压水堆核电厂概述

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1、第2章 压水堆核电厂概述 核电厂系统与设备 Nuclear Power Plant System and Equipment 2 第2章 压水堆核电厂概述 内容提要：内容提要： 核电厂组成核电厂组成 核电厂平面布置核电厂平面布置 核电厂主要厂房核电厂主要厂房 核电厂设备安全功能及分级核电厂设备安全功能及分级 核电厂安全设计原则核电厂安全设计原则 3 2.1 核电厂组成 核电的生产过程 Pressurized Water Reactor 4 2.1 核电厂组成 完成完成热力循环热力循环的系统：一回路（反应堆冷却剂系统）、二回的系统：一回路（反应堆冷却剂系统）、二回 路（汽轮机组）、三回路系统。路

2、（汽轮机组）、三回路系统。 完成完成电力生产电力生产：一回路、二回路、三回路，发电机输变电系：一回路、二回路、三回路，发电机输变电系 统，通常简单地称为统，通常简单地称为堆、机、电堆、机、电三大核心部分。三大核心部分。 核电厂组成（位置）：核电厂组成（位置）： 核岛（核岛（nuclear island）：）：一回路及核岛辅助系统、专设安一回路及核岛辅助系统、专设安 全设施和厂房。全设施和厂房。利用核能生产蒸汽。利用核能生产蒸汽。 常规岛（常规岛（conventional island）：）：汽轮发电机组为核心的汽轮发电机组为核心的 二回路及其辅助系统和厂房，与常规火电厂的系统和设备二回路及其辅

3、助系统和厂房，与常规火电厂的系统和设备 相似。相似。利用蒸汽生产电能。利用蒸汽生产电能。 配套设施（配套设施（BOP, Balance of Plant）:核电厂除核岛和常规核电厂除核岛和常规 岛的其余部分。岛的其余部分。 5 2.1 核电厂组成 一回路（反应堆冷却剂系统）：一回路（反应堆冷却剂系统）： 将堆芯核裂变释放出的热能将堆芯核裂变释放出的热能 带出反应堆并传递给二回路带出反应堆并传递给二回路 工质以产生蒸汽。工质以产生蒸汽。 压水堆核电厂一回路系统一压水堆核电厂一回路系统一 般有般有2至至4条条并联并联在反应堆压在反应堆压 力容器上的封闭回路。每一力容器上的封闭回路。每一 条环路由一

4、台蒸汽发生器、条环路由一台蒸汽发生器、 一台或两台反应堆冷却剂泵一台或两台反应堆冷却剂泵 及相应管道组成。及相应管道组成。 整个一回路系统设有整个一回路系统设有一台稳一台稳 压器压器，连接在一个环路的热，连接在一个环路的热 管段上。一回路的压力靠稳管段上。一回路的压力靠稳 压器调节，且保持稳定。压器调节，且保持稳定。 6 2.1核电厂组成 核岛辅助系统：保证反应堆和一回路的正常运行。核岛辅助系统：保证反应堆和一回路的正常运行。 按其功能：按其功能： 一回路辅助系统：保证核电厂正常启动、功率运行和停堆一回路辅助系统：保证核电厂正常启动、功率运行和停堆 后冷却，部分系统作为专设安全设施的支持系统；

5、后冷却，部分系统作为专设安全设施的支持系统； 废物处理系统：回收和处理放射性废物，保护和检测向环废物处理系统：回收和处理放射性废物，保护和检测向环 境的废物排放；境的废物排放； 核岛通风和冷却水系统。核岛通风和冷却水系统。 专设安全设施：为核电厂重大事故提供必要的应急专设安全设施：为核电厂重大事故提供必要的应急 冷却措施，并防止放射性物质的扩散。冷却措施，并防止放射性物质的扩散。 包括：安全注射系统、安全壳、安全壳喷淋系统、安全壳包括：安全注射系统、安全壳、安全壳喷淋系统、安全壳 隔离系统、安全壳消氢系统、辅助给水系统和应急电源隔离系统、安全壳消氢系统、辅助给水系统和应急电源 7 2.1核电厂

6、组成 二回路系统二回路系统： 由汽轮机、发电机、凝汽器、由汽轮机、发电机、凝汽器、 凝结水泵、给水加热器、除氧凝结水泵、给水加热器、除氧 器、给水泵、蒸汽发生器、汽器、给水泵、蒸汽发生器、汽 水分离再热器等组成。水分离再热器等组成。 在压水堆电厂，一回路系统的在压水堆电厂，一回路系统的 冷却剂与二回路系统工质是完冷却剂与二回路系统工质是完 全隔离的，即“全隔离的，即“间接循环间接循环”，”， 不同于沸水堆的直接循环。不同于沸水堆的直接循环。 循环水（三回路）系统循环水（三回路）系统： 开式供水和闭式供水开式供水和闭式供水。 1 2 3 4 5 汽轮机 发电机 冷凝器水泵 蒸汽发生器 8 2.1

7、核电厂组成 配套设施： 直接为生产服务的：如除盐水、压缩空气、 辅助锅炉等。 保证设施：如在役检查、辐射监测、废物实 验室、环境监测、气象等。 厂区设施：如保安、海工构筑物、消防、排 水等。 服务设施：计算机系统（控制、模拟、应急、 管理）、文档管理、通讯、培训中心等。 大亚湾核电厂共有348个系统。 9 压水堆核电厂能量转换（转移） 压水堆核电厂将核能转变为电能分为四个环 节，在四个主要设备中实现： 核反应堆：将核裂变能转变为热能，并将热能传 给反应堆冷却剂，是一回路压力边界的重要部件。 蒸汽发生器：将反应堆冷却剂的热量传递给二回 路的水，使其变为蒸汽。只进行热量交换，没有 能量型态的转变。

8、 汽轮机：将蒸汽的热能转变为转子高速旋转的机 械能。 发电机：将汽轮机传来的机械能转变为电能。 10 2.2 核电厂平面布置 布置原则： a.区分净脏，脏区尽可能处于主导风向的下风口； b.满足核电厂生产工艺流程要求，便于设备运输， 减少管线的迂回和纵横交叉； c.反应堆厂房、辅助厂房和燃料厂房布置在同一 基岩的基垫层上，防止因厂房承载或地震所产 生的沉降导致管线断裂； d.以反应堆厂房为中心，辅助厂房、燃料厂房、 主控制楼和应急柴油发电机厂房环绕在反应堆 厂房周围。双机组厂可采用对称布置，共用部 分核辅助厂房。 11 2.2 核电厂平面布置 厂房布置分以下几个部分： a. 核心区：包括核反应

9、堆厂房、辅助厂房、燃料 厂房、主控制室和应急柴油发电机厂房、汽轮 发电机厂房等； b. 三废区：废液储存处理厂房,固化厂房,弱放废 物库,固放废物储存库,特种洗衣房等； c. 供排水区：循环水泵房,输水隧洞,排水渠,淡水 净化处理车间等； d. 动力供应：冷冻机,空压机,液氮储存气化.辅助 锅炉等； e. 检修车间，仓库区； f. 厂前区：行政办公楼,汽车库,消防生活服务设 施,入口警卫 12 2.2 核电厂平面布置 关于核心区的布置： 按照反应堆厂房与汽轮机厂房的相对位置，有按照反应堆厂房与汽轮机厂房的相对位置，有T 型型和和L型型布置。布置。 T型型:汽轮机叶片旋转平面与安全壳不相交汽轮机

10、叶片旋转平面与安全壳不相交.占地大占地大,每每 个机组一个汽轮机厂房个机组一个汽轮机厂房. L型型: 汽轮机叶片旋转平面与安全壳相交汽轮机叶片旋转平面与安全壳相交,须设置防止须设置防止 汽轮机飞车时汽轮机叶片对安全壳和屏障的冲击汽轮机飞车时汽轮机叶片对安全壳和屏障的冲击. 占地少占地少,两台以上机组可公用汽轮机厂房两台以上机组可公用汽轮机厂房,仅用一台仅用一台 吊车吊车 我国采用我国采用T型布置型布置 13 2.2 核电厂平面布置 14 2.2 核电厂平面布置 15 2.2 核电厂平面布置 16 2.2 核电厂平面布置 17 2.3 核电厂主要厂房 1 安全壳安全壳(反应堆厂房反应堆厂房)；2

11、 汽轮机厂房；汽轮机厂房；3 燃料厂房；燃料厂房；4 核辅助厂房核辅助厂房 18 2.3 核电厂主要厂房 安全壳 (containment) 安全壳又叫反应堆厂房。 我国各电厂安全壳采用 圆柱形预应力混凝土安 全壳，壁厚约1m，内 有厚6mm的钢衬。 容许泄露： 0.1Wt%/24hours 设计压力：0.52MPa 19 2.3 核电厂主要厂房 汽轮机厂房汽轮机厂房(Turbine Building)：包括汽轮发电机组、凝汽器、凝结水泵、给水：包括汽轮发电机组、凝汽器、凝结水泵、给水 泵、给水加热器、除氧器、汽水分离再热器及与二回路有关的辅助系统泵、给水加热器、除氧器、汽水分离再热器及与二回

12、路有关的辅助系统 20 2.3 核电厂主要厂房 汽轮机及发电机 Turbine and Generator 21 2.3 核电厂主要厂房 核燃料厂房： 燃料厂房内设有乏燃料贮存池，贮存池上方有一台100 150吨的桥式吊车，以吊装乏燃料运输容器和乏燃料冷却 系统的所有设备。燃料厂房通过燃料输送管与反应堆厂 房相连接。 核辅助厂房： 辅助厂房是一个具有多种用途的钢筋混凝土厂房。 一回路的一些辅助系统，如化容系统，硼与水补给系统， 设冷水系统，安全注入系统，废物处理等，以及该厂房 必需的空气处理及冷却设备布置在此厂房内。 22 2.4 核电厂安全功能及分级 核电厂系统、设备和设施作用不同，对安全的

13、要求核电厂系统、设备和设施作用不同，对安全的要求 不同。对设备根据其安全功能及其对安全的重要性，进不同。对设备根据其安全功能及其对安全的重要性，进 行分级，既保证安全性，又避免对设备要求过于严格而行分级，既保证安全性，又避免对设备要求过于严格而 影响经济性。影响经济性。 安全分级的目的是正确选择用于设备设计、制造、安全分级的目的是正确选择用于设备设计、制造、 检验的规范标准。检验的规范标准。 安全功能及分析方法安全功能及分析方法 安全分级安全分级 抗震分类抗震分类 规范分级和质量分组规范分级和质量分组 23 2.4.1 安全功能及分析方法 安全功能安全功能: : 1 1 安全停堆和维持安全停堆

14、状态；安全停堆和维持安全停堆状态； 2 2 停堆后余热导出；停堆后余热导出； 3 3 事故后防止放射性物质释放，以保证放射性物质事故后防止放射性物质释放，以保证放射性物质 释放不超过容许值。释放不超过容许值。 如何确定某物项对于安全的重要性？如何确定某物项对于安全的重要性？ 两种分析方法：两种分析方法： 1 确定论方法；确定论方法； 2 概率论方法。概率论方法。 24 2.4.1 安全功能及分析方法 1、确定论分析方法：、确定论分析方法： 对那些对安全有重要作用的、其损坏会导致严重放射对那些对安全有重要作用的、其损坏会导致严重放射 性释放事故的系统设备，确定高的安全等级。性释放事故的系统设备，

15、确定高的安全等级。 2、 概率论方法：概率论方法： 根据某一安全功能所起作用的几率以及该安全功能失效根据某一安全功能所起作用的几率以及该安全功能失效 的后果来评价承担此安全功能的设备对于安全的重要性。的后果来评价承担此安全功能的设备对于安全的重要性。 传统上用第一种方法较多。三哩岛事故后，概率论方法传统上用第一种方法较多。三哩岛事故后，概率论方法 被日益广乏地接受，它也被用来确定系统、设备和构筑物被日益广乏地接受，它也被用来确定系统、设备和构筑物 的安全等级。的安全等级。 25 2.4.2 安全分级 核电厂设备的安全的要求分为四级: 1 安全一级：安全一级：一回路承压边界一回路承压边界所有部件

16、。包括：反应堆压所有部件。包括：反应堆压 力容器、主管道、反应堆冷却剂泵、稳压器、蒸汽发生器力容器、主管道、反应堆冷却剂泵、稳压器、蒸汽发生器 一次侧，控制棒驱动机构的壳体。一次侧，控制棒驱动机构的壳体。 选用设备等级一级，质量选用设备等级一级，质量A组。组。 按照按照实际可能的最高标准实际可能的最高标准设计、制造、安装和实验。设计、制造、安装和实验。 26 2.4.2 安全分级 2 2 安全二级：安全二级： 余热去除、安注和安喷系统。余热去除、安注和安喷系统。 3 3 安全三级：安全三级： 辅助给水；设备冷却水；乏燃料池冷却系统；辅助给水；设备冷却水；乏燃料池冷却系统； 为安全系统提供支持的系统和设施。为安全系统提供支持的系统和设施。 4 4 安全四级：安全四级： 核岛中不属于安全三级以上的，但要求按照非核岛中不属于安全三级以上的，但要求按照非 核规范和标准中较高要求设计制造。核规范和标准中较高要求设计制造。 27 2.4.3 抗震分类 抗震分为一、二类和非抗震类。抗震分为一、二类和非抗震类。 抗震一类指其损害会直接或间接造成事故的工况以及抗震一类指其损害会直接或间