技術(shù)類ap1000第3章專設(shè)安全設(shè)施01節(jié)非能動(dòng)堆芯冷卻系統(tǒng)

第一節(jié)非能動(dòng)堆芯冷卻系統(tǒng)授課人：日期：中電投高級(jí)培訓(xùn)中心2主要內(nèi)容1.1系統(tǒng)功能1.2系統(tǒng)描述1.3主要設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作原理1.4系統(tǒng)運(yùn)行1.5主要技術(shù)參數(shù)3要求1)了解系統(tǒng)主要功能和工藝流程；2)熟悉主要設(shè)備結(jié)構(gòu)、作用和運(yùn)行方式；3)了解本系統(tǒng)和其它系統(tǒng)的相互關(guān)系；4)記住系統(tǒng)和設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)。1非能動(dòng)堆芯冷卻系統(tǒng)功能系統(tǒng)主要功能RCS應(yīng)急補(bǔ)水和硼化安注應(yīng)急堆芯余熱導(dǎo)出事故后安全殼內(nèi)pH值控制過程參數(shù)監(jiān)測(cè)RCS冷卻52非能動(dòng)堆芯冷卻系統(tǒng)描述系統(tǒng)描述非能動(dòng)堆芯冷卻系統(tǒng)（PXS）包括一個(gè)非能動(dòng)余熱導(dǎo)出熱交換器（PRHRHX）、兩個(gè)堆芯補(bǔ)水箱（CMT）、兩個(gè)安注箱（ACC）和一個(gè)安全殼內(nèi)換料水箱（IRWST）。其它PXS設(shè)備包括IRWST濾網(wǎng)、安全殼再循環(huán)管線和用于盛裝事故后pH調(diào)整化學(xué)藥品的籃筐。系統(tǒng)還包括用于支持系統(tǒng)運(yùn)行的管道、閥門和儀表。7非能動(dòng)堆芯冷卻系統(tǒng)原理圖

8安全殼內(nèi)換料水貯存箱包括應(yīng)急堆芯冷卻系統(tǒng)、安全注射（三個(gè)非能動(dòng)水源：堆芯補(bǔ)給水箱、安注箱、安全殼內(nèi)換料水貯存箱，可直接注入壓力容器）、非能動(dòng)余熱排出（一套100%容量非能動(dòng)余熱排出熱交換器）。余熱排出熱交換器堆芯補(bǔ)給水箱安注箱應(yīng)急堆芯余熱導(dǎo)出子系統(tǒng)（1）非能動(dòng)余熱導(dǎo)出子系統(tǒng)是非能動(dòng)堆芯冷卻系統(tǒng)(PXS)的組成部份之一。系統(tǒng)的主要設(shè)備是非能動(dòng)余熱導(dǎo)出熱交換器。該熱交換器布置在IRWST內(nèi)，換料水箱內(nèi)的水作為PRHR熱交換器的冷卻介質(zhì)。9應(yīng)急堆芯余熱導(dǎo)出子系統(tǒng)流程簡(jiǎn)圖10應(yīng)急堆芯余熱導(dǎo)出子系統(tǒng)（2）對(duì)于非冷卻劑喪失事件，可以通過PRHRHX來導(dǎo)出堆芯衰變熱。熱交換器由一組與上部及下部封頭連接的C型管束組成。熱交換器位于IRWST內(nèi)，IRWST作為熱交換器的熱阱。反應(yīng)堆正常運(yùn)行時(shí)，一旦收到安全驅(qū)動(dòng)信號(hào)，出口管路上的兩個(gè)氣動(dòng)閥自動(dòng)打開。由于PRHR熱交換器和反應(yīng)堆之間存在著位差和溫差，因此氣動(dòng)閥打開后即產(chǎn)生反應(yīng)堆冷卻劑的自然循環(huán)流，其方向與主泵產(chǎn)生的強(qiáng)制流方向相同。11安全驅(qū)動(dòng)信號(hào)及其動(dòng)作序號(hào)產(chǎn)生安全驅(qū)動(dòng)信號(hào)安全驅(qū)動(dòng)信號(hào)引起的動(dòng)作1穩(wěn)壓器壓力低安全殼隔離2超前—滯后主蒸汽管線壓力低堆芯補(bǔ)水箱投入3反應(yīng)堆入口溫度低主泵停止4安全殼壓力高—2主給水隔離5手動(dòng)觸發(fā)安全殼空氣過濾系統(tǒng)隔離6正常余熱排出系統(tǒng)隔離12應(yīng)急堆芯余熱導(dǎo)出子系統(tǒng)（3）PRHR熱交換器投入一段時(shí)間后，換料水箱內(nèi)的水達(dá)到飽和溫度，箱內(nèi)產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入鋼制安全殼內(nèi)，并由安全殼的壁面冷卻。冷凝水沿鋼殼內(nèi)壁向下流，在安全殼運(yùn)行平臺(tái)處，由安全級(jí)的集水槽收集后被引回?fù)Q料水箱內(nèi)，冷凝水繼續(xù)作為熱交換器的冷卻介質(zhì)。13安注子系統(tǒng)安注子系統(tǒng)包括兩個(gè)堆芯補(bǔ)水箱，兩個(gè)安注箱，一個(gè)安全殼內(nèi)換料水箱和相應(yīng)的管道、閥門、儀表組成。非能動(dòng)安全注射系統(tǒng)有4種非能動(dòng)注射水源：—兩臺(tái)CMT提供較長(zhǎng)時(shí)間較大的注射流；—兩臺(tái)安注箱在數(shù)分鐘內(nèi)提供非常大的注射流；—一個(gè)IRWST提供很長(zhǎng)時(shí)間較小的注射流；—受淹的安全殼成為長(zhǎng)期的水源。14安注子系統(tǒng)流程簡(jiǎn)圖15安全殼內(nèi)pH控制子系統(tǒng)包括pH控制籃筐，其布置高度低于事故后最低的淹沒水位，當(dāng)淹沒水位達(dá)到籃子高度時(shí)，即形成非能動(dòng)的化學(xué)物添加。將安全殼再循環(huán)水的pH值控制在7.0-9.5范圍內(nèi)。pH控制籃框中裝有顆粒狀的磷酸三鈉。籃筐高于地面約30厘米。控制pH值的目的是為了減少由于水的輻照分解而導(dǎo)致有機(jī)碘的產(chǎn)生。16pH控制籃筐架173非能動(dòng)堆芯冷卻系統(tǒng)主要設(shè)備及工作原理非能動(dòng)余熱導(dǎo)出熱交換器非能動(dòng)余熱導(dǎo)出熱交換器包括入口通道封頭、出口通道封頭兩個(gè)封頭，中間連有６８９根內(nèi)徑為19mm的C形管，傳熱管材料為因科鎳690。傳熱管的直立部分有5.5米高，被連接在IRWST上的框架所支撐。傳熱管的頂部低于IRWST正常水位。不管主泵運(yùn)行還是停運(yùn)，非能動(dòng)余熱導(dǎo)出系統(tǒng)有能力在36小時(shí)內(nèi)將RCS的溫度降至215℃，以進(jìn)入安全停堆狀態(tài)。19非能動(dòng)余熱熱交換器20堆芯補(bǔ)水箱非能動(dòng)堆芯冷卻系統(tǒng)中有兩臺(tái)堆芯補(bǔ)水箱，每臺(tái)容積為70.8m3，內(nèi)裝濃度約為3500ppm的含硼水。在正常運(yùn)行時(shí)，堆芯補(bǔ)水箱裝滿含硼水。堆芯補(bǔ)水箱通過直接注入管線以及冷段壓力平衡管與冷卻劑系統(tǒng)相連接。堆芯補(bǔ)水箱底部的排放管線上有一只流量調(diào)節(jié)孔板，通過調(diào)節(jié)管道阻力調(diào)節(jié)注入流量。21安注箱非能動(dòng)堆芯冷卻系統(tǒng)中有兩臺(tái)安注箱，其總?cè)莘e為56.6m3，內(nèi)裝濃度約為2700ppm的含硼水，并由氮?dú)飧采w和加壓。每臺(tái)安注箱與反應(yīng)堆壓力容器的一根直接注入管相連接。當(dāng)反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)壓力下降到低于安注箱的壓力時(shí)，兩只串連的止回閥開啟，硼水靠氮?dú)鈮毫ψ⑷敕磻?yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)。安注箱的安注管線上有一只流量調(diào)節(jié)孔板，通過調(diào)節(jié)安注管道的阻力來調(diào)節(jié)安注流量。22安全殼內(nèi)換料水箱換料水箱是位于安全殼操作平臺(tái)下面的一個(gè)內(nèi)襯不銹鋼的大水箱，它是安全殼內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一部份。換料水箱靠近安全殼壁一側(cè)為鋼材料外壁，另外一側(cè)是鋼筋混凝土墻。IRWST的底部高于RCS回路的高度，這樣在RCS充分降壓后，含硼換料水能靠重力排入RCS。IRWST通過兩條DVI管線與RCS相通。IRWST內(nèi)裝有的含硼水處于與安全殼內(nèi)環(huán)境相同的溫度與壓力下。23換料水箱及內(nèi)部部件結(jié)構(gòu)圖244非能動(dòng)堆芯冷卻系統(tǒng)運(yùn)行正常功率運(yùn)行堆芯補(bǔ)水箱內(nèi)充滿高濃度、低溫的含硼水。CMT的壓力平衡管線正常運(yùn)行時(shí)是連通的，以保持CMT內(nèi)的壓力等于RCS壓力。每臺(tái)CMT出口的直接注入管線通過兩個(gè)并聯(lián)的常關(guān)氣動(dòng)隔離閥和兩個(gè)串聯(lián)的逆止閥關(guān)閉。每臺(tái)安注箱內(nèi)充有含硼水，氣腔由壓縮氮?dú)饧訅骸RHR熱交換器入口管線與RCS1＃環(huán)路的主管道熱段相連接，出口管線通過兩個(gè)并聯(lián)常關(guān)氣動(dòng)閥蒸發(fā)器冷段腔室隔離。換料水箱的位置略高于RCS的主管道。每個(gè)系列的注射管上各有一個(gè)常開的電動(dòng)閥，兩個(gè)并聯(lián)的止回閥和兩個(gè)并聯(lián)的爆破閥。26正常停堆運(yùn)行在停堆工況下，只要可以通過正常余熱導(dǎo)出系統(tǒng)導(dǎo)出堆芯熱量和通過化容系統(tǒng)控制堆芯水裝量，就不需要啟動(dòng)PXS。在停堆工況下，PXS繼續(xù)具備堆芯冷卻能力。由于此時(shí)一回路的溫度和壓力均下降，需要隔離以下設(shè)備：當(dāng)一回路壓力降低到安注箱壓力之前，關(guān)閉安注箱隔離閥；在一回路卸壓后、一回路和穩(wěn)壓器疏水前關(guān)閉堆芯補(bǔ)水箱入口隔離閥。27喪失主給水流量事故喪失主給水流量的主要特征是蒸汽發(fā)生器出現(xiàn)低液位，造成RCS的加熱瞬態(tài)。PRHR熱交換器根據(jù)任一臺(tái)蒸汽發(fā)生器2/4窄量程低液位信號(hào)和任一條給水管線1/2低啟動(dòng)給水流量信號(hào)相符合，或根據(jù)任一臺(tái)蒸汽發(fā)生器2/4寬量程低液位信號(hào)自動(dòng)投入，以導(dǎo)出反應(yīng)堆的衰變熱，防止穩(wěn)壓器安全閥開啟。隨著RCS降溫，穩(wěn)壓器2/4液位低于低-2整定值時(shí)，堆芯補(bǔ)水箱自動(dòng)投入。CMT的自動(dòng)投入保持了RCS的水裝量，并注入濃度較高的硼酸溶液，以防止反應(yīng)堆重返臨界。但此瞬態(tài)不會(huì)觸發(fā)自動(dòng)卸壓系統(tǒng)和安注箱的投入。然后運(yùn)行人員穩(wěn)定電廠工況，待RCS降溫降壓至規(guī)定值后投入正常余熱排出系統(tǒng)。28主蒸汽管線破裂事故造成RCS的冷卻瞬態(tài)。首先由安全驅(qū)動(dòng)信號(hào)觸發(fā)緊急停堆，并投入CMT的注射，同時(shí)主泵停運(yùn)，蒸汽管線隔離。PRHR熱交換器則由CMT的注射信號(hào)觸發(fā)而自動(dòng)投入。此時(shí)依靠PRHR熱交換器導(dǎo)出堆芯衰變熱，堆芯補(bǔ)水箱維持一回路水裝量，并向堆芯添加負(fù)反應(yīng)性。在此瞬態(tài)下，RCS的降壓幅度足以使安注箱投入；但CMT未排空，不會(huì)出現(xiàn)CMT低液位信號(hào)而觸發(fā)自動(dòng)卸壓系統(tǒng)動(dòng)作。29蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂傳熱管破損后，一回路冷卻劑通過蒸發(fā)器進(jìn)入二回路，穩(wěn)壓器液位下降，一回路壓力下降，導(dǎo)致安全驅(qū)動(dòng)信號(hào)啟動(dòng)，反應(yīng)堆緊急停堆。安全驅(qū)動(dòng)信號(hào)自動(dòng)投入堆芯補(bǔ)水箱向一回路進(jìn)行安注。CMT的注射信號(hào)則驅(qū)動(dòng)PRHRHX的投入，并同時(shí)停運(yùn)主泵。此時(shí)反應(yīng)堆的衰變熱由PRHRHX通過自然循環(huán)傳遞給換料水箱內(nèi)的水。蒸汽發(fā)生器傳熱管破裂一般不會(huì)觸發(fā)自動(dòng)卸壓系統(tǒng)的動(dòng)作信號(hào)。待工況穩(wěn)定后，即可投入電廠的正常余熱排出系統(tǒng)。30LOCA事故一旦發(fā)生LOCA事故，一回路壓力下降，反應(yīng)堆緊急停堆，安全驅(qū)動(dòng)信號(hào)啟動(dòng)。安全驅(qū)動(dòng)信號(hào)觸發(fā)主泵停運(yùn)，CMT投入，以實(shí)現(xiàn)高壓注射。CMT的注射信號(hào)又驅(qū)動(dòng)PRHR熱交換器的投入。在ADS啟動(dòng)降壓達(dá)到RNS泵的注入能力之后，操作員可以通過RNS泵從燃料裝載井或換料水箱中取水向一回路中注入。若不使用RNS系統(tǒng)，CMT水位繼續(xù)下降，當(dāng)達(dá)到低2液位時(shí)，自動(dòng)卸壓系統(tǒng)第4級(jí)閥門自動(dòng)開啟。在RCS的自動(dòng)卸壓過程中，相繼投入非能動(dòng)的安注箱注射和換料水箱的注射，最后實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的再循環(huán)冷卻。315非能動(dòng)堆芯冷卻系統(tǒng)主要參數(shù)主要技術(shù)參數(shù)（1）堆芯補(bǔ)水箱數(shù)量2容積（m3）70.8硼濃度（ppm）3500設(shè)計(jì)壓力（MPa.g）17.1設(shè)計(jì)溫度（°C）34333主要技術(shù)參數(shù)（2）安注箱數(shù)量2容積（m3）56.6水容積（m3）48.1氮?dú)馊莘e（m3）8.5氮?dú)鈮毫Γ∕Pa.g）4.8硼濃度（ppm）2700設(shè)計(jì)壓力（MPa.g）5.5設(shè)計(jì)溫度（°C）14834主要技術(shù)參數(shù)（3）安全殼內(nèi)換料水箱數(shù)量1容積（m3）2132硼濃度（ppm）2700設(shè)計(jì)壓力（MPa.g）0.03設(shè)計(jì)溫度（°C）