 冷却系统
• 在发生全厂断电事故时，主泵停ห้องสมุดไป่ตู้，冷却 剂失去强迫循环。如何去除堆内衰变热？ （1）在反应堆冷却剂泵电动机顶部装飞轮， 延长主泵断电后的惰转时间，增加泵的惯 性流量，保证断电后短时间内有足够的流 量通过堆芯。 （2）在一回路设备布置上，应使蒸汽发生器 的位置高于反应堆压力容器，以便建立和 保持一个自然循环驱动头。
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1.2.3 超压保护系统
• 超压保护系统由稳压器的安全阀、卸压阀 以及卸压箱及相应管道组成。
1.2.3 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。 • 西屋公司：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 • 法马通公司：三只同一类型不同开启整定值的 安全阀。
1 反应堆冷却剂系统
反应堆冷却剂系统(Reactor Coolant System: RCS/RCP)又称为一回路(primary circuit)系 统。 1.1 系统功能 • 冷却剂 →载热；余热排出 • 慢化剂 →慢化；反射层 →可溶毒物——硼 • 溶剂 • 压力边界→承压；裂变产物屏障 • 稳压器 →防止DNB；超压保护
⎛ 2 β g ΔL ρ ⎞ Pt = c p ⎜ ⎟ R ⎝ ⎠
2 0 1/ ( 2 − n )
( tout − tin )
3− n 2− n
qm ~ ( Pt ΔL )
1/ 3 3/ 2
Pt ~ c p ( tout − tin )
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1.2.1 冷却系统
• 在一回路出现两相流的情况下，必须考虑流 动的不稳定性问题。原理上，增加堆芯与蒸 汽发生器间的高度差仍然有效，但增加的办 法更倾向于降低堆芯高度，拉长反应堆压力 容器而不是抬高蒸汽发生器。
1.2 系统描述
• 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。
1.2 系统描述
• 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。
1.2 系统描述
• 压力调节系统由稳压器的加热和喷淋装置 及相应管线组成。
1.2 系统描述
• 超压保护系统由稳压器的安全阀、卸压阀 以及卸压箱及相应管道组成。
1.2.1 冷却系统
• 正常功率运行时，反应堆冷却剂泵使冷却剂 强迫循环通过堆芯。流经堆芯的冷却剂载热 遵循下述关系：
Pt = qm c p (tout - tin )
Pt 堆芯热功率/kW q m 冷却剂质量流量/kg/s c p 冷却剂比定压热容/kJ/(kg·K) t out 冷却剂入口温度/K t in 冷却剂出口温度/K
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1.5 系统的参数测量
• 温度测量(MT)：热电偶（电阻温度计） • 压力测量(MP)：压力传感器 • 流量测量(MF)：差压变送器 • 各类仪表，宽量程用于指示，窄量程用于 控制保护
1.5 系统的参数测量
余热排出系统
1.5 系统的参数测量
• 压力容器水位 测量
Δp − ρv gH h= ( ρl − ρ v ) g