核电站课程第三章.docVIP

第3章 反应堆冷却剂系统（RCP） 3.1 系统描述 3.1.1 系统功能 1．主要功能 反应堆冷却剂系统（RCP）即核电站一回路的主回路，其主要功能是使冷却剂循环流动，将堆芯中核裂变产生的热量通过蒸汽发生器传输给二回路，同时冷却堆芯，防止燃料元件烧毁或毁坏。 2．辅助功能 (1) 中子慢化剂：反应堆冷却剂为轻水，它具有比较好的中子慢化能力，使裂变产生的快中子减速成为热中子，以维持链式裂变反应。另外，它也起到反射层的作用，使泄漏出堆芯的部分中子反射回来。 (2) 反应性控制：反应堆冷却剂中溶有的硼酸可吸收中子，因此通过调整硼溶度可控制反应性（主要用于补偿氙效应和燃耗）。 (3) 压力控制：RCP系统中的稳压器用于控制冷却剂压力，以防止堆芯中发生不利于燃料元件传热的偏离泡核沸腾现象。 (4) 放射性屏障：RCP系统压力边界作为裂变产物放射性的第二道屏障，在燃料元件包壳破损泄漏时，可防止放射性物质外逸。 3.1.2 系统说明 1．系统流程 如图3.1所示，RCP系统由反应堆和三条并联的闭合环路组成，这些环路以反应堆压力容器为中心作辐射状布置，每条环路都由一台主冷却剂泵（简称主泵）、一台蒸汽发生器和相应的管道和仪表组成。另外，1号环路热管段上连接有一个稳压器，用于RCP系统的压力调节和压力保护。每个环路中，位于反应堆压力容器出口和蒸汽发生器入口之间的管道称为热段，主泵和压力容器入口间的管道称为冷段，蒸汽发生器与主泵间的管道称为过渡段。 图3.1 RCP系统的组成 在反应堆中采用除盐含硼水作为冷却剂，它使核燃料元件冷却并将核燃料释放出的热能传导出去。为了使一回路水在任何部位、任何时候都处于液态，要保持其压力高于饱和压力。高压的冷却剂在堆芯吸收了核燃料裂变放出的热能，从反应堆压力容器出口管流出，经主管道热管段进入蒸汽发生器的倒U形管，将热量传给在U形管外流动的二回路系统的给水，使之变为蒸汽。冷却剂由蒸汽发生器出来经过渡管段进入主泵，经主泵升压后流经冷管段，又回到反应堆压力容器。这样，带放射性的反应堆冷却剂始终循环流动于闭合的环路中，与二回路是完全分开的，使得蒸汽发生器产生的蒸汽不带放射性，以便于二回路设备的运行与维修。 反应堆额定热功率为2895MW，考虑主泵的发热和系统的热损失之后，RCP的热功率为2905MW，额定流量为3×23790m3/h，汽轮发电机组额定电功率为983.8MWe，因而总效率约为34%，它主要受二回路热循环效率限制。 RCP系统是防止裂变产物外泄的第二道屏障，其压力边界包括： 反应堆容器和顶盖； 控制棒驱动机构的压力外壳； 主冷却剂管道； 蒸汽发生器的一回路侧； 主泵； 稳压器及与其连接的管道，包括先导式安全阀的脉冲管道； 与辅助系统相连的管道和阀门（除稳压器脉冲管道外，凡内径小于25mm的管道不属于RCP系统压力边界的限制）。 2．系统接口 与RCP系统冷却剂管道连接的辅助系统有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），参见图3.8。 (1) RCV RCP通过正常下泄管线排入RCV系统。正常下泄管线位于3号环路冷管段（1号机）或2号环路冷管段（2号机）。另外还设置了过剩下泄管线，接到2号环路位于蒸汽发生器出口和反应堆冷却剂泵入口之间的管道处。 冷却剂通过上充管线回流到2号环路（1号机）或1号环路（2号机）的冷管段。 (2) RRA RCP冷却剂通过位于2号环路热管段上的接管排入RRA系统。冷却后的冷却剂经由1号和3号环路冷管段上的RIS安注箱注入管线回流到RCP系统。 (3) RIS RIS系统与RCP的连接通过下述三种途径： ((接到热管段和冷管段的高压安注（HHSI）管线； ((接到冷管段和2号及3号环路热管段（1号机）或1号及2号环路热管段（2号机）的低压安注（LHSI）管线； ((接到每条冷管段的安注箱注入管线。 其中，高压安注和低压安注系统与RCP连接的那部分管道是共用的。 3．管道与设备布置 反应堆冷却剂主管道设计成能承受反应堆冷却剂系统在预期的运行工况范围内可能达到的温度和压力，全部采用奥氏体不锈钢材料制造，以满足腐蚀和工作环境条件的要求。每个环路的热管段、过渡段和冷管段尺寸见图3.2，它们的最小壁厚度分别为67mm、71mm和64mm。 图3.2 反应堆冷却剂管道的结构和尺寸 RCP系统全部位于安全壳内，系统设备和管道的布置如图3.3所示。在冷却剂主泵失去电源的事故情况下，要保证维持足够的冷却剂流量以排出反应堆衰变余热。为此，蒸汽发生器的位置高于反应堆压力容器，这样就在热量通过蒸汽发生器排出时产生一个在反应堆冷却剂系统中建立和保持流量的驱动压头，即建立自然循环。注意，自然循环流量仅够排出停堆后的衰变余热，不能用于功率运行。 图3.3 RCP系