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1、图 解核电站主要系统,适用对象：行政、财务人员和初接触核电领域的工作人员。内容简介：本讲义用图文结合的形式介绍了压水堆核电站的流程原理和主要系统。为使读者建立并保持核电站的“全流程”概念，讲义结构采用开篇的流程总图与各节超级链接、通过点击链接分头介绍各系统的方式讲述。为尽量简洁易懂，各系统只介绍其主要功能。,核电站工作原理总图,RCP,RCV,REA,RRA,RIS,EAS,ASG,VVP,GCT,GSS,CEX,CRF,ABP,ADG,APP,AHP,ARE,GEX,PTR,GEV,GEW,GPV,废物处理,厂用电,核电站主要系统,反应堆冷却剂系统 RCP化学和容积控制系统 RCV反应堆硼和
2、水的补给系统 REA余热排出系统 RRA反应堆和乏燃料水池冷却和处理系统 PTR安全注入系统 RIS安全壳喷淋系统 EAS,发电机励磁和电压调节系统 GEX输电系统 GEV主开关站超高压配电装置 GEW厂内6.6KV供电网络LG*/LH*,二回路主要系统,电气部分主要系统,核岛主要系统,核岛主要系统,反应堆冷却剂系统 RCP化学和容积控制系统 RCV反应堆硼和水的补给系统 REA余热排出系统 RRA反应堆和乏燃料水池冷却和处理系统 PTR安全注入系统 RIS安全壳喷淋系统 EAS,1.1 反应堆冷却剂系统 RCP,一、核岛主要系统,反应堆冷却剂系统 的所有设备、管道都包容在反应堆厂房内。,输热
3、：堆芯 SG 二回路反应性控制；压力控制；充当第二道安全屏障。,RCP系统功能：,一、核岛主要系统,1.1 反应堆冷却剂系统 RCP,RCP系统的组成,RCP由核反应堆和与其相连的三条输热环路组成，每条环路包含一台蒸汽发生器、一台主冷却剂泵以及相应的管道和阀门。在其中一条环路上还连接有一台稳压器。,一、核岛主要系统,1.1 反应堆冷却剂系统 RCP,1、核反应堆,1、堆压力容器 容器本体+顶盖2、堆内构件吊蓝、堆芯、堆内上部构件、堆内下部构件,一、核岛主要系统,1.1 反应堆冷却剂系统 RCP,2、燃料组件,一、核岛主要系统,1.1 反应堆冷却剂系统 RCP,2、燃料组件,采用17 17阵列,
4、一、核岛主要系统,1.1 反应堆冷却剂系统 RCP,3、蒸汽发生器,作用：1、作为热交换设备，产生蒸汽；2、作为连接设备，隔离一、二回路。,4、主泵,一、核岛主要系统,1.1 反应堆冷却剂系统 RCP,电动、立式、单级、三级轴封、离心泵,一、核岛主要系统,1.1 反应堆冷却剂系统 RCP,5、稳压器,功能：1、压力控制2、超压保护,一、核岛主要系统,1.2 化学和容积控制系统RCV,RCV系统的主要功能：1、容积控制 2、化学控制 3、反应性控制,1.2 化学和容积控制系统RCV,1、容积控制,（1）一回路水容积变化的原因水容积随温度的变化而变化不可避免的泄漏(一号密封、主泵2#轴封等）,（2
5、）水容积变化的影响,水的比容随温度的变化关系曲线,温度,容 积,1.4m3/1T,300 0C,一回路水容积变化稳压器水位的变化,0,容积控制的方法,上充补水，补偿一回路水的收缩和泄漏（REA系统执行）下泄排水，吸收一回路水的膨胀，下泄流排往容控箱或TEP系统。,原理：通过上充下泄将稳压器的液位维持在“程序液位”。,1.2 化学和容积控制系统RCV,2、化学控制,物理腐蚀（结垢） 燃料包壳破损化学腐蚀（侵蚀） 高温+高氧含量+低pH值 化学反应加快 腐蚀进程加速 一回路比放射性升高,（1）一回路的化学问题,（2）化学控制的目的,限制腐蚀将一回路水的化学和放射性指标持在规定的范围内,1.2 化学
6、和容积控制系统RCV,化学控制的原理,控制pH值（注入7LiOH，中和硼酸）控制氧含量（机组启动时注入N2H4，正常运行时向容控箱充入氢气） 净化一回路水（过滤+除盐）,1.2 化学和容积控制系统RCV,化容系统净化段的流程,1.2 化学和容积控制系统RCV,3、反应性控制,（1） 反应性变化的原因燃料多普勒效应和慢化剂温度效应裂变产物、毒物（氙、钐等）和燃耗工况改变导致的过渡反应性变化,（3）反应性控制地目的补偿燃耗和毒物带来的负反应性控制轴向功率偏差控制R棒位在调节带内保证停堆深度,（2）反应性控制的三个手段控制棒可燃毒物棒硼酸溶液的化学补偿,（4） 反应性慢变化的控制措施 加硼 稀释 除
7、硼,反应性慢变化的控制措施,1.2 化学和容积控制系统RCV,1、系统的功能,1.3 反应堆硼和水补给系统REA,REA系统为RCV贮存并提供其三大控制功能所需的各种流体。,2、系统的组成,REA系统由水部分和硼酸部分组成，只有硼酸部分与安全相关。 水部分包括： 9REA001和002BA 1-2REA006BA 1-2REA001和002PO 硼酸部分包括： 9REA003和005BA 1-2REA004BA 1-2REA003和004PO,一、核岛主要系统,反应堆硼和水补给系统流程简图,1.4 余热排出系统RRA,1、系统的功能,当一回路的温度降到 180 0C 及以下，压力降到 3.0
8、Mpa 以下时，RRA系统排出以下三部分热量：,堆功率,7 %,时间（h）,1%,剩余功率,停堆,1,2,3,0,Pn%,100%,93 %,5,4,反应堆停堆后的剩余功率,堆芯余热一回路水和设备的显热主泵产生的热量,一、核岛主要系统,2、RRA系统的组成, 1.4 余热排出系统RRA,反应堆,一环路,二环路,三环路,01GV,02GV,RCP01PO,RCP02PO,RCP03PO,01BA,RRA01PO,RRA02PO,01RF,02RF,24VP,25VP,13VP,RCV50VP,RCV01-03 PO,RCV310VP,RCV366VP,RRA14VP,30VP,46VP,RRA1
9、5VP,净化单元,02BA,01-03DI,RRI,RRI,RRI,13VP,RCV01EX,082VP,03GV,02RF,RCP-RCV-RRA连接图,RRA泵, 14 余热排出系统RRA,RRA泵的电动机, 1.4 余热排出系统RRA,RRA热交换器, 1.4 余热排出系统RRA,1.5 反应堆水池和乏燃料水池冷却和处理系统PTR,1、系统的功能,冷却功能净化功能充排水功能,2、系统的组成,反应堆水池乏燃料水池换料水箱泵和管道,一、核岛主要系统,1#机RX、KX厂房布置图,换料腔,堆内构件池,传输水池,乏燃料水池,装罐池,冲洗池,KX厂房,RX厂房,反应堆水池全貌,1.5 反应堆水池和乏
10、燃料水池冷却和处理系统PTR,堆腔（左图）和换料机（右图）,1.5 反应堆水池和乏燃料水池冷却和处理系统PTR,乏燃料池和行车（左图）运输水池和倾翻机（右图）,1.5 反应堆水池和乏燃料水池冷却和处理系统PTR,PTR流程图,PTR001/002RF,1.5 反应堆水池和乏燃料水池冷却和处理系统PTR,要求的最小换料水箱水贮量为1660m3(对应于报警水位：1530m)。与向LHSI泵和EAS泵供水相对应的合适的水贮量为1380m3。此水箱内容纳的水的硼浓度： GNPS为23002500ppm，LNPS为21002300ppm；最低温度为7(对于硼酸结晶温度有足够裕量)，最高温度为40(换料后
11、的最高温度),换料水箱（PTR001BA）,1.5 反应堆水池和乏燃料水池冷却和处理系统PTR,电站核安全,1、核安全定义及三要素,核安全：保护核电厂工作人员、公众和环境免受反应堆裂变产物可能造成的放射性危害。,保证核安全的三要素：（1）反应性控制（2）堆芯冷却（3）放射性产物的包容,（1）燃料包壳（2）一回路压力边界（3）安全壳,三重屏障,专设安全设施,核电站设置了一整套的专设安全设施，以便在故障或事故工况下起到保护和缓解作用，不使事故扩大，防止堆芯烧毁，确保第三道屏障即安全壳的完整性，防止放射性物质外逸。,核电站以可能性极小的、假象的最严重事故作为安全设计的依据，这种最严重事故是指一回路大
12、破口时的冷却剂丧失（LOCA）事故。,一旦一回路管道大破裂，冷却剂就会喷流而出，造成反应堆失水。如果堆芯失去冷却而烧毁，则大量放射性物质就可能释放到安全壳内。,（1）何谓LOCA事故？,1.6 安全注入系统 RIS,安全注入系统由三个分系统组成。高压安注中压安注低压安注,1、系统的功能,1）一回路小破口失水时，RIS用来向一回路补水，以重新建立稳压器水位；,2）一回路大破口失水事故时，RIS向堆芯注水，以重新淹没并冷却堆芯，限制燃料元件温度的上升。,2、系统的组成,一、核岛主要系统,3、LOCA时的安注过程,10,20,30,时间 （s）,一回路压力 （bar),150,100,50,0,一回
13、路破口后的压力变化,第一阶段：冷段直接注入阶段,当 P119bar时，高压安注系统投入,当P 42.5bar时，中压安注系统自动投入,当P10bar时，低压安注系统投入,1.6 安全注入系统 RIS,高、低压安注示意,3、LOCA时的安注过程,1.6 安全注入系统 RIS,1.6 安全注入系统 RIS,中压安注箱,第二阶段：安注再循环阶段,当换料水箱的水位仅有2.1米时，安注转入再循环阶段。,3、LOCA时的安注过程,1.6 安全注入系统 RIS,1.7 安全壳喷淋系统系统EAS,（1）当安全壳内的一回路或二回路主管道破裂时，安全壳内的压力P和温度T就会上升。EAS系统此时用喷淋水冷凝蒸汽，将
14、安全壳内的温度、压力降低，以保持安全壳的完整性。,（2）EAS系统还通过热交换器排出事故时释放到安全壳内的热量，它是安全系统中的唯一冷源。,一、核岛主要系统,1、系统的功能,2、系统的组成,一、核岛主要系统,1.7 安全壳喷淋系统系统EAS,EAS热交换器和碱罐,1.7 安全壳喷淋系统系统EAS,GNPS 汽轮机组简介主蒸汽系统 VVP汽轮机旁路系统 GCT汽水分离再热器系统 GSS凝结水抽取系统 CEX低压给水加热器系统 ABP,二回路主要系统,给水除气器系统 ADG汽动/电动给水泵系统 APP/APA高压给水加热器系统 AHP给水流量控制系统 ARE循环水系统 CRF辅助给水系统 ASG,
15、1、功能：,将一回路提供的热能（高温高压蒸汽）转变为汽轮机高速旋转的机械能，带动发电机发电；在停机或事故工况下，保证一回路的冷却。,二、二回路主要系统,二回路主要系统,大亚湾核电站汽轮机组,二、二回路主要系统,2、主要流程,3台蒸汽发生器1个汽轮机高压缸2台汽水分离再热器3个汽轮机低压缸3个冷凝器3台凝结水泵4级低压加热器1个除氧器 3台主给水泵 2级高压加热器 3台蒸汽发生器,二、二回路主要系统,2.1 GNPS汽轮机组简介,二、二回路主要系统,由英国GEC公司制造的四缸、双流、中间再热、冲动式饱和蒸汽汽轮机。 该汽轮机有四个缸，一个高压缸，三个低压缸，均为双流式，四个转子刚性连成一个轴系，
16、每个转子有两个径向轴承支撑，整个轴系只有一个推力轴承，安装在高压缸和第一号低压缸之间的轴承座内,工作原理,在喷嘴通道内，蒸汽膨胀，汽流速度增加（热能转换为动能），压力、温度降低。,蒸汽进入动叶，一般情况，蒸汽继续膨胀，速度增加。,2.1 GNPS汽轮机组简介,结 构,2.1 GNPS汽轮机组简介,2.1 GNPS汽轮机组简介,结 构,结 构,定子,2.1 GNPS汽轮机组简介,隔 板,2.1 GNPS汽轮机组简介,结 构,结 构,2.1 GNPS汽轮机组简介,转子及叶片,结 构,2.1 GNPS汽轮机组简介,轴 承,把蒸汽发生器产生的蒸汽送到汽轮机组及各用汽单元（1613kg/s）。,2.2
17、主蒸汽系统VVP,1、系统的功能,二、二回路主要系统,2.2 主蒸汽系统VVP,VVP安全阀,VVP主隔离阀,2、系统的组成,除去高压缸排汽中的水分（汽水分离）；提高进入低压缸的蒸汽温度（再热）。,2.3 汽水分离再热器系统GSS,1、系统的功能,二、二回路主要系统,2、系统的组成,2.3 汽水分离再热器系统GSS,2.3 汽水分离再热器系统GSS,3、设备的结构,2.3 汽水分离再热器系统GSS,3、设备的结构,汽水分离器（波纹板）,与冷凝器真空系统（CVI）一起为汽机建立和维持真空； 将进入冷凝器的蒸汽凝结成水； 将凝结水从冷凝器热阱中抽出，升压后经低压加热器送到除氧器； 接收各疏水箱来的
18、疏水。,2.4 凝结水抽取系统CEX,1、系统的功能,冷凝器工作原理,二、二回路主要系统,2.4 凝结水抽取系统CEX,2、系统的组成,2.4 凝结水抽取系统CEX,2、系统的组成,2.4 凝结水抽取系统CEX,2、系统的组成,冷凝器管束：共两组，每组6808根钛管，长16.7米。,“哑铃”状橡胶膨胀简,2.4 凝结水抽取系统CEX,2、系统的组成,凝汽器双层管板,岭澳电站管板采用单层管板（管板与传热管均为钛合金，采用胀管+焊接），并取消了管板密封水系统(高位水箱、阀门等）。,2.4 凝结水抽取系统CEX,2、系统的组成,利用低压缸抽汽加热凝结水，提高循环吸热温度，从而提高循环热效率。,2.5
19、 低压给水系统ABP,1、系统的功能,加热器工作原理,二、二回路主要系统,2.5 低压给水系统ABP,2、系统的组成,2.5 低压给水系统ABP,2、系统的组成,2、系统的组成,4#低加,2.5 低压给水系统ABP,2、系统的组成,3#4#低加,2.5 低压给水系统ABP,对给水除氧(气)，满足SG的给水含氧量要求(期望值：1ppb；限值：3ppb）；提供给水泵足够吸入压头；加热给水，提高循环效率；维持一定贮存水量；接收GCT排放蒸汽、GSS分离器疏水、APG回收水及其他回水。,2.6 除氧器系统ADG,1、系统的功能,二、二回路主要系统,热力除氧原理,2.6 除氧器系统ADG,2、系统的组成
20、,2.6 除氧器系统ADG,2、系统的组成,2.6 除氧器系统ADG,除氧器水箱外型,2、系统的组成,2.6 除氧器系统ADG,2、系统的组成,2.6 除氧器系统ADG,将除氧器的水抽出、升压，经高压加热器送到蒸汽发生器；配合给水流量调节系统（ARE）满足SG的给水流量需求；,2.7 汽动/电动给水泵系统APP/APA,1、系统的功能,二、二回路主要系统,2、APP系统的组成,2.7 汽动/电动给水泵系统APP/APA,2、APP系统的组成,2.7 汽动/电动给水泵系统APP/APA,3、APA系统的组成,2.7 汽动/电动给水泵系统APP/APA,2.7 汽动/电动给水泵系统APP/APA,
21、3、APA系统的组成,利用高压缸抽汽加热给水，提高循环效率； 接收GSS的疏水,2.8 高压加热器系统AHP,1、系统的功能,二、二回路主要系统,2、系统的组成,2.8 高压加热器系统AHP,2、系统的组成,2.8 高压加热器系统AHP,2、系统的组成,2.8 高压加热器系统AHP,控制向蒸汽发生器的给水流量，保证蒸汽发生器二回路侧的水位维持在一个随汽机负荷变化的整定值上。,2.9 主给水流量调节系统ARE,1、系统的功能,二、二回路主要系统,2.9 主给水流量调节系统ARE,2、系统的组成,2.9 主给水流量调节系统ARE,2、系统的组成,2.10 汽轮机旁路系统GCT,1、系统的功能,二、
22、二回路主要系统,当反应堆功率与汽轮机负荷不一致时，汽轮机旁路排放系统通过把多余的蒸汽排向冷凝器、除氧器和大气为反应堆提供一个“人为”的负荷，从而避免了核蒸汽供应系统（NSSS）中温度和压力超过保护阈值，确保电站的安全。,2.10 汽轮机旁路系统GCT,GCT调节阀,当正常主给水系统失效时，向蒸汽发生器二次侧供水，排出堆芯余热，将反应堆冷却到余热排出系统（RRA）投入运行条件为止。 另外，在机组正常运行时，辅助给水系统作为蒸汽发生器的后备水源 。,2.11 辅助给水系统ASG,1、系统的功能,二、二回路主要系统,2.11 辅助给水系统ASG,ASG汽动给水泵,2.12 循环水系统CRF,1、系统
23、的功能,二、二回路主要系统,通过两条独立的进水渠向每台机组的冷凝器提供已过滤的冷却水（海水）。,2.12 循环水系统CRF,循环水泵,发电机励磁和电压调节系统 GEX输电系统 GEV主开关站超高压配电装置 GEW厂内6.6KV供电网络LG*/LH*,电气部分主要系统,GNPS汽轮发电机组,三、电气部分主要系统,3.1 GNPS主发电机简介,一、同步发电机的工作原理,转子绕组通入直流电激起一磁场，转子磁场是旋转的；,定子绕组切割磁通就会感应出电势。,三、电气部分主要系统,二、GNPS发电机主要参数,设备功能标识 1GEX001GE 2GEX001GE额定功率 900MW 1158MVA 最大持续
24、输出功率 984MW速度 3000r/min 极数 2 频率 50Hz 端电压 26000V 定子电流(每相) 23512A相数 3 功率因数 0.85滞后,额定功率 900MW 1158MVA,端电压 26000V 定子电流(每相) 23512A,3.1 GNPS主发电机简介,三、发电机结构,发电机纵向剖面图,3.1 GNPS主发电机简介,3.1 转子结构,（1）发电机转子是用合金钢整体锻造而成。（2）转子的圆周上加工了32个槽，转子线圈镶入这32个线圈槽中，另有10个空槽配重，从而形成一对N-S磁极。（3）转子采用特有的副槽轴向径向通风结构。,3.1 GNPS主发电机简介,发电机转子的“副
25、槽轴向-径向”通风系统,3.1 GNPS主发电机简介,发电机转子,3.1 GNPS主发电机简介,3.2a 定子结构（外定子）,外定子包括框架、冷却器、轴承、氢密封装置、发电机出线端子等，起着固定和支撑内定子的作用。,3.1 GNPS主发电机简介,发电机外定子,3.1 GNPS主发电机简介,3.2b 定子结构（内定子）,（1）内定子框架由环形肋板和轴向桁条焊接而成。（2）定子铁芯由电工薄钢片叠合而成，共有42个线圈槽。,3.1 GNPS主发电机简介,发电机内定子,3.1 GNPS主发电机简介,3.3 定子结构（定子绕组）,（1）定子线圈为两层旋卷式线圈，每相有两个并联线路。（2）每个线圈由许多小
26、方形铜管组成，这些铜管均单独绝缘和跨接，线圈两端均钎焊到锻铜汇水管。,3.1 GNPS主发电机简介,水电接头,3.1 GNPS主发电机简介,励磁机组布置示意图,3.1 GNPS主发电机简介,3.2 输电系统（GEV）,输电系统的主要功能是将发电机产生的电力通过主变压器输送给电网，并通过降压变压器输送给厂用电设备。,1、系统的功能,三、电气部分主要系统,2、系统的组成,输电系统主要由主变压器、降压变压器及它们所属的冷却系统和分接开关组成。,3.2 输电系统（GEV）,主变压器,降压变压器,3.3 主开关站和超高压配电装置（GEW）,GEW的主要功用是把两台机组发出的电力输送给电网；,1、系统的功
27、能,三、电气部分主要系统,在机组停机或启动时，将外电网电力供给厂用电设备。同时可按两电网需求分配每台机组发出的电力。,主开关站控制室,3.3 主开关站和超高压配电装置（GEW）,超高压配电装置（图一）,3.3 主开关站和超高压配电装置（GEW）,超高压配电装置（图二）,3.3 主开关站和超高压配电装置（GEW）,联络变压器,特点：自耦变压器，额定电压525/420kV，额定功率为900MVA，420kV侧设有带负荷调压开关。,3.3 主开关站和超高压配电装置（GEW）,联络变压器,输电塔,3.3 主开关站和超高压配电装置（GEW）,在各种工况下（正常或事故工况下），为电站的附属设备提供安全可靠
28、的电源，并为与核安全有关的系统和设备提供应急电源，以保证核电站的安全运行。,3.4 厂内外供电网络,1、系统的功能,三、电气部分主要系统,主发电机400/500KV电网220KV后备电源柴油发电机LLS小汽轮发电机系统,2、厂用电源,大亚湾核电站与电网连接图,3.4 厂内外供电网络,220KV辅助电源,辅助变压器的强油风冷方式,辅助变压器,3.4 厂内外供电网络,应急柴油发电机,3.4 厂内外供电网络,LLS小汽轮发电机系统,3.4 厂内外供电网络,厂用中压6.6kV交流电网单线图,3.4 厂内外供电网络,四、核电站放射性废物的分类与处理,表面剂量率超过2mSv/h的固体废物均用混凝土桶封装固化。,四、核电站放射性废物的分类与处理,四、核电站放射性废物的分类与处理,四、核电站放射性废物的分类与处理,核岛烟囱,
