核電站反應堆余熱排出系統(tǒng)RRA

1、§1.2.3 反應堆余熱排出系統(tǒng)(rra)反應堆余熱排出系統(tǒng)又可稱反應堆冷卻系統(tǒng)，核安全的主要問題是要在任何情況下能夠保證燃料的持續(xù)冷卻，正常運行情況下燃料產生的能量由一回路通過蒸汽發(fā)生器向二回路傳熱來導出。反應堆停閉以后，核功率雖然消失，但是由裂變碎片及它的衰變物的衰變產生的剩余功率卻緩慢下降。為了導出剩余功率，最初仍用二回路冷卻，當二回路不能夠再運行時，由反應堆余熱排出系統(tǒng)保證反應堆的冷卻。一、系統(tǒng)功能1. 主要功能（1）二回路停用時，由余熱排出系統(tǒng)排出：a）堆芯的停堆余熱；b）水和一回路設備的顯熱。（2） 當反應堆在冷停堆狀態(tài)，進行裝卸料和維修操作時，余熱排出系統(tǒng)排出堆芯余熱，

2、維持一回路溫度低于60。（3） 當反應堆啟動時，余熱排出系統(tǒng)保證一回路水的循環(huán)。從圖1可以看出，運行于滿功率的反應堆停堆后，由裂變碎片及它的衰變物的衰變而產生的剩余功率緩慢下降。運行人員可以調節(jié)反應堆的核功率，但卻控制不了剩余功率的釋放。為了反應堆的安全，在任何時刻必須要將剩余功率導出。2. 安全功能（1） 在蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂事故下，冷卻反應堆。（2） 在rcp小破口事故下，如果rcv系統(tǒng)能夠維持穩(wěn)壓器水位的話，使用該系統(tǒng)排出余熱。（3） 在冷停堆期間，通過rra的卸壓閥防止rcp系統(tǒng)超壓然而該系統(tǒng)不是一個專設安全系統(tǒng)。100%10%7%1%0.5%0.25%0h1h2h4h3h5h時間（

3、t）功率（%）剩余功率圖1 停堆后的剩余功率停堆3. 輔助功能反應堆換料池水的傳輸在換料以后，通過rra系統(tǒng)將反應堆換料池水重新打入反應堆換料水箱ptr001ba。一回路容積控制當一回路壓力低到正常下泄管路失效時，rra-rcv聯(lián)管保證在下述工況時凈化一回路冷卻劑。一回路充水及靜態(tài)排氣升壓及動態(tài)排氣加熱為換料、或維修而停堆當rcp處于單相狀態(tài)時，這條聯(lián)管rra-rcv也可用來防止一回路升壓，當主泵停運時，用rra泵使rcp硼濃度均勻化。二、 系統(tǒng)描述反應堆余熱排出系統(tǒng)（rra）的原理圖如圖2所示。它是一個熱量傳遞系統(tǒng)，由一表面式熱交換器（依靠設備冷卻水系統(tǒng)rra作為冷源）來實現(xiàn)。rra冷源rr

4、i反應堆熱源圖2 停堆余熱的傳遞如圖3 rra流程圖所示，余熱排出系統(tǒng)由兩臺熱交換器、兩臺余熱排出泵及有關的管道、閥門和運行控制所必需的儀表組成。余熱排出系統(tǒng)的進水管連接到反應堆冷卻劑系統(tǒng)的一二環(huán)路熱段，而回水管線接到反應堆壓力容器，這兩根回水管也是安全注入系統(tǒng)（ris）低壓安全注入管線。每條管線設置兩個隔離閥，分別為rra001vp，rcp215vp，rra021vp，rcp212vp。吸入管線向兩臺并聯(lián)的泵（001po和002po）供水。位于泵出口的聯(lián)箱向兩臺并聯(lián)的熱交換器供水。在泵與熱交換器之間的聯(lián)箱上設置了兩臺泄壓閥組，泄壓閥組的排出管線與穩(wěn)壓器泄壓箱（rcp002ba）相連。于兩臺熱

5、交換器交聯(lián)設置了一條旁路管線，該管線上有流量調節(jié)閥rra013vp。兩臺熱交換器的流量分別由調節(jié)閥rra024和rra025控制，用以調節(jié)rcp的溫度，rra的總流量則由旁路調節(jié)閥rra013控制。余熱排出系統(tǒng)（rra）的主要設備：1. 閥門這四個閥門是電動，并以“全關或全開”的方式運行。其正常位置為“關閉”，它是由柴油機供電的安全母線供電。rra010vp和rcp212vp串聯(lián)，rra21vp和rcp215vp串聯(lián)，這樣保證rcp和rra泵吸水管線之間的隔離。2. 余熱排出泵rra001po和rrra002po 這些泵是離心，單級臥式泵，每臺泵都裝有有反應堆冷卻劑潤滑的機械密封。潤滑用的冷卻

6、劑通過輔助熱交換器循環(huán)有rri水冷卻，填料箱也rri系統(tǒng)冷卻。泵配有異步電機。要求該電機能夠經(jīng)受住主蒸汽管道破裂或rcp小破口事故并能保持器功能。表1 余熱排出泵特性參數(shù)表安全等級rcc-p安全二級抗震類別1a設計壓力4.75mpa.a設計溫度180°c入口溫度15-180°c最大運行入口壓力3.0mpa.a關閉流量80m3/h額定流量下總壓頭77mcl額定流量為：610m3/h額定流量下要求npsh3.9mcl最大流量下軸吸收功率206kwrra系統(tǒng)簡易流程圖3. 余熱排出熱交換器（001rf和002rf）余熱排出熱交換器為立式u型管式殼四熱交換器。u型管焊在管板上，管板

7、被夾在殼體與流道封頭法蘭之間，流道封頭內有隔板將進出口流道分開。冷卻機在u型管的管內流過，設備冷卻水從殼體流過。表2 余熱排出系統(tǒng)熱交換器特性參數(shù)表管側殼側設計壓力4.75mpa.a1.15mpa.a設計溫度18093入口溫度18040最大運行入口壓力3.75mpa.a0.8mpa.a額定流量610m3/h680m3/h額定入口溫度6035額定出口溫度5044額定熱負荷6970kw4. 調節(jié)閥門rra013，24和25vp閥門rra024vp和rra025vp用于控制通過相應的熱交換器的rra流量。操縱員根據(jù)控制升降溫度速率或一回路的需要，手動給出開度整定值。而閥門rra013vp可以自動或手

8、動控制，用來維持通過rra的總流量在預定值，以保證泵的輸出流量恒定。rra013vp的設計能夠保證該閥“故障全開”情況下，仍然有相當?shù)牧髁客ㄟ^熱交換器。從而保證排出余熱。5. 卸壓閥rra018，115，120和121vp閥門rra018vp和120vp串聯(lián)，115vp和121vp串聯(lián)，上游的閥門（018和115vp）起安全卸壓作用，稱為“保護閥”；下游閥門（“120和121vp”）起隔離作用，稱為“隔離閥”兩組閥用以避免一回路和rra系統(tǒng)超壓。rra120-121vp一般特性：rra18vprra115vp120或121vprcc-p安全級rcc-m級2rcc-m級2rcc-m級2抗震類別1

9、a1a1i設計壓力4.75mpa.a4.75mpa.a4.75mpa.a設計溫度180180180整定開啟壓力4.5±0.1mpa.a4.0±0.1mpa.a3.8±0.1mpa.a整定關閉壓力4.2±0.1mpa.a3.7±0.1mpa.a2.5±0.1mpa.a正常位置關閉關閉開啟額定排放量300m3/h300m3/h300m3/h三、 rra系統(tǒng)的運行1. rra系統(tǒng)的備用狀態(tài)和運行范圍電站正常運行時，rra系統(tǒng)處于隔離和備用狀態(tài)，其主要配置如下；rcp212vp，rcp215vp，rra001vp，021vp，014vp，01

10、5vp，130vp，131vp和114vp關閉，rra泵停運；rra024和rra025被調定在30%開度，013vp全開；rcv082vp，rcv310vp關閉；rcv366，367和rra116vp打開，使rra始終充滿水；rri冷卻水處于備用狀態(tài)，但與rra系統(tǒng)隔離。運行范圍：兩相中間停堆到換料冷停都可用rra（溫度180，壓力3.0mpa.a。2. rra的正常啟動rra系統(tǒng)的正常啟動在反應堆從熱停堆過渡到冷停堆的過程中進行。rra投入之前，一回路應該具備的主要條件是：一回路平均溫度在160-180一回路壓力在2.4至2.8mpa.a之間一回路壓力若尚未降到2.8mpa.a，則rra系

11、統(tǒng)的四個入口閥（rra01，021vp，rcp212，215vp）都被閉鎖而不能打開一回路壓力的控制由穩(wěn)壓器進行，一臺反應堆冷卻劑泵仍在運行。rra的啟動主要包括兩大項操作：（1）升壓和加熱，避免壓力和熱沖擊，以保護rra泵和熱交換器；（2）硼濃度的調整，防止在rra系統(tǒng)內硼濃度低于一回路的硼濃度情況下誤稀釋一回路。為了防止對大設備的熱沖擊以及泵體與葉輪之間由于不同的膨脹而出現(xiàn)相互接觸或卡死現(xiàn)象，在rra014，015vp打開之前，必須將反應堆冷卻劑與rra泵殼之間溫度限制在60以內。在加熱過程中，只能有一臺rra泵運行，因為兩臺泵流量太大，不允許同時僅以最小流量循環(huán)運行。為了防止上述的接觸或

12、卡死現(xiàn)象，兩臺泵應交替啟動。按照rra系統(tǒng)相應系統(tǒng)管線的主要閥門和rra泵的操作順序，rra的啟動過程如下：關閉rcv366，367vp，因為保持rra充滿水的使命完成。啟動一臺rra泵，以最小流量管線循環(huán)約十分鐘，然后打開與ren有關的取樣管線的閥門進行取樣，檢驗rra系統(tǒng)的硼濃度，隨后停運rra泵，關閉取樣閥門。若rra的硼濃度低于rcp，則用rea系統(tǒng)給rra加硼，使得rra投入后rcp的硼濃度不變，若rra的硼濃度高于rcp，則不需調整。rri冷卻水管線的隔離閥打開，使rra泵和熱交換器冷卻水開通。在rcv下泄孔板下游的壓力被調整到約1.5mpa.a后，打開rcv082，310vp，將

13、rra系統(tǒng)的升壓到下泄孔板下游的壓力。關閉rcv310vp，以避免打開rra入口閥時下泄孔板下游的壓力突然大幅度增加。打開rcp212，215和rra001，021vp，這一操作必須在一回路平均溫度仍大于160。c時進行。入口閥打開后，rra的壓力便與rcp相同。啟動rra001po，開始進行rra系統(tǒng)的加熱。逐漸增加rcv310vp的開度，直到在rcv系統(tǒng)測得的下泄流量約達28.5m3/h，以便引入適量的rcp水，較快地加熱rra系統(tǒng)。當rra熱交換器上游的溫度比加熱前升高了約60。c時，停運rra001po。隔30秒后，啟動rra002po。當上述溫度又升高了60時，停運rra002po。

14、隔30秒后，啟動rra001po。當rra系統(tǒng)的升溫速率低于30/h時，一回路與rra泵殼之間的溫度就會小于60。這時rra的溫度條件已具備打開rra014，015vp。啟動 rra002po。將rra013vp置于自動控制狀態(tài)。將rra024，025vp的開度都調整到20%。然后根據(jù)控制降溫速率和控制一回路溫度的需要調整這兩個閥的開度，開度小于30%時有警報信號。至此，rra投入運行的操作過程完成。3.一回路冷卻過程中rra的運行rra系統(tǒng)投入后，兩臺泵和兩臺熱交換器在運行。兩臺蒸汽發(fā)生器至少有一臺蒸汽發(fā)生器的水位仍在窄量程范圍內。必要時，從rra冷卻返回到蒸汽發(fā)生器冷卻是可能的，而且需要在

15、約一小時內轉換完畢。在進行穩(wěn)壓器汽腔的消除操作過程之后，操縱員根據(jù)28/h的降溫速率限制，調整rra024，025vp的開度，將反應堆冷卻到冷停堆狀態(tài)。正常冷停堆要求一回路平均溫度在10到60之間。在冷停堆狀態(tài)時，可以停運一臺rra泵。在冷卻過程中，在穩(wěn)壓器仍然處在兩相時，由穩(wěn)壓器控制rcp的壓力，穩(wěn)壓器滿水之后，由rcv013vp控制rcp的壓力。超壓保護由rra卸壓閥實現(xiàn)。rcp壓力3.0mpa.a。4.一回路加熱過程中rra的運行：在反應堆從冷停堆狀態(tài)開始加熱啟動時，rra主要控制一回路的溫度。升溫速率控制在28范圍內。rra運行的最高溫度是180。在此溫度前的加熱過程中，泵一般都處于停

16、運備用狀態(tài)，rri始終供水。一回路平均溫度達到120而加藥除氧操作尚未完成時，需要啟動rra泵阻止溫度升高。通過控制rcv上充流量來調節(jié)rcv082，310vp的管線的流量。以保證rra泵逐漸加熱，以防止泵的葉輪與殼體接觸。5.rra的正常停運rra系統(tǒng)的正常停運在反應堆從冷停堆過度到熱停堆的過程中進行。停運時的外部先決條件是：一回路平均溫度在160-180之間；一回路壓力在2.4-2.8mpa.a之間。壓力大于3.0mpa.a時有報警；穩(wěn)壓器可以控制rcp的壓力；至少有兩臺反應堆冷卻劑泵在運行；蒸汽發(fā)生器可用；應急柴油機可用，ris和eas系統(tǒng)可用。rra的停運過程主要包括rra系統(tǒng)的降溫，

17、降壓和壓力檢測等操作。根據(jù)rra及相應的系統(tǒng)管線的主要閥門和rra泵的操作順序，rra的停運過程如下：如果rra兩臺泵都在運行，那么停一臺泵；關閉rra014vp和015vp；rra的溫度降低到約120時，逐漸減少rcv310vp的開度，直到rcv中測得得流量大約15m3/h；當rra熱交換器上游得溫度比原來降低了60時停運rra泵。30秒鐘后啟動另一臺泵；逐漸關小rcv310vp，同時降低下泄孔板下游得壓力到約1.0mpa.a，以增加經(jīng)過下泄孔板得流量；當rra熱機交換器上游得溫度低于50時，rcv310vp全關。關閉入口閥rra001vp和021vp；打開rcv310vp 到約10%得開度

18、，使rra減壓到下泄孔板后的壓力，然后關閉；監(jiān)測rra的壓力約15分鐘。如果rra壓力上升，表明rra001vp021vp有泄露。出口閥rra014，015vp，一般不會泄漏，因為還有rcp121，321vp隔離；若監(jiān)測未發(fā)現(xiàn)rra系統(tǒng)的壓力上升，則關閉rcp212、215vp，打開rra001，0021vp，再監(jiān)測15分鐘。若壓力上升，表明rcp212或215vp有泄漏。與上述方法檢測212vp215vp；rra壓力監(jiān)測完畢后，入口閥rra001，021vp和rcp212，215vp都應該關閉；打開rcv310vp到約10%的開度，以補償rra系統(tǒng)中水的冷卻水收縮；全開rra024，025v

19、p，全關rra013vp，以增加流經(jīng)熱交換器的流量；保持rra泵運行約一小時，停運這臺泵；大約一天后，關閉rcv082，310vp，以避免浪費壓縮空氣；隔離來自rri的冷卻水，以避免rri中不必要的壓力損失和可能產生的泄漏；將rra024，025vp的開度調整到30%，rra013vp全開；打開rcv366，367vp，以保持rra系統(tǒng)始終充滿水。rra停運的操作結束。6.其他運行（1）用rra泵排換料腔的水反應堆換料操作完畢后，可利用rra泵將換料腔的水送回換料水儲存箱（ptr001ba）換料腔的水通過rcp212，215vp和rra001，021vp進入rra泵的入口。兩臺泵以大流量排水，沿rra114vp所在管線（rra014，015vp關閉）將水送回到ptr001ba。（2）rra系統(tǒng)維修后的充水當反應堆壓力容器封頭移開和反應堆冷卻劑的水位在環(huán)路管道中心面以上時，rra系統(tǒng)通常是靠