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1、8.0 专设安全设施专设安全设施 8.1 概述概述 专设安全设施包括非能动堆芯冷却系统、非能动安全壳冷却系统、安全壳 氢气控制系统、安全壳和安全壳隔离系统、主控室应急可居留系统和安全壳泄 漏率试验系统。 8.2 非能动堆芯冷却系统非能动堆芯冷却系统 非能动堆芯冷却系统流程图见图 8.2. 8.2.1 系统功能 非能动堆芯冷却系统（PXS）的主要功能是在假定的设计基准事件发生后 提供应急堆芯冷却。为了实现这个主要的功能，非能动堆芯冷却系统设计实现 如下功能： 应急堆芯衰变热排出 在瞬态、事故或任何正常热量排出路径丧失时提供堆芯衰变热排出。该热 量排出功能适用于包括停堆在内的多种反应堆冷却系统工况
2、。在换料期间，当 安全壳内置换料水箱水被排入换料水池时，可利用其他非能动方法排出堆芯衰 变热。 反应堆冷却剂系统紧急补给和硼化 当发生化容系统提供的正常反应堆冷却剂系统补给不可用或不足的瞬态或 事故时，PXS 为反应堆冷却剂系统提供补给和硼化。 安全注射 在发生所有破口范围内的冷却剂丧失事故，直至并包括反应堆冷却剂系统 最大主管道双端断裂时，PXS为反应堆冷却剂系统提供安注以提供足够的堆芯 冷却。 安全壳 pH 值控制 在事故工况后，PXS 在安全壳内添加化学物质来建立淹没化学条件，在安 全壳内的高放射性环境下，该条件维持放射性核素的保存并且在长期淹没条件 下防止其对安全壳设备的腐蚀。 8.2
3、.2系统描述 当启动给水系统的衰变热排出能力或化容系统的补给流能力不足或丧失时， 非能动堆芯冷却系统提供安全相关的安全注射及反应堆冷却剂系统衰变热排出 功能。PXS 设备被布置在安全壳内。 该系统包括管路，阀门以及支持该系统运行的仪表。该系统对化容系统的 硼水补给流，厂用气体系统的安注箱压缩氮气补给流，以及乏燃料池冷却系统 的安全壳内置换料水箱循环/净化/传输提供了接口。PXS 还对与维护相关的取 样、通风和排水提供了管路接口。 PXS 设计运行在没有使用诸如泵和交流电源等能动设备的条件下。该系统 依赖于可靠的非能动部件和工艺，例如自然循环、重力和压缩气体。 8.2.3主要设备设计参数 非能动
4、堆芯冷却系统(PXS)是一个抗震类安全相关的系统。它由一个非能 动余热排出热交换器(PRHR HX)、两个堆芯补给箱(CMT)、两个安注箱、一个 安全壳内置换料水箱(IRWST)、pH值调整篮、安全壳内置换料水箱滤网，安全 壳再循环管线和相关联的管道、阀门、仪表和其余相关设备组成。属于反应堆 冷却剂系统的一部分的自动卸压系统的阀门和鼓泡管，也提供重要的非能动堆 芯冷却功能。具体参数见下表。 设备数据-非能动堆芯冷却系统 堆芯补给箱 数量 2 类型 立式，筒式，半球型封头 总容量，（英尺3） 2500（70.8 米3） 设计压力（磅/英寸2） 2485（17.1MPa 表压） 设计温度（） 65
5、0（343.3） 材料 碳钢，不锈钢衬里 AP1000设备级别 A 安注箱 数量 2 类型 球型 总容积，（英尺3） 2000（56.0米3） 水容积，（英尺3） 1700（48.14米3） 设计压力（磅/英寸2） 800（5.52MPa 表压） 设计温度（） 300（148.9） 材料 碳钢，不锈钢衬里 AP1000设备级别 C 安全壳内置换料水箱 数量 1 类型 与安全壳内部结构一体 容积，最小水容积（英尺3） 73,900（2092米3） 设计压力（磅/英寸2） 5（0.034MPa 表压） 设计温度（） 150（65.6） 材料 不锈钢覆面 AP1000设备级别 C 设备数据-非能动堆
6、芯冷却系统 非能动余热排出热交换器 数量 1 类型 立式C型管式 热负荷（英制热量单位/小时） 2.01E+08（5.89E+07 J/S） 管侧 壳侧 流体 反应堆冷却剂 安全壳内置换料水箱水 设计流量（磅/小时） 5.03E+05（2.28E+05kg/h） N/A 温度 流进（） 567（297.2） 120（48.9） 流出（） 199（92.8） N/A 设计压力（磅/英寸2） 2485（17.1MPa 表压）N/A 设计温度（） 650（343.3） N/A 材料，管路 690合金 N/A AP1000设备级别 A N/A 设备数据-非能动堆芯冷却系统 鼓泡管 数量 2 类型 十字
7、型 开孔面积（英寸2） 274（1768厘米2） 设计压力（磅/英寸2） 600（4.14MPa 表压） 设计温度（） 500（260） 材料 不锈钢 AP1000设备级别 C pH值调整篮 数量 4 类型 矩型 最小总体积(（英尺3） 580 （16.4米3） 最小TSP体积（英尺3） 560（15.9米3） 材料 不锈钢 AP1000设备级别 C 滤网 安全壳内置换料水箱 安全壳再循环 数量 2 2 表面积，拦污栅（英尺2） 70（6.5米2） 70（6.5米2） 表面积，细滤网（英尺2） 140（13.0米2） 140（13.0米2） 细滤网网孔尺寸（英寸） 0.125（0.317厘米）
8、 0.125（0.317厘米） 材料 不锈钢 不锈钢 AP1000设备级别 C C 8.3 非能动安全壳冷却系统非能动安全壳冷却系统 8.3.1 功能 非能动安全壳冷却系统执行以下安全相关功能： 安全相关最终热阱：在设计基准事故后排出安全壳内大气的热量，并传递至 环境。 降低安全壳压力与温度：通过将安全壳大气中的热量传递至环境，限制并降 低丧失冷却剂事故（LOCA）或安全壳内主蒸汽或主给水管道破裂）后安全 壳内的温度和压力。 控制裂变产物的泄漏：通过减小安全壳大气与环境的压差限制事故后放射性 的泄漏，同时促进安全壳大气中裂变产物的去除。 乏燃料池及消防水的贮存与供应：提供一个抗震级乏燃料池补水
9、源和抗震级 防火水源。 8.3.2 系统描述 非能动安全壳冷却系统是一个安全相关系统，有能力直接从钢制安全壳容器向 环境传递热量，防止安全壳压力和温度在设计基准事故后高于设计值，并在较长时 期内降低安全壳压力和温度。 非能动安全壳冷却系统利用钢制安全壳壳体作为一个传热表面，蒸汽在安全壳 内表面冷凝并加热内表面，然后通过导热将热量传递至钢壳体。加热的钢壳外表面 通过水和空气的对流、辐射和物质传递（水蒸发）等热传递机理冷却。热量以显热 和水蒸汽的形式通过自然对流的空气带出。来自环境的空气通过一个“常开”流道进 入，沿安全壳容器外壁上升，最终通过一个高位排气口返回环境。安全壳壳体由位 于安全壳以上、
10、与屏蔽厂房结构为一体的储水箱利用重力作用径直泻水洒湿。泻向 安全壳外表面的水接Hi-2安全壳压力或温度测量值后自动触发，至少在3天内不需 要操作员的干预调节流量或补充非能动安全壳冷却水的供应。非能动安全壳冷却系 统利用了钢制安全壳容器、环绕安全壳的混凝土屏蔽厂房，以及安全壳与屏蔽厂房 之间的空气导流板结构即空气流道。 该系统设置两台循环泵和相关管道、阀门及仪表，用于循环储水箱中的水，通 过添加化学物控制水箱的水化学性质和加热水防止结冰。该系统亦包括一个非能动 安全壳冷却辅助储水箱（PCCAWST），为安全壳冷却提供额外的厂内水源，并为 乏燃料池或消防系统提供补水。 8.3.3 设备描述 非能动
11、安全壳冷却系统所有管道、阀门、箱体，以及盛水设备和分水堰均由不 锈钢建造。 非能动安全壳冷却水储水箱： 储水箱位于安全壳容器以上，与屏蔽结构为一体，其内壁衬不锈钢板。储水箱 设有液位测量和温度测量。为维持系统的可运行性，设置一个与箱体连接、利用加 热器控制水温的再循环回路，同时提供化学添加物以维持水质。 非能动安全壳冷却水储水箱排水管 储水箱设有4根出口管，其进口位于储水箱的不同高度，使重力驱动的水箱疏 水流量成为液位函数。出口管的相继裸露，结合水箱水位压头的降低，使储水箱的 疏水流量：1）为早期安全壳热量的排出提供高流量，2）随时间推移非能动地降低 流量以更好地接近堆芯衰变热并使水箱疏水时间
12、延至最长。 非能动安全壳冷却水储水箱隔离阀 4根储水箱出口管连接至1根公共集管，集管与设有冗余隔离阀的三根平行管线 相连。在其中两根管线上，一个常关的气动蝶阀（失效开）接Hi-2安全壳压力信号 或安全壳高温信号后开启。在常关蝶阀上游串联布置常开电动闸阀，由1E级直流 电源供电。第三根平行管线上设有2个电动闸阀，一个常关，另一个常开，由1E级 直流电源供电，接Hi-2安全壳压力信号后自动开启。 分水斗 奥氏体不锈钢分水斗用来将水分配到安全壳穹顶的外表面。两条冗余的储水箱 输水管线和来自辅助储水箱的管线向斗中排水。斗的边墙均匀地开有16个分水槽， 将水均匀分成16股。分水斗悬挂在屏蔽厂房屋顶并恰好
13、悬在安全壳穹顶上。 分水堰 奥氏体不锈钢堰式分水装置用来优化安全壳壳体的洒湿面。水由分水斗以均等 的16股洒向安全壳穹顶正中位置，每股水流入16个径向扇面之一。 空气流道 空气流道用来形成沿安全壳壳体外侧向上的自然循环驱动气流，用以提高安全 壳壳体表面的水蒸发从而降低安全壳压力。空气流道包括设有滤网的屏蔽厂房入口 及空气导流板，空气导流板将安全壳外表面和屏蔽厂房内表面之间的空间分为下降 流外环廊和沿安全壳壳体的上升流内环廊。 非能动安全壳冷却水辅助储水箱 非能动安全壳冷却水辅助储水箱是一个圆柱形钢制箱体，布置在辅助厂房附近 的地表高度。辅助储水箱装满除盐水，设有液位测量和温度测量通道。箱体内设
14、有 一台加热器，用于维持水温在冰点以上。水化学性质可通过化学添加箱进行调节。 化学添加箱 化学添加箱是一个小型、立式圆柱箱体，用来投入过氧化氢溶液（和/或其他 除藻剂）以防止储水箱和辅助储水箱中藻类滋生。 再循环泵 在储水箱再循环管路上设有两台离心再循环泵，其容量设计考虑在一台泵运行 时将储水箱中水装量每周循环一次。两台泵均可手动接入从辅助储水箱取水，每台 泵都能够向储水箱或直接向安全壳，并同时向乏燃料池供水。两台泵可以手动接入 并联运行以满足消防系统用水需求。 再循环加热器 在储水箱中设有再循环加热器防止水冻结。加热器容量的设计考虑箱体和再循 环管道在最低电厂温度下的热损失。 非能动安全壳冷却水储水箱 容积（加仑）额定值785,000（2970 m3） 设计温度（）125（51.7） 设计压力常压（1.0 bar） 材料混凝土，不锈钢衬里 非能动安全壳辅助冷却水储水箱 容积（加仑）供非能动安全壳冷却系统、乏燃料池 冷却系统及消防系统的总水量 800,000（3028 m3） 设计温度（）125（51.7） 设计压力常压（1.0 bar） 材料碳钢 非能动安全壳冷却再循环泵 数量2 型式离心泵 设计流量（gpm）135（30.6 m3/hr） 设计全扬程（英尺）375（114.3 m） 材料不锈钢 8.4 安全壳氢气控制系统安全壳氢气控制系统 8.
