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1、蒸汽发生器,概述,蒸汽发生器系统是核电站一、二回路的枢纽，它的主要作用是将一回路冷却剂中的热量传递给二回路给水，使之产生蒸汽来驱动汽轮发电机组发电。由于一回路冷却剂流经堆芯带有放射性，因此蒸汽发生器也是一回路压力边界的一部分，用于防止放射性物质外泄。故在正常运行时，二回路不受一回路放射性冷却剂的污染，是不带放射性的。,安全相关功能,（1）安全壳隔离 SGS能够隔离贯穿安全壳的管线，以限制场外辐照水平。这些管线包括：主给水管线、启动给水管线、主蒸汽管线及蒸汽发生器排污管线。SGS为每条贯穿安全壳的管线至少设置一个安全壳隔离阀。 （2）蒸汽发生器隔离 蒸汽管线破裂或给水管线破裂时，SGS与电站控制
2、系统PLS、主蒸汽系统MSS、主给水系统MFWS、启动给水系统SFWS共同作用防止超过一个蒸汽发生器的快速喷放。 （3）给水隔离 各种事故情况下，保护和安全监测系统PMS发出给水隔离信号，对蒸汽发生器主给水管线进行隔离，防止RCS过度冷却，保证安全停堆。 （4）二次侧超压保护 SGS为蒸汽发生器二次侧及主蒸汽隔离阀MSIV上游的主蒸汽管线提供能动的安全相关的超压保护。,非安全相关功能,（1）蒸汽和给水的输送 （2）连续运行 （3）主给水/启动给水控制自动转换 （4）正常冷却工况余热排出 （5）排污至蒸汽发生器排污系统（BDS） （6）主蒸汽管线预热 （7）主蒸汽管线疏水 （8）蒸汽管线取样,（
3、4）正常冷却工况余热排出 正常停堆工况时，SGS提供非安全相关的余热排出方法。从热态零负荷到正常余热排出系统（RNS）投入，给水流量根据蒸汽发生器液位控制系统自动控制，将反应堆的热量排出，同时通过蒸汽排放系统减少排到凝汽器的蒸汽量。 （5）排污至蒸汽发生器排污系统（BDS） 在启动、停堆、正常功率运行工况和蒸汽发生器全流量湿保养期间进行除氧与pH值控制工况时，SGS对蒸汽发生器二次侧进行连续的排污，保证二次侧工质满足化学要求。 （6）主蒸汽管线预热 SGS设置主蒸汽隔离阀旁路阀（V240），与MSIV平行，并且先于MSIV开启以平衡蒸汽压力。启动工况时，通过主蒸汽隔离阀旁路阀（V240）对蒸汽
4、管线逐渐地进行预热，限制蒸汽管线的热瞬态；并且控制低温蒸汽管线管壁上蒸汽的凝结，避免发生水锤。,（7）主蒸汽管线疏水 SGS设置疏水装置，对MSIV上游主蒸汽管线凝结水进行收集和排出，避免由于夹带凝结水或潜在的水锤使设备损坏，允许机组跳闸后尽快重新开启MSIV，缩短停机时间。 （8）蒸汽管线取样 SGS在MSIV上游主蒸汽管线对蒸汽取样，对蒸汽的湿度进行评估。,非安全相关纵深防御功能,（1）衰变热排出 在偏离正常运行时，SGS 与RCS，MFWS，SFWS和MSS一起排出RCS中产生的热量并通过蒸汽发生器将其传至SGS。这样能够防止非能动余热排出不必要的启动。在凝汽器不可用时的停堆运行工况下，
5、SGS输送启动给水至蒸汽发生器同时通过PORV排汽来实现衰变热的排出。 （2）非安全相关超压保护 SGS设置非安全相关的PORV，PORV为二次侧超压保护提供纵深防御并防止安全阀（V030V035）开启。,对于蒸汽管线小破口事件，首先，操纵员隔离与 破裂蒸汽管线相关的蒸汽发生器的给水。这样减 少了RCS的冷却，防止非能动安全系统动作。如 果操纵员不采取有效的行动，RCS温度继续降低，SGS接收到保护系统信号自动隔离两个蒸汽发生器的主给水及启动给水。衰变热将由自动触发的非能动安全系统排出。蒸汽管线小破口事件可以通过MSIV区域的温度报警和破口区域的安全壳参数变化进行监测。 对蒸汽管线大破口事件，
6、SGS如上述自动响应。如果破口在MSIV上游，任一MSIV关闭可以防止非故障回路的蒸汽发生器喷放。这将限制与此瞬态相关的RCS冷却。MSS各个隔离阀关闭确保冗余隔离，防止非故障回路的蒸汽发生器通过汽轮机或其他二回路系统管线，也可能是某个MSIV单一故障不能关闭时喷放。如果破口在MSIV的下游，关闭每一个MSIV限制单个蒸汽发生器的喷放。,（5）蒸汽发生器大气释放阀PORV（V233） 或主蒸汽安全阀（V030V035）误打开/ 误关闭 如果PORV或主蒸汽安全阀误打开，导致蒸汽流量增加。这是对RCS的冷却事件，基本上类似于上述讨论的蒸汽管线破裂。MFWS及SFWS接收到保护系统信号时被隔离。如
7、果启动给水投入运行，它将运行至冷管段冷却剂温度（Tcold）低信号产生。最终蒸汽管线压力下降，在蒸汽管线压力低时，主蒸汽隔离信号触发，关闭SGS及MSS各个阀门隔离蒸汽管线。 蒸汽管线压力低也触发安全信号，从而隔离主给水管线和蒸汽发生器排污管线。,（6）蒸汽发生器传热管破裂（SGTR） SGS自动对SGTR事件进行响应。操纵员也可采取措施以 减轻事件的严重性。SGTR会导致SG满溢，这可能导致场 外辐照水平大量增加。自动保护和非能动设计特性并能够 自动终止破口的流量，防止SGTR期间蒸汽发生器满溢。这些特性包括非能动余热排出的启动，隔离化学和容积控制系统（CVS）补水以及隔离启动给水。 机组也
8、对SGTR事件进行响应，防止操纵员没采取任何措施而使SGS的主蒸汽安全阀（V030V035）动作。在BDS的放射性高信号触发后，蒸汽发生器排污管线自动隔离，从而限制了BDS的放射性污染。 SGTR事件在SGS中初始现象为故障的蒸汽发生器主给水流量减少（SGTR事件已经发生），且主蒸汽管线的辐射监控器报警。如果反应堆冷却剂丧失太多，稳压器压力降至低压力设定值，反应堆自动跳堆。,在接收到由一回路压力低产生的安全触发信号时主给水被 隔离。启动给水在给水流量低或SG液位低时启动，且自动 调节给水流量以维持设定的SG液位。这样，启动给水合理 的控制和运行能够限制故障SG满溢。操纵员可采取措施隔 离故障的
9、蒸汽发生器，如果电源可用，可通过CVS的稳压 器辅助喷淋降低RCS压力使一次侧压力低于二次侧压力，同时可利用启动给水泵供水至非故障蒸汽发生器来排出衰变热。这减少了通过蒸汽排放系统的蒸汽。如果电源不可用，蒸汽排放到凝汽器也不可用，SG压力上升，PORV自动打开排汽。 如果SFWS可用并持续运行，排出衰变热，减少SG中产生的蒸汽量。如果启动给水设备或者控制系统故障，操纵员应采取措施，隔离启动给水及CVS向一回路补水，防止蒸汽发生器满溢。但是，如果操纵员不进行响应，将在蒸汽发生器Hi-2（宽量程）液位时自动隔离启动给水以防止满溢。 一回路采取的保护措施最终使RCS冷却和降压，RCS的压力与SG压力相
10、等，从而终止破口流量。安全相关的措施包括非能动余热排出热交换器的投入及CVS泵和稳压器加热器的隔离。非能动余热排出热交换器的投入将堆芯的衰变热传到安全壳内换料水箱使堆芯冷却（最终结果是降压）。隔离CVS泵和稳压器加热器，尽可能降低一回路系统升压的可能性。这使得一次侧压力与二次侧压力相等，从而终止了一次测向二次侧泄漏。,除保护系统自动动作之外，DAS也作为一道防御。DAS可 提供各种指示和蒸汽发生器宽量程高液位报警，还能够进 行一回路自动降压系统的手动启动，并以此来防止SG满 溢。 如果SGTR事件中传热管破损的尺寸很小，不会由稳压器 液位低引起反应堆跳堆，操纵员通过大量的测量数据可以获悉此异常
11、工况。一回路，反应堆冷却剂泄漏监测系统监测到RCS泄漏超出0.0114 m3/hr（0.5 gpm）的技术规格书限值将提醒操纵员。泄漏监测系统可对RCS质量进行平衡计算并判断压力边界泄漏是否超出限值。二回路，在凝汽器抽气器管线放射性水平上升，主蒸汽管线放射性水平上升以及BDS放射性水平上升，这些将产生一些指示和监测数据。通过随后的排污取样可以完全确认一回路向二回路泄漏。这些信号不会导致反应堆直接跳堆，但是应该通知操纵员这个情况而确保机组在技术规格书范围内维持运行。 正常运行期间技术规格书规定：每台蒸汽发生器一回路向二回路的泄漏量不大于0.00456 m3/hr（0.2gpm）。,（7）一次侧故
12、障 在依赖SGS来缓解二次侧（蒸汽发生器和主蒸汽管 线）超压期间，有各种一次侧事故可能发生。主要 包括： 反应堆冷却剂失去强制流动 反应堆冷却剂泵卡轴 控制棒不可控抽出 非能动余热排出误启动 事件I和II不会引起二次侧超压，上述事件中SGS自动开启PORV或自动开启主蒸汽安全阀（V030V035），以响应由蒸汽管线压力信号而产生的蒸汽排放系统的信号。SGS无报警提醒操纵员。,异常运行,（1）与给水有关的异常运行 失去一台主给水泵 机组设计成一台主给水泵丧失不会引起反应堆跳堆。如果失去一台给水泵，机组控制逻辑将自动降低反应堆和汽轮机功率至70。低流量报警表明蒸汽流量存在偏差，提醒操纵员确认给水丧
13、失的原因并采取正确的行动。机组正常运行时不需要操纵员采取行动。 给水加热器退出运行 将给水加热器退出运行前，操纵员适当减少蒸汽流量并使机组稳定在一个新的状态。SGS运行在自动模式。机组可运行在较低的功率水平，功率水平取决于退出运行的给水加热器的级数。,给水流量过大 如果SGS的主给水调节阀（V250）由于设备或控制问题 出现故障或操纵员误操作，将导致给水过量。高液位报警 提醒操纵员液位正在上升。如果事件继续发展下去，主给 水调节阀（V250）和MFIV将由蒸汽发生器Hi-Hi液位产生的保护信号被隔离，从而终止事件的发展。这个信号也将触发反应堆跳堆、汽轮机打闸、主给水泵跳闸。 失去给水 反应堆功
14、率运行时，不管正常给水因任何原因丧失，都会由于持续产生蒸汽而导致SG液位下降直到SG窄量程液位低信号出现。此时，反应堆因SG液位低跳堆，启动给水因SG液位低及主给水流量低启动，同时发出液位低报警以提醒操纵员。FWS和调节阀的设计能保证提供足够流量以避免丧失正常给水时非能动余热排出的启动。通过单台启动给水泵有能力恢复失水事件。SFWS持续运行，重建并维持SG液位，SGS自动运行以排出衰变热。如启动给水未能阻止SG液位进一步下降，非能动余热排出将启动。如果凝汽器不可用，PORV将投运，如果PORV也不可用，作为其备用的安全阀（V030V035）启动排汽。24小时内操纵员不需对正常给水丧失事件进行干
15、预。,启动给水调节阀（V255）故障 启动给水泵出口设有文丘利管，在主蒸汽管线破裂SG压 力降低时限制给水流量，以限制事故后的安全壳压力和 温度。,（2）与蒸汽系统有关的异常运行 汽轮机误停机 汽轮机停机，通过蒸汽排放阀（V038）和PORV进行排 汽。如果蒸汽排放系统可用，可以避免主蒸汽安全阀因 甩负荷瞬态而动作；如果蒸汽排放系统不可用，主蒸汽安全阀保护开启防止MSS超压。 主蒸汽安全阀（V030V035）失效 AP1000技术规格书与ASME规范的限制是一致的，允许在一些主蒸汽安全阀不可用时降低功率运行。功率水平限制与每个蒸汽发生器退出运行的安全阀数量的对应关系如下表。在施工设计期间已经决定了最终的最大允许功率。,
