反应堆冷却剂系统(RCP)

反应堆冷却剂系统（RCP）

一、系统的功能

压水堆核电厂的反应堆冷却剂系统(RCP)，又称一回路主系统(图1-1)，有以下功能：

1.它的主要功能是将反应堆堆芯中核裂变反应产生的热量传送到蒸汽发生器，从而冷却堆芯，防止燃料元件烧毁，而蒸汽发生器供给汽轮发电机组(二回路)所必需的蒸汽;

2.在压水反应堆内，水作为冷却剂又兼作中子慢化剂，使裂变反应产生的快中子减速到热中子能量;

3.反应堆冷却剂中溶有硼酸，可补偿氙瞬态效应和燃耗引起的反应性变化;

4.系统内的稳压器可用于控制冷却剂压力，以防止堆芯内产生不利于传热的偏离泡核沸腾现象;

图 1-1 反应堆冷却剂

5.在发生燃料元件包壳破损事故时，反应堆冷却系统压力边界可作为防止放射性产物泄漏的第二道屏障。

二、设计基础

反应堆冷却剂系统设备设计是以下述正常运行数据为基准：压力15.5MPa(abs)，满负荷时冷却剂的平均温度310℃ ;按100%反应堆功率下向二回路系统传递全部反应堆热功率设计;所有冷却剂系统(RCP)设备都按能适应112℃/h速率加热或冷却瞬态设计，温度变化率的运行限值为56℃/h。

整个反应堆冷却剂系统(RCP)的设计遵照有关文件的规定，在核电厂正常或事故工况下运行时，由温度、压力、流量变化引起的机械应力不得超过限值，以确保反应堆冷却剂系统压力边界的完整性。

三、系统描述

1.传热环路

RCP系统由并联到反应堆压力容器的二条相同的传热环路组成。每一条环路有一台反应堆冷却剂泵和一台蒸汽发生器。在运行时，反应堆冷却剂泵使冷却剂通过反应堆压力容器在冷却剂环路中循环。作为冷却剂、慢化剂和硼酸溶剂的水，在通过堆芯时被加热，然后流入蒸汽发生器，在那里将热量传递给二回路系统，最后返回到反应堆冷却剂泵重复循环。位于反应堆容器出口和蒸汽发生器入口之间的管道称为环路热段，主泵和压力容器入口间称为环路冷段，蒸汽发生器与主泵间的管道称为过渡段。

2.压力调节原理

RCP系统还包括稳压器及其为反应堆冷却剂控制和超压保护所需的辅助设备。稳压器通过波动管接到1号环路热段。

压力控制通过电加热器和喷淋阀的动作实现。喷淋系统由两条冷段供水，并通过喷淋接管接到稳压器的顶封头。加热器安装在稳压器的底部。

由三个安全阀组提供超压保护。三个安全阀组通过三条没有保温的、形成环路的管道与稳压器顶封头上的接管连接。这些环路形管道在每个安全阀的上游可以构成水封，防止氢气的任何泄漏。

每个阀组由两台串联安装的先导式安全阀组成：上游的阀门具有安全功能，如果该阀门关闭失效，下游阀门即具有隔离功能。

安全阀排汽进入稳压器卸压箱。卸压箱还收集某些阀门阀杆的引漏和位于安全壳内的其它卸压阀的排放。卸压箱底部贮水，水内有由设备冷却水系统冷却的盘管，上部有喷淋管，上部空间充有氮气。

3.温度检测旁路(RTD)

每条冷却剂环路热段和冷段的温度在蒸汽发生器旁路管线和反应堆冷却剂泵旁路管线上分别测量。RTD(resistance temperature detector)的热段旁路接管呈勺形，在一个横截面上布置成1200间隔，插入反应堆冷却剂中，以便为RTD支管收集具有代表性的温度样品。由于泵的搅混作用，对于冷段温度的测量，仅需要在反应堆冷却剂泵的排出端上布置一个接管。

两条旁路管线的流量收集到一根装有流量计的公共回流管线中，并且接到蒸汽发生器与泵之间的过渡段管道上。为了平衡冷段和热段旁路之间流量率，冷段旁路管线装有一个流量限制器。

4.与辅助系统的连接

还有若干辅助系统为RCP系统服务，它们包括：化学和容积控制系统(RCV)、余热排出系统(RRA)和安全注入系统(RIS)。这些辅助系统都与反应堆冷却剂系统相连接。

--RCV：RCP通过正常下泄管线排入RCV系统。正常下泄管线位于2号环路过渡段。过剩下泄管线作为正常下泄管线的备用，接到1号环路过渡段。

冷却剂通过上充管线回流到1号环路冷段，或者通过辅助喷淋管线接到稳压器。

--RRA：RCP通过位于2个环路热段上的接管排入RRA系统。冷却剂经由RIS的中压安注箱注入管线回流到RCP系统。

--RIS：RIS系统与RCP系统的连接通过：

接到热段和冷段及反应堆压力容器的高压安注(HHSI)管线和低压安注(LHSI)管线;

接到反应堆压力容器的中压安注箱注入管线。

--RCP系统还在不同的位置与核岛排气和疏水系统(RPE)及核取样系统(REN)连接。

--RCP 降压水位测量仪表(RCP082LN)与2号环路热段RRA吸入管线上游相连接。

四、系统特性参数表

表1-1为压水堆核电厂反应堆冷却剂系统(RCP)特性参数表。表2为与反应堆冷却剂系统相连接的系统。

表1-1 反应堆冷却剂系统(RCP)特性参数

表1-2 与反应堆冷却剂系统相连接的系统

余热排出系统(residual heat removal sys- tem)用于冷停堆时排出堆芯余热的系统，亦称停堆冷却系统，一回路辅助系统之一。在很多核电厂中，本系统还兼作安全注射系统的低压注射子系统(见图)。其主要

功能为:①正常冷停堆的第二阶段，即当一次冷却荆系统的压力和温度分别达到2.5~3.。 MPa和

175~180℃时，把停堆后的堆芯剩余释热以及系统内介质和设备的显热，通过设备冷却水系统传输至最

终热阱，使反应堆冷却剂的温度以一定速率降到冷停堆或换料操作温度，并保持这个温度;②在反应堆更换燃料开始时，将换料水箱内的含硼水箱人换料水池，换料结束后，再将换料水池内的含硼水送回换料

水箱。③失水事故时，兼作低压安全注射部分，将换料水箱内的含翻水或安全壳地坑内的水注人堆芯。

换料水箱高压安全注射策牟毕线擎。排出，主管道冷段化学和容积控翻系坟主管通热段安全亮地境

余热排出系统流程原理图本系统通常设里两个相互独立、冗余的系列。每个系列设一台余热排出泵和一

台余热交换器。当一个系列失效时，系统仍能保持其安全功能。余热排出泵为离心泵。每台泵设有小流

量旁通管，以防止泵在无输出流量时发生热变形和损坏。余热交换器通常为U形管壳式结构，在设计上考虑到反应堆长期满功率运行后，停堆后一段时间内(通常考虑20一24h)存在的余热和反应堆冷却剂与设备冷却水之间的最小温差，每台余热交换器按100%的热负荷设计。其出口和旁通管道上均设置流量

控制阀。停堆冷却反应堆冷却剂由余热排出泵从主管道热段吸出，经余热交换器管侧将热量传输给壳侧

的设备冷却水后，再经主管道冷段返回堆芯，如此循环冷却堆芯。通过旁路调节余热交换器管侧的反应

堆冷却剂流量，可控制反应堆冷却剂的降温速率。反应堆冷却剂温度下降至60C以下时.一次冷却剂系

统压力降至常压，便可进行换料或维修工作。冷停堆后，不能利用正常下泄通道将反应堆冷却剂输人化

学和容积控制系统净化时，在余热排出泵出口将大部分反应堆冷却剂注人主管道冷段进人堆芯，而一部

分反应堆冷却剂通过本系统低压下泄通道抽人化学和容积控制系统进行净化，净化后的水返回余热排出

泵人口再注人堆芯。在反应堆起动阶段，使用本系统的低压下泄通道维持一次冷却剂系统压力(2.8~ 3.0 MPa)，直至反应堆冷却剂泵投人运行及化学和容积控制系统的上充(离心)泵投人运行。换料运行余热排

出泵从换料水箱吸入含翻水. 经余热交换器旁通管和主管道冷段，进人反应堆压力容器，通过松开的法兰面滋人换料水池。当换料水池水位达到规定高度后，可进行换料操作。换料结束后，将换料水池内的含

硼水送回换料水箱。失水事故期间的堆芯冷却余热排出泵吸取换料 _._.，。J曰.，J、，比八土官沮冷段，进人堆芯。在再循环阶段，余热排出泵将从安全壳地坑吸取的水，经余热交换器直接注入主管道冷段和

热段，使之进入堆芯.