核电厂系统与设备 ：第三章 反应堆冷却剂系统课件

第三章第三章 反应堆冷却剂系统反应堆冷却剂系统第三章 RCPRCP系统的组成系统的组成系统的组成系统的组成RCPRCP由核反应堆和由核反应堆和由核反应堆和由核反应堆和与其相连的三条输热环与其相连的三条输热环与其相连的三条输热环与其相连的三条输热环路组成，每条环路包含路组成，每条环路包含路组成，每条环路包含路组成，每条环路包含一台蒸汽发生器、一台一台蒸汽发生器、一台一台蒸汽发生器、一台一台蒸汽发生器、一台主冷却剂泵以及相应的主冷却剂泵以及相应的主冷却剂泵以及相应的主冷却剂泵以及相应的管道和阀门。在其中一管道和阀门。在其中一管道和阀门。在其中一管道和阀门。在其中一条环路上还连接有一台条环路上还连接有一台条环路上还连接有一台条环路上还连接有一台稳压器。稳压器。稳压器。稳压器。3.1 RCP系统描述系统描述RCP系统的组成RCP由核反应堆和与其相连的三条输热RCPRCP系统功能：系统功能：系统功能：系统功能：主要功能：输热：堆芯主要功能：输热：堆芯主要功能：输热：堆芯主要功能：输热：堆芯 蒸汽发生蒸汽发生蒸汽发生蒸汽发生器器器器 二回路同时冷却堆芯二回路同时冷却堆芯二回路同时冷却堆芯二回路同时冷却堆芯辅助功能：辅助功能：辅助功能：辅助功能：中子慢化剂；中子慢化剂；中子慢化剂；中子慢化剂；反应性控制；反应性控制；反应性控制；反应性控制；压力控制；压力控制；压力控制；压力控制；其压力边界是第二道安全屏障。其压力边界是第二道安全屏障。其压力边界是第二道安全屏障。其压力边界是第二道安全屏障。RCP系统功能：REACTOR1)化学和容积控制系统(RCV)2)余热排出系统（RRA）3)安全注入系统（RIS）REACTOR1)化学和容积控制系统(RCV)宽量程：0-350oC窄量程：热段：275-345oC冷段：265-335oC宽量程：0-350oC核电厂系统与设备：第三章 反应堆冷却剂系统课件T超温：防止燃料包壳烧毁T超功率：防止燃料芯块熔化T超温、T超功率与T比较，视差值不同，可产生T超温紧急停堆、T超功率紧急停堆或C3，C4信号（闭锁控制棒提升且汽轮机负荷速降）T超温：防止燃料包壳烧毁流量10%且两个以上环路流量低紧急停堆功率30%且一个以上环路流量低紧急停堆流量A2A1A2，静环静环静环静环上移。上移。上移。上移。当间隙增大时，阻力减小，当间隙增大时，阻力减小，当间隙增大时，阻力减小，当间隙增大时，阻力减小，转折点压力降低，转折点压力降低，转折点压力降低，转折点压力降低，A1A2A1A2，静静静静环下移。环下移。环下移。环下移。（3 3）当密封两侧压差小于）当密封两侧压差小于）当密封两侧压差小于）当密封两侧压差小于1.51.5MPaMPa时，静环重量将不能时，静环重量将不能时，静环重量将不能时，静环重量将不能忽略。压力阈值忽略。压力阈值忽略。压力阈值忽略。压力阈值2.42.4MPaMPa。轴封原理3.2号轴封号轴封（1 1）作用：阻挡）作用：阻挡）作用：阻挡）作用：阻挡1 1号轴号轴号轴号轴封的泄漏水，是封的泄漏水，是封的泄漏水，是封的泄漏水，是1 1号号号号轴封失效时的备用密轴封失效时的备用密轴封失效时的备用密轴封失效时的备用密封。封。封。封。（2 2）由不锈钢动环和静）由不锈钢动环和静）由不锈钢动环和静）由不锈钢动环和静环组成。静环：石墨环组成。静环：石墨环组成。静环：石墨环组成。静环：石墨覆面，动环：喷涂碳覆面，动环：喷涂碳覆面，动环：喷涂碳覆面，动环：喷涂碳化铬覆面。化铬覆面。化铬覆面。化铬覆面。（3 3）泄漏量）泄漏量）泄漏量）泄漏量11.4L/h11.4L/h，压降压降压降压降0.170.17MPaMPa。3.2号轴封4.3号轴封号轴封（1 1）作用：引导）作用：引导）作用：引导）作用：引导2 2号轴号轴号轴号轴封的泄漏水排出，防封的泄漏水排出，防封的泄漏水排出，防封的泄漏水排出，防止含硼水在泵的末端止含硼水在泵的末端止含硼水在泵的末端止含硼水在泵的末端产生结晶。产生结晶。产生结晶。产生结晶。（2 2）供水立管靠位置压）供水立管靠位置压）供水立管靠位置压）供水立管靠位置压头注水，头注水，头注水，头注水，1/21/2流量流量流量流量（0 0.4L/h.4L/h ）排入）排入）排入）排入2 2号号号号轴封泄漏管线；轴封泄漏管线；轴封泄漏管线；轴封泄漏管线；1/2 1/2流量输入流量输入流量输入流量输入RPERPE系统。系统。系统。系统。（3 3）立管水位对）立管水位对）立管水位对）立管水位对2 2号密号密号密号密封起监测作用。若封起监测作用。若封起监测作用。若封起监测作用。若2 2号密封损坏，水位上号密封损坏，水位上号密封损坏，水位上号密封损坏，水位上升；若升；若升；若升；若3 3号密封损坏，号密封损坏，号密封损坏，号密封损坏，立管水位下降。立管水位下降。立管水位下降。立管水位下降。4.3号轴封2.3 电机部分电机部分1.电动机电动机（1 1）立式，空气冷却。）立式，空气冷却。）立式，空气冷却。）立式，空气冷却。（2 2）额定功率：）额定功率：）额定功率：）额定功率：65006500kWkW，额定转速额定转速额定转速额定转速14851485r/minr/min。（3 3）为防停转后电动机绕组受潮，安装了电动机绕为防停转后电动机绕组受潮，安装了电动机绕为防停转后电动机绕组受潮，安装了电动机绕为防停转后电动机绕组受潮，安装了电动机绕组电加热器。组电加热器。组电加热器。组电加热器。2.3 电机部分1.电动机2.惰转飞轮和防逆转装置惰转飞轮和防逆转装置（1 1）飞轮：重）飞轮：重）飞轮：重）飞轮：重6 6t t。增加泵的转动惯量，延长惰转时间。增加泵的转动惯量，延长惰转时间。增加泵的转动惯量，延长惰转时间。增加泵的转动惯量，延长惰转时间。（2 2）防逆转装置：飞轮底部）防逆转装置：飞轮底部）防逆转装置：飞轮底部）防逆转装置：飞轮底部1111个棘爪，一块棘齿板。个棘爪，一块棘齿板。个棘爪，一块棘齿板。个棘爪，一块棘齿板。2.惰转飞轮和防逆转装置3.轴承轴承（1 1）两个径向轴承，）两个径向轴承，）两个径向轴承，）两个径向轴承，一个双向止推轴承。一个双向止推轴承。一个双向止推轴承。一个双向止推轴承。（2 2）主泵运行时，受）主泵运行时，受）主泵运行时，受）主泵运行时，受到向上轴向力，作用到向上轴向力，作用到向上轴向力，作用到向上轴向力，作用在上止推轴瓦上；启在上止推轴瓦上；启在上止推轴瓦上；启在上止推轴瓦上；启动和停运时，受到向动和停运时，受到向动和停运时，受到向动和停运时，受到向下轴向力，作用在下下轴向力，作用在下下轴向力，作用在下下轴向力，作用在下止推轴瓦上。止推轴瓦上。止推轴瓦上。止推轴瓦上。（3 3）泵工作时，轴承）泵工作时，轴承）泵工作时，轴承）泵工作时，轴承自润滑；启动和停运自润滑；启动和停运自润滑；启动和停运自润滑；启动和停运时，设置油提升系统。时，设置油提升系统。时，设置油提升系统。时，设置油提升系统。3.轴承三、主泵的运行三、主泵的运行1.主泵支持系统主泵支持系统（1 1）设备冷却水系统（）设备冷却水系统（）设备冷却水系统（）设备冷却水系统（RRIRRI）向主泵提供：热屏冷却水、电动机空气冷却器和油箱向主泵提供：热屏冷却水、电动机空气冷却器和油箱向主泵提供：热屏冷却水、电动机空气冷却器和油箱向主泵提供：热屏冷却水、电动机空气冷却器和油箱的冷却水。的冷却水。的冷却水。的冷却水。（2 2）化学和容积控制系统（）化学和容积控制系统（）化学和容积控制系统（）化学和容积控制系统（RCVRCV）为主泵提供轴封水。为主泵提供轴封水。为主泵提供轴封水。为主泵提供轴封水。（3 3）硼和水补给系统（硼和水补给系统（硼和水补给系统（硼和水补给系统（REAREA）给给给给3 3号轴封立管提供轴封水。号轴封立管提供轴封水。号轴封立管提供轴封水。号轴封立管提供轴封水。三、主泵的运行1.主泵支持系统2.主泵运行条件主泵运行条件（1 1）对主泵要求：电动机上下轴承油位正常；）对主泵要求：电动机上下轴承油位正常；）对主泵要求：电动机上下轴承油位正常；）对主泵要求：电动机上下轴承油位正常；2 2号密封下游立号密封下游立号密封下游立号密封下游立管水位正常。管水位正常。管水位正常。管水位正常。（2 2）对冷却剂要求：系统压力大于）对冷却剂要求：系统压力大于）对冷却剂要求：系统压力大于）对冷却剂要求：系统压力大于2.42.4MPaMPa时才可启动主泵；时才可启动主泵；时才可启动主泵；时才可启动主泵；运行时需遵循如图曲线以防止泵的气蚀。运行时需遵循如图曲线以防止泵的气蚀。运行时需遵循如图曲线以防止泵的气蚀。运行时需遵循如图曲线以防止泵的气蚀。2.主泵运行条件核电厂系统与设备：第三章 反应堆冷却剂系统课件3.4稳稳 压压 器器3.4稳 压 器一、稳压器的功能及原理一、稳压器的功能及原理1.1.基本功能基本功能基本功能基本功能（1 1）压力控制）压力控制）压力控制）压力控制 在系统正常运行时，维持一回路压在系统正常运行时，维持一回路压在系统正常运行时，维持一回路压在系统正常运行时，维持一回路压力恒定；在正常功率变化及中小事故工力恒定；在正常功率变化及中小事故工力恒定；在正常功率变化及中小事故工力恒定；在正常功率变化及中小事故工况下，把压力控制在允许的波动范围内。况下，把压力控制在允许的波动范围内。况下，把压力控制在允许的波动范围内。况下，把压力控制在允许的波动范围内。（2 2）压力保护）压力保护）压力保护）压力保护 事故工况时，提供超压保护。事故工况时，提供超压保护。事故工况时，提供超压保护。事故工况时，提供超压保护。2.2.辅助功能辅助功能辅助功能辅助功能（1 1）启堆时使）启堆时使）启堆时使）启堆时使RCPRCP系统升压，停堆时使系统降压。系统升压，停堆时使系统降压。系统升压，停堆时使系统降压。系统升压，停堆时使系统降压。（2 2）一回路冷却剂的缓冲箱，补偿）一回路冷却剂的缓冲箱，补偿）一回路冷却剂的缓冲箱，补偿）一回路冷却剂的缓冲箱，补偿RCPRCP系统水容积的变化。系统水容积的变化。系统水容积的变化。系统水容积的变化。一、稳压器的功能及原理1.基本功能3.3.稳压器工作原理稳压器工作原理稳压器工作原理稳压器工作原理电加热式稳压器控制压力波动的基本原理：电加热式稳压器控制压力波动的基本原理：电加热式稳压器控制压力波动的基本原理：电加热式稳压器控制压力波动的基本原理：相平衡和蒸汽的可压缩性。相平衡和蒸汽的可压缩性。相平衡和蒸汽的可压缩性。相平衡和蒸汽的可压缩性。稳压器内下部是饱和水，上部是饱和蒸汽，稳压器内下部是饱和水，上部是饱和蒸汽，稳压器内下部是饱和水，上部是饱和蒸汽，稳压器内下部是饱和水，上部是饱和蒸汽，（15.515.5MPaMPa，344.8344.8 ）。）。）。）。冷却水喷淋，蒸汽冷却水喷淋，蒸汽冷却水喷淋，蒸汽冷却水喷淋，蒸汽 凝结，压力下降。电加热器加热，水汽化而压凝结，压力下降。电加热器加热，水汽化而压凝结，压力下降。电加热器加热，水汽化而压凝结，压力下降。电加热器加热，水汽化而压 力增加。力增加。力增加。力增加。水汽密度比水汽密度比水汽密度比水汽密度比6 6：1 14.4.设计原则设计原则设计原则设计原则（1 1）有足够的水容积（防止加热器裸露，适应冷却剂温度变化）有足够的水容积（防止加热器裸露，适应冷却剂温度变化）有足够的水容积（防止加热器裸露，适应冷却剂温度变化）有足够的水容积（防止加热器裸露，适应冷却剂温度变化引起的水位波动）引起的水位波动）引起的水位波动）引起的水位波动）（2 2）有足够大的蒸汽容积（满足水位波动要求，超压保护）有足够大的蒸汽容积（满足水位波动要求，超压保护）有足够大的蒸汽容积（满足水位波动要求，超压保护）有足够大的蒸汽容积（满足水位波动要求，超压保护）3.稳压器工作原理二、稳压器结构二、稳压器结构1.1.稳压器本体稳压器本体稳压器本体稳压器本体 电加热式稳压器，电加热式稳压器，电加热式稳压器，电加热式稳压器，RCP001BARCP001BA。外形描述：立式圆筒，上下为椭外形描述：立式圆筒，上下为椭外形描述：立式圆筒，上下为椭外形描述：立式圆筒，上下为椭球形封头，球形封头，球形封头，球形封头，安装在下部裙座上。安装在下部裙座上。安装在下部裙座上。安装在下部裙座上。下部水空间，上部蒸汽空间。满下部水空间，上部蒸汽空间。满下部水空间，上部蒸汽空间。满下部水空间，上部蒸汽空间。满功率时水容积功率时水容积功率时水容积功率时水容积25.1825.18mm3 3，蒸汽容，蒸汽容，蒸汽容，蒸汽容积积积积15.1515.15mm3 3。几何参数：高几何参数：高几何参数：高几何参数：高1313mm，直径直径直径直径2.52.5mm，上下端为半球型封头，总容积上下端为半球型封头，总容积上下端为半球型封头，总容积上下端为半球型封头，总容积约约约约39.739.7mm3 3。净重净重净重净重7979t t。特殊结构：下封头上安装特殊结构：下封头上安装特殊结构：下封头上安装特殊结构：下封头上安装6060根根根根电电加热器加热器，有，有，有，有2 2块块块块水平隔板水平隔板支撑；波支撑；波支撑；波支撑；波动管入口处设置动管入口处设置动管入口处设置动管入口处设置挡板式滤网挡板式滤网。脉冲管脉冲管线管嘴线管嘴喷淋管嘴喷淋管嘴安全阀组管嘴安全阀组管嘴人孔人孔二、稳压器结构1.稳压器本体脉冲管线管嘴喷淋管嘴安全阀组2.2.稳压器组成稳压器组成稳压器组成稳压器组成喷淋系统喷淋系统喷淋系统喷淋系统安全阀组安全阀组安全阀组安全阀组电加热器组电加热器组电加热器组电加热器组相关仪表等相关仪表等相关仪表等相关仪表等脉冲管脉冲管线管嘴线管嘴喷淋管嘴喷淋管嘴安全阀组管嘴安全阀组管嘴人孔人孔2.稳压器组成脉冲管线管嘴喷淋管嘴安全阀组管嘴人孔3.3.稳压器喷淋系统稳压器喷淋系统稳压器喷淋系统稳压器喷淋系统（1 1）主喷淋）主喷淋）主喷淋）主喷淋 两条管线组成，喷淋驱动力是主泵两条管线组成，喷淋驱动力是主泵两条管线组成，喷淋驱动力是主泵两条管线组成，喷淋驱动力是主泵出口与喷头出口间的压差。出口与喷头出口间的压差。出口与喷头出口间的压差。出口与喷头出口间的压差。每条管线安装一个喷淋阀，可通过每条管线安装一个喷淋阀，可通过每条管线安装一个喷淋阀，可通过每条管线安装一个喷淋阀，可通过调节其开度以控制喷淋流量。每个调节其开度以控制喷淋流量。每个调节其开度以控制喷淋流量。每个调节其开度以控制喷淋流量。每个阀门最大流量阀门最大流量阀门最大流量阀门最大流量7272mm3 3/h/h ，喷淋降压，喷淋降压，喷淋降压，喷淋降压速率速率速率速率1.51.5MPa/minMPa/min 。阀门装有下档块，使其不能完全关阀门装有下档块，使其不能完全关阀门装有下档块，使其不能完全关阀门装有下档块，使其不能完全关闭，形成闭，形成闭，形成闭，形成230230L/hL/h连续喷淋流量。连续喷淋流量。连续喷淋流量。连续喷淋流量。连续喷淋作用：降低热冲击，水温连续喷淋作用：降低热冲击，水温连续喷淋作用：降低热冲击，水温连续喷淋作用：降低热冲击，水温和水化学均匀。和水化学均匀。和水化学均匀。和水化学均匀。每条喷淋管线上设有测温装置，温每条喷淋管线上设有测温装置，温每条喷淋管线上设有测温装置，温每条喷淋管线上设有测温装置，温度过低表明连续喷淋流量不足。度过低表明连续喷淋流量不足。度过低表明连续喷淋流量不足。度过低表明连续喷淋流量不足。（2 2）辅助喷淋）辅助喷淋）辅助喷淋）辅助喷淋与与与与RCVRCV系统上充管线相连系统上充管线相连系统上充管线相连系统上充管线相连（2662660 0C C），在泵停运期间降低稳），在泵停运期间降低稳），在泵停运期间降低稳），在泵停运期间降低稳压器压力。喷淋流量压器压力。喷淋流量压器压力。喷淋流量压器压力。喷淋流量9.59.5mm3 3/h/h。2 2号机组：号机组：3 3环路主泵出口环路主泵出口3.稳压器喷淋系统2号机组：4.4.电加热器电加热器电加热器电加热器（1 1）直接浸没的直套管式电加）直接浸没的直套管式电加）直接浸没的直套管式电加）直接浸没的直套管式电加热器。（镍铬合金电阻丝，氧热器。（镍铬合金电阻丝，氧热器。（镍铬合金电阻丝，氧热器。（镍铬合金电阻丝，氧化镁绝缘）化镁绝缘）化镁绝缘）化镁绝缘）（2 2）加热元件共）加热元件共）加热元件共）加热元件共6060根，每根功根，每根功根，每根功根，每根功率率率率2424kWkW，总功率总功率总功率总功率14401440kWkW，分成分成分成分成6 6组组组组:RCP0106RS:RCP0106RS。（3 3）3 3、4 4组为比例组，每组组为比例组，每组组为比例组，每组组为比例组，每组9 9根根根根，以功率可调方式运行；以功率可调方式运行；以功率可调方式运行；以功率可调方式运行；其余其余其余其余4 4组为固定组，以通断组为固定组，以通断组为固定组，以通断组为固定组，以通断方式运行，其中方式运行，其中方式运行，其中方式运行，其中1 1、2 2组每组组每组组每组组每组9 9根根根根；5 5、6 6组每组组每组组每组组每组1212根根根根。4.电加热器5.5.安全阀组安全阀组安全阀组安全阀组（1 1）3 3个安全阀组，每组有一个保护阀和一个隔离阀串联组个安全阀组，每组有一个保护阀和一个隔离阀串联组个安全阀组，每组有一个保护阀和一个隔离阀串联组个安全阀组，每组有一个保护阀和一个隔离阀串联组成。成。成。成。（2 2）正常运行时，保护阀关闭，隔离阀开启。）正常运行时，保护阀关闭，隔离阀开启。）正常运行时，保护阀关闭，隔离阀开启。）正常运行时，保护阀关闭，隔离阀开启。（3 3）下表所示为三组保护阀和隔离阀开启和关闭阈值。）下表所示为三组保护阀和隔离阀开启和关闭阈值。）下表所示为三组保护阀和隔离阀开启和关闭阈值。）下表所示为三组保护阀和隔离阀开启和关闭阈值。5.安全阀组核电厂系统与设备：第三章 反应堆冷却剂系统课件核电厂系统与设备：第三章 反应堆冷却剂系统课件*三哩岛事故三哩岛事故三哩岛事故三哩岛事故*事故原因：事故原因：事故原因：事故原因：一回路升压导致卸压一回路升压导致卸压一回路升压导致卸压一回路升压导致卸压阀开启，卸压阀回座失效阀开启，卸压阀回座失效阀开启，卸压阀回座失效阀开启，卸压阀回座失效造成小破口事故。造成小破口事故。造成小破口事故。造成小破口事故。卸压阀缺乏位置指示卸压阀缺乏位置指示卸压阀缺乏位置指示卸压阀缺乏位置指示和操纵员没及时发现卸压和操纵员没及时发现卸压和操纵员没及时发现卸压和操纵员没及时发现卸压阀开启状态指示灯造成了阀开启状态指示灯造成了阀开启状态指示灯造成了阀开启状态指示灯造成了持续的泄漏。持续的泄漏。持续的泄漏。持续的泄漏。核电厂系统与设备：第三章 反应堆冷却剂系统课件三哩岛事故 三哩三哩岛岛核核电电厂二号机厂二号机组组(TMI2)是是电电功率功率959MW压压水反水反应应堆。堆。1978年年3月月28日达到日达到临临界，界，刚刚好在其后一年好在其后一年1979年年3月月28日日发发生了美国商用核生了美国商用核电电厂厂历历史上最史上最严严重的事故。重的事故。这这次事故由次事故由给给水水丧丧失引起瞬失引起瞬变变开始，开始，经过经过一系列事件造一系列事件造成了堆芯部分融化，大量裂成了堆芯部分融化，大量裂变产变产物物释释放到安全壳。放到安全壳。对环对环境的放射性境的放射性释释放以及放以及对对运行人运行人员员和公众造成的和公众造成的辐辐射射后果是很微小的，但后果是很微小的，但该该事故事故对对世界核工世界核工业业的的发发展造成了展造成了深深远远的影响。的影响。三哩岛事故 三哩岛核电厂二号机组(TMI2)是电功率9电厂概述 由由177盒燃料盒燃料组组件构成件构成3.27m直径直径3.65m高的反高的反应应堆堆芯放堆堆芯放在在4.35米直径米直径12.4米高的碳米高的碳钢压钢压力壳内。力壳内。每个燃料每个燃料组组件内有件内有208根燃料元件，按根燃料元件，按1515栅栅格排列。格排列。燃料燃料为为是富集度是富集度2.57的二氧化的二氧化铀铀，包壳，包壳为为Zr4。反反应应堆有两个堆有两个环环路，每个路，每个环环路上有两个主循路上有两个主循环泵环泵和一台直和一台直流式蒸汽汽流式蒸汽汽发发生器。一次冷却生器。一次冷却剂剂运行运行压压力力为为14.8MPa，出，出口温度口温度为为319.4。反反应应堆堆压压力由一个力由一个稳压稳压器器维维持。持。稳压稳压器通器通过过一个一个电动电动泄泄压压阀阀(PORV)与反与反应应堆冷却堆冷却剂剂排放箱相排放箱相连连。专设专设安全安全设设施包括反施包括反应应堆控制棒，高堆控制棒，高压压注入注入应应急堆芯冷却急堆芯冷却系系统统(ECCS)，含硼水箱和安全壳，含硼水箱和安全壳ECCS再循再循环环水坑等。水坑等。电厂概述 由177盒燃料组件构成3.27m直径3.65m核电厂系统与设备：第三章 反应堆冷却剂系统课件核电厂系统与设备：第三章 反应堆冷却剂系统课件事故过程1979年年3月月28日早晨日早晨4点，堆运行在点，堆运行在97额定功率下。工作人额定功率下。工作人员正在维修净化给水的离子交换系统。事故由凝结水流量丧员正在维修净化给水的离子交换系统。事故由凝结水流量丧失触发给水总量的丧失而开始。失触发给水总量的丧失而开始。凌晨凌晨4时零分时零分37秒，汽轮机跳闸。所有应急给水泵全部按设计秒，汽轮机跳闸。所有应急给水泵全部按设计要求启动，但因隔离阀（例行试验的错误）关闭，流量受阻。要求启动，但因隔离阀（例行试验的错误）关闭，流量受阻。堆继续在满功率下运行，一回路温度和压力上升，三秒钟后堆继续在满功率下运行，一回路温度和压力上升，三秒钟后达到稳压器泄压阀整定值达到稳压器泄压阀整定值15.55MPa。8秒后，压力达到紧急停堆整定值，自动紧急停堆。堆冷却剂秒后，压力达到紧急停堆整定值，自动紧急停堆。堆冷却剂收缩、装水量损失，一回路系统压力下降。收缩、装水量损失，一回路系统压力下降。约在约在13秒钟时，压力达到泄压阀关闭整定值，应该关闭但未秒钟时，压力达到泄压阀关闭整定值，应该关闭但未能关闭。控制室内虽有一个指示灯有所反映，但由于没有该能关闭。控制室内虽有一个指示灯有所反映，但由于没有该阀状态的直接指示，操纵员误以为该阀门已被关闭。阀状态的直接指示，操纵员误以为该阀门已被关闭。冷却剂以大约冷却剂以大约0.0126M3/s的初始速率向外漏水，蒸汽发生器水的初始速率向外漏水，蒸汽发生器水位在下降，这相当一个小破口失水事故。位在下降，这相当一个小破口失水事故。事故过程1979年3月28日早晨4点，堆运行在97额定功率事故过程 在二回路，在二回路，虽虽三台三台应应急急给给水水泵泵在运行，但因隔离在运行，但因隔离阀阀关关闭闭，没，没有水达到蒸汽有水达到蒸汽发发生器。失去了二次生器。失去了二次侧热侧热阱，一回路系阱，一回路系统继续统继续加加热热，蒸汽，蒸汽发发生器水位下降，逐生器水位下降，逐渐渐干涸。干涸。当事故后当事故后约约2分分钟时钟时，高，高压压注入系注入系统统(HPI)自自动动触触发发，从，从换换料料水箱抽含硼水入堆芯，但只运行了水箱抽含硼水入堆芯，但只运行了2分分钟钟左右。左右。操作人操作人员员看到看到稳压稳压器出器出现现高水位指示，高水位指示，误认为误认为一回路水量太一回路水量太多，担心多，担心稳压稳压器出器出现现完全充完全充满满水水(实实心心稳压稳压器器)的的现现象，就关象，就关闭闭了一台了一台HPI泵泵。实际实际上，上，稳压稳压器的高水位指示是由于泄器的高水位指示是由于泄压压阀阀开启后，在反开启后，在反应应堆冷却堆冷却剂剂系系统统中形成空泡所造成的，造成中形成空泡所造成的，造成了水急了水急剧剧地涌入地涌入稳压稳压器内。器内。注入的水流量率小于通注入的水流量率小于通过过泄泄压阀压阀所所损损失的冷却失的冷却剂损剂损失速失速率，造成了率，造成了LOCA。事故过程 在二回路，虽三台应急给水泵在运行，但因隔离阀关事故过程 由于蒸汽含量的增加，反应堆主泵出现了剧烈震动。在事故大约73分钟时，操作人员关闭了B环两台主泵，以避免主泵和相关管路的严重损坏，特别是想防止泵轴时损坏造成Seal Loca。在100分钟时关闭了A环路内的反应堆冷却剂主泵。主系统的强迫循环全部中断。操作人员期望能够依靠自然循环来避免堆芯过热，但自然循环未能建立。堆内冷却剂已不足于完全复盖堆芯。衰变热继续蒸干冷却剂。大约在主泵停关后10分钟，反应堆冷却剂出口温度迅速上升，超过仪表量程范围。事故过程 由于蒸汽含量的增加，反应堆主泵出现了剧烈震动。事故过程 在事故后大在事故后大约约2.5小小时时，反，反应应堆堆芯相当大部分已裸露，堆堆芯相当大部分已裸露，并并经经受了持受了持续续的高温。的高温。这这种工况种工况导导致了燃料致了燃料损损坏，堆芯裂坏，堆芯裂变产变产物大量物大量释释放以及放以及氢氢气的生成，堆芯已气的生成，堆芯已严严重重损损坏。坏。3月月28日日16时时30分，公司管理部分，公司管理部门门指示指示电电厂工作人厂工作人员员提高提高反反应应堆冷却堆冷却剂剂系系统统的的压压力，以消除空泡。力，以消除空泡。在最后的在最后的这这次重新加次重新加压压期期间间，作出了，作出了试图试图再一次启再一次启动动反反应应堆冷却堆冷却剂泵剂泵以建立以建立强强迫循迫循环环的决定。的决定。直至事故后直至事故后15小小时时50分分钟钟。成功地。成功地实现实现了了强强迫循迫循环环。一回。一回路系路系统压统压力力稳稳定在定在6.9至至7.6MPa。表明了事故序列的。表明了事故序列的结结束。束。事故过程 在事故后大约2.5小时，反应堆堆芯相当大部分已堆芯的裸露与损坏在三个不同在三个不同时时期里，堆芯有部分或全部裸露：期里，堆芯有部分或全部裸露：第一第一时时期开始于事故期开始于事故发发生后生后约约100分分钟钟，堆芯至少有，堆芯至少有1.5米裸露，大米裸露，大约约1小小时时。这这是堆芯主要是堆芯主要损损坏坏时时期，期，发发生生强强烈的烈的锆锆汽反汽反应应，产产生大量生大量氢氢气，有大量气体裂气，有大量气体裂变产变产物从燃料物从燃料释释放到冷却放到冷却剂剂系系统统中。中。堆芯裸露的第二个堆芯裸露的第二个时时期出期出现现在事故在事故发发生后生后约约7.5小小时时，堆芯大堆芯大约约有有1.5米裸露了很短一段米裸露了很短一段时间时间，与第一，与第一时时期相期相比，燃料温度可能低得多。比，燃料温度可能低得多。第三个第三个时时期大期大约约是在事故是在事故发发生后生后11小小时时，此，此时时堆芯水堆芯水位降低到位降低到2.1米与米与2.3米之米之间间，此段，此段时间长约时间长约13小小时时，在此期，在此期间间，燃料温度再次达到很高的数，燃料温度再次达到很高的数值值。估估计计Zr氧化了氧化了3040，堆芯上部三分之一，堆芯上部三分之一严严重重损损坏，坏，燃料温度升高到燃料温度升高到1350与与2600之之间间。堆芯的裸露与损坏在三个不同时期里，堆芯有部分或全部裸露：放射性的释放途径 估估计计事故中大事故中大约约70惰性气体惰性气体(主要是主要是Xe133)，30的碘的碘和和50的的铯铯以及少量其它裂以及少量其它裂变产变产物物释释放放进进入了主冷却系入了主冷却系统统。部分放射性物部分放射性物质质通通过过泄泄压阀进压阀进入泄入泄压压箱。箱。15分分钟钟后泄后泄压压箱箱满满溢，爆破溢，爆破阀阀破裂，放射性水破裂，放射性水进进入地坑，从而裂入地坑，从而裂变变气体气体进进入安全壳。入安全壳。开始开始时时曾有一部分放射性水被曾有一部分放射性水被泵泵至至辅辅助厂房内的排水箱，助厂房内的排水箱，造成部分放射性外逸。造成部分放射性外逸。操作人操作人员认为员认为主系主系统统水量水量过过多，打开了下泄系多，打开了下泄系统统，将部分，将部分冷却冷却剂经净剂经净化系化系统统引入容引入容积积控制箱，从而与除气系控制箱，从而与除气系统统相通。相通。除气系除气系统统将将释释出的气体出的气体压缩压缩至衰至衰变变箱并箱并经过滤经过滤器排向烟囱。器排向烟囱。事故中主系事故中主系统产统产生大量气体，使得除气系生大量气体，使得除气系统统超超载载，气体便，气体便从容从容积积控制箱的安全控制箱的安全阀阀排出。排出。放射性的释放途径 估计事故中大约70惰性气体(主要是X事故的后果 事故中运行人事故中运行人员员接受了略高的接受了略高的辐辐射。但射。但总剂总剂量仍十分有限。量仍十分有限。对对主冷却主冷却剂剂取取样样的人的人员员可能受到可能受到3040mSv辐辐照，事故中无照，事故中无人受人受伤伤和死亡。和死亡。厂外厂外80公里半径内公里半径内200万人群集体万人群集体剂剂量估量估计为计为33人人Sv，平，平均的个体均的个体剂剂量量为为0.015mSv。最大可能的厂外。最大可能的厂外剂剂量量为为0.83mSv。三哩三哩岛岛事故中事故中释释放出的放射性物放出的放射性物质质如此之少，如此之少，说说明安全壳明安全壳十分重要。十分重要。虽虽然安全壳并不能然安全壳并不能绝对绝对不泄漏，但基本上没有不泄漏，但基本上没有受到机械受到机械损伤损伤。由于安全壳。由于安全壳喷喷淋液中添加了淋液中添加了NaOH，绝绝大多大多数碘和数碘和铯铯被捕集在安全壳内。从安全壳泄漏出的气体被捕集在安全壳内。从安全壳泄漏出的气体经过经过辅辅助厂房，因而大部分放射性物助厂房，因而大部分放射性物质质被被过滤过滤器所捕集。器所捕集。事故的后果 事故中运行人员接受了略高的辐射。但总剂量仍十先导式保护阀先导式保护阀先导式保护阀先导式保护阀工作原理工作原理工作原理工作原理（1 1）由主阀和先导阀）由主阀和先导阀）由主阀和先导阀）由主阀和先导阀构成。构成。构成。构成。（2 2）先导阀的作用：）先导阀的作用：）先导阀的作用：）先导阀的作用：压力敏感和控制元件。压力敏感和控制元件。压力敏感和控制元件。压力敏感和控制元件。（3 3）主阀开启和关闭主阀开启和关闭主阀开启和关闭主阀开启和关闭受先导阀控制。受先导阀控制。受先导阀控制。受先导阀控制。（4 4）手动控制。）手动控制。）手动控制。）手动控制。先导式保护阀工作原理6.6.卸压箱卸压箱卸压箱卸压箱1.1.卸压箱功能卸压箱功能卸压箱功能卸压箱功能 收集和冷却稳压器安全阀、收集和冷却稳压器安全阀、收集和冷却稳压器安全阀、收集和冷却稳压器安全阀、RRARRA（余热排出系统）安全阀、余热排出系统）安全阀、余热排出系统）安全阀、余热排出系统）安全阀、RCVRCV（化容系统）安全阀排放的蒸汽以及一回路系统阀杆泄漏的冷却剂。化容系统）安全阀排放的蒸汽以及一回路系统阀杆泄漏的冷却剂。化容系统）安全阀排放的蒸汽以及一回路系统阀杆泄漏的冷却剂。化容系统）安全阀排放的蒸汽以及一回路系统阀杆泄漏的冷却剂。2.2.卸压箱结构及参数卸压箱结构及参数卸压箱结构及参数卸压箱结构及参数 卧式，低压容器，总容积约卧式，低压容器，总容积约卧式，低压容器，总容积约卧式，低压容器，总容积约3737mm3 3，正常水位，正常水位，正常水位，正常水位65%65%，水温，水温，水温，水温40 40。上。上。上。上部氮气额定压力部氮气额定压力部氮气额定压力部氮气额定压力0.120.12MPaMPa。满功率工况可接受满功率工况可接受满功率工况可接受满功率工况可接受110%110%稳压器蒸汽容积的稳压器蒸汽容积的稳压器蒸汽容积的稳压器蒸汽容积的蒸汽（相当于蒸汽（相当于蒸汽（相当于蒸汽（相当于1.71.7t t）；但不能连续接受稳压器的蒸汽排放。）；但不能连续接受稳压器的蒸汽排放。）；但不能连续接受稳压器的蒸汽排放。）；但不能连续接受稳压器的蒸汽排放。鼓泡管；喷淋管；疏水管；冷却盘管鼓泡管；喷淋管；疏水管；冷却盘管鼓泡管；喷淋管；疏水管；冷却盘管鼓泡管；喷淋管；疏水管；冷却盘管 6.卸压箱1.卸压箱功能7.7.测量仪表测量仪表测量仪表测量仪表（1 1）温度测量（气相）温度测量（气相）温度测量（气相）温度测量（气相009009；水相水相水相水相010010；喷淋管喷淋管喷淋管喷淋管002002、003003；波动管波动管波动管波动管004004）（2 2）压力测量）压力测量）压力测量）压力测量 （1414、1515测量信号参加一回路压力控制；测量信号参加一回路压力控制；测量信号参加一回路压力控制；测量信号参加一回路压力控制；005005、006006、013013产生反应堆保护信号）产生反应堆保护信号）产生反应堆保护信号）产生反应堆保护信号）（3 3）水位测量（）水位测量（）水位测量（）水位测量（007007、008008、011011用于热态工况时反应堆保护和稳压器水用于热态工况时反应堆保护和稳压器水用于热态工况时反应堆保护和稳压器水用于热态工况时反应堆保护和稳压器水位控制；位控制；位控制；位控制；012012用于启堆和停堆期间的冷态工况）用于启堆和停堆期间的冷态工况）用于启堆和停堆期间的冷态工况）用于启堆和停堆期间的冷态工况）7.测量仪表稳压器特性参数稳压器特性参数稳压器特性参数稳压器特性参数稳压器特性参数三、稳压器控制系统三、稳压器控制系统1.1.稳压器压力控制稳压器压力控制稳压器压力控制稳压器压力控制（1 1）压力控制作用：在稳态）压力控制作用：在稳态）压力控制作用：在稳态）压力控制作用：在稳态和设计瞬态工况下，使和设计瞬态工况下，使和设计瞬态工况下，使和设计瞬态工况下，使稳压器绝对压力维持在稳压器绝对压力维持在稳压器绝对压力维持在稳压器绝对压力维持在整定值整定值整定值整定值15.515.5MPaMPa附近。附近。附近。附近。（2 2）压力控制原理：）压力控制原理：）压力控制原理：）压力控制原理：P-PP-Pr r送送送送到比例积分微分调节器到比例积分微分调节器到比例积分微分调节器到比例积分微分调节器算出一个补偿压差信号算出一个补偿压差信号算出一个补偿压差信号算出一个补偿压差信号（P-PP-Pr r）补补补补，该信号送，该信号送，该信号送，该信号送往函数发生器（喷淋阀、往函数发生器（喷淋阀、往函数发生器（喷淋阀、往函数发生器（喷淋阀、比例加热器）或阈值继比例加热器）或阈值继比例加热器）或阈值继比例加热器）或阈值继电器（安全阀、通断加电器（安全阀、通断加电器（安全阀、通断加电器（安全阀、通断加热器）进行调节。热器）进行调节。热器）进行调节。热器）进行调节。三、稳压器控制系统1.稳压器压力控制（3 3）稳压器压力控制程序）稳压器压力控制程序）稳压器压力控制程序）稳压器压力控制程序 稳压器的稳压器的稳压器的稳压器的额定工作压力为额定工作压力为额定工作压力为额定工作压力为15.515.5MPaMPa，此压力下，此压力下，此压力下，此压力下，比例加热器具有一定比例加热器具有一定比例加热器具有一定比例加热器具有一定开度，以补偿稳压器的散热和连续喷淋流量的功率需求开度，以补偿稳压器的散热和连续喷淋流量的功率需求开度，以补偿稳压器的散热和连续喷淋流量的功率需求开度，以补偿稳压器的散热和连续喷淋流量的功率需求。压力升高时的控制与保护动作压力升高时的控制与保护动作压力升高时的控制与保护动作压力升高时的控制与保护动作【喷淋阀开喷淋阀开喷淋阀开喷淋阀开】压力升高至压力升高至压力升高至压力升高至15.6715.67MPaMPa时，喷淋阀开，在压力达到时，喷淋阀开，在压力达到时，喷淋阀开，在压力达到时，喷淋阀开，在压力达到16.0216.02MPaMPa时，喷淋时，喷淋时，喷淋时，喷淋阀达到满开度。在阀达到满开度。在阀达到满开度。在阀达到满开度。在15.6715.67MPa16.02MPaMPa16.02MPa之间，喷淋阀开度线性增加。之间，喷淋阀开度线性增加。之间，喷淋阀开度线性增加。之间，喷淋阀开度线性增加。【高压停堆高压停堆高压停堆高压停堆】压力达到压力达到压力达到压力达到16.5516.55MPaMPa时，实行高压停堆保护。时，实行高压停堆保护。时，实行高压停堆保护。时，实行高压停堆保护。【安全阀开启与关闭安全阀开启与关闭安全阀开启与关闭安全阀开启与关闭】压力达到压力达到压力达到压力达到16.616.6MPaMPa，达到第一个安全阀的开启阈值，若因安全阀开启达到第一个安全阀的开启阈值，若因安全阀开启达到第一个安全阀的开启阈值，若因安全阀开启达到第一个安全阀的开启阈值，若因安全阀开启压力下降，则达到压力下降，则达到压力下降，则达到压力下降，则达到16.016.0MPaMPa时，此安全阀关闭。时，此安全阀关闭。时，此安全阀关闭。时，此安全阀关闭。第二只安全阀开启压力第二只安全阀开启压力第二只安全阀开启压力第二只安全阀开启压力17.017.0MPaMPa，关闭压力为关闭压力为关闭压力为关闭压力为16.416.4MPaMPa。第三只安全阀开启压力为第三只安全阀开启压力为第三只安全阀开启压力为第三只安全阀开启压力为17.217.2MPaMPa，关闭压力为关闭压力为关闭压力为关闭压力为16.616.6MPaMPa。（3）稳压器压力控制程序压力降低时的控制与保护动作压力降低时的控制与保护动作压力降低时的控制与保护动作压力降低时的控制与保护动作【通断式加热器投入通断式加热器投入通断式加热器投入通断式加热器投入】当稳压器压力低于整定值当稳压器压力低于整定值当稳压器压力低于整定值当稳压器压力低于整定值0.170.17MPaMPa时发出低压报警时发出低压报警时发出低压报警时发出低压报警(低压低压低压低压1)1)，通断式，通断式，通断式，通断式加热器投入，若压力回升，则当压力低于整定值加热器投入，若压力回升，则当压力低于整定值加热器投入，若压力回升，则当压力低于整定值加热器投入，若压力回升，则当压力低于整定值0.10.1MPaMPa时通断式加热器时通断式加热器时通断式加热器时通断式加热器断开。断开。断开。断开。【低压紧急停堆低压紧急停堆低压紧急停堆低压紧急停堆】若压力继续下降至若压力继续下降至若压力继续下降至若压力继续下降至15.215.2MPaMPa时，发出低压报警时，发出低压报警时，发出低压报警时，发出低压报警(低压低压低压低压2)2)，当压力达到，当压力达到，当压力达到，当压力达到13.113.1MPaMPa时，实行紧急停堆。时，实行紧急停堆。时，实行紧急停堆。时，实行紧急停堆。【闭锁喷淋阀闭锁喷淋阀闭锁喷淋阀闭锁喷淋阀】压力降至压力降至压力降至压力降至14.914.9MPaMPa时，时，时，时，发出低压报警发出低压报警发出低压报警发出低压报警(低压低压低压低压3)3)，同时闭锁喷淋阀。，同时闭锁喷淋阀。，同时闭锁喷淋阀。，同时闭锁喷淋阀。【低压安注低压安注低压安注低压安注】压力降至压力降至压力降至压力降至13.913.9MPaMPa时，达到时，达到时，达到时，达到P-11P-11的定值点，当压力继续下降到的定值点，当压力继续下降到的定值点，当压力继续下降到的定值点，当压力继续下降到11.9311.93MPaMPa，便达到低压安注定值点。便达到低压安注定值点。便达到低压安注定值点。便达到低压安注定值点。压力降低时的控制与保护动作2.2.稳压器水位控制稳压器水位控制稳压器水位控制稳压器水位控制（1 1）水位整定值）水位整定值）水位整定值）水位整定值根据整定值调根据整定值调根据整定值调根据整定值调节水位可保持反应节水位可保持反应节水位可保持反应节水位可保持反应堆冷却剂系统内水堆冷却剂系统内水堆冷却剂系统内水堆冷却剂系统内水的质量基本不变。的质量基本不变。的质量基本不变。的质量基本不变。2.稳压器水位控制（2 2）水位控制原理）水位控制原理）水位控制原理）水位控制原理基本方法：下泄流量不变，改变上充流量（由水位调节电路运算）基本方法：下泄流量不变，改变上充流量（由水位调节电路运算）基本方法：下泄流量不变，改变上充流量（由水位调节电路运算）基本方法：下泄流量不变，改变上充流量（由水位调节电路运算）（2）水位控制原理核电厂系统与设备：第三章 反应堆冷却剂系统课件2.2.重要性：重要性：重要性：重要性：2.重要性：断裂失效原因：海滩状疲劳条纹 应力振幅51MPa60MPa疲劳断裂原因:两个防振条未插在所定位置断裂失效原因：海滩状疲劳条纹一、概述一、概述1.1.什么是泵？什么是泵？什么是泵？什么是泵？泵是把原动机的机械能转化成它所输送的流体泵是把原动机的机械能转化成它所输送的流体泵是把原动机的机械能转化成它所输送的流体泵是把原动机的机械能转化成它所输送的流体的能量的机械。的能量的机械。的能量的机械。的能量的机械。一、概述1.什么是泵？2.2.叶轮式泵的特性参数叶轮式泵的特性参数叶轮式泵的特性参数叶轮式泵的特性参数流量流量流量流量q qv v指单位时间内泵输送的流体体积，指单位时间内泵输送的流体体积，指单位时间内泵输送的流体体积，指单位时间内泵输送的流体体积，mm3 3/s/s。扬程扬程扬程扬程HH（压头）压头）压头）压头）单位重量流体流经泵所获得的能量增加值，单位单位重量流体流经泵所获得的能量增加值，单位单位重量流体流经泵所获得的能量增加值，单位单位重量流体流经泵所获得的能量增加值，单位mm，即为即为即为即为排出液体的液柱高度。排出液体的液柱高度。排出液体的液柱高度。排出液体的液柱高度。转速转速转速转速n n即叶轮旋转速度，即叶轮旋转速度，即叶轮旋转速度，即叶轮旋转速度，r/minr/min。功率功率功率功率P P，P Pefef；效率效率效率效率 泵功率指原动机输送给泵轴上的功率，又称为轴功率，记泵功率指原动机输送给泵轴上的功率，又称为轴功率，记泵功率指原动机输送给泵轴上的功率，又称为轴功率，记泵功率指原动机输送给泵轴上的功率，又称为轴功率，记为为为为P P。有效功率是根据泵的扬程与流量计算的功率，即在有效功率是根据泵的扬程与流量计算的功率，即在有效功率是根据泵的扬程与流量计算的功率，即在有效功率是根据泵的扬程与流量计算的功率，即在单位时间内，泵对流经的液体所作的有效功率，记为单位时间内，泵对流经的液体所作的有效功率，记为单位时间内，泵对流经的液体所作的有效功率，记为单位时间内，泵对流经的液体所作的有效功率，记为P Pefef，单位都是单位都是单位都是单位都是kWkW。泵有效功率泵有效功率泵有效功率泵有效功率P Pefef与轴功率与轴功率与轴功率与轴功率P P之比，称为总效之比，称为总效之比，称为总效之比，称为总效率。率。率。率。2.叶轮式泵的特性参数