船舶核动力装置运行与控制_核动力装置ppt课件

1、核科学与技术学院核科学与技术学院V2021.05.04MNPP-C07-L187 船舶核动力安装运转与控制船舶核动力安装运转与控制 7.1 运转工况运转工况 7.2 核动力安装的静态特性核动力安装的静态特性7.3 反响堆功率控制反响堆功率控制7.4 反响堆冷却剂系统压力控制反响堆冷却剂系统压力控制7.5 反响堆冷却剂系统液位控制反响堆冷却剂系统液位控制7.6 核动力安装的启动核动力安装的启动7.7 核动力安装的功率运转核动力安装的功率运转7.8 核动力安装的停闭核动力安装的停闭7.1 运转工况运转工况l7.1.1 运转工况的划分运转工况的划分 l7.1.2 核动力安装运转技术规格书核动力安装运

2、转技术规格书 7.1.1 运转工况的划分运转工况的划分l四类根本工况四类根本工况l类工况类工况正常运转工况正常运转工况 l类工况类工况普通事故工况普通事故工况 l类工况类工况严重事故工况严重事故工况 l类工况类工况极限事故工况极限事故工况 类工况类工况正常运转工况正常运转工况l指核动力安装在规定的正常运转限值和条件范围内的运转指核动力安装在规定的正常运转限值和条件范围内的运转l装换料装换料l启动启动l临界临界l稳态功率运转稳态功率运转l线性或阶跃升降负荷线性或阶跃升降负荷l允许限额内的超功率运转允许限额内的超功率运转l热备用热备用l停堆以及日常维修等工况停堆以及日常维修等工况l负荷的线性升降速

3、率和阶跃变化幅度在规定的允许范围内负荷的线性升降速率和阶跃变化幅度在规定的允许范围内 类工况类工况普通事故工况普通事故工况 l核动力安装实验运转和安装寿期内在役运转时以中等频率核动力安装实验运转和安装寿期内在役运转时以中等频率发生的事故发生的事故中等频率事件中等频率事件l控制棒组误提出控制棒组误提出l控制棒掉棒控制棒掉棒l反响堆功率与汽轮机负荷失配反响堆功率与汽轮机负荷失配l失去正常给水失去正常给水l失去正常电源失去正常电源l 发生这类事故后，允许反响堆停堆，在采取纠正措施后发生这类事故后，允许反响堆停堆，在采取纠正措施后便能很快排除事故，使核动力安装恢复功率运转形状。便能很快排除事故，使核动

4、力安装恢复功率运转形状。 类工况类工况严重事故工况严重事故工况 l核动力安装实验运转和在安装寿期内在役运转时能够偶尔核动力安装实验运转和在安装寿期内在役运转时能够偶尔发生的后果严重的事故发生的后果严重的事故低概率事件低概率事件l蒸汽发生器单根传热管断裂蒸汽发生器单根传热管断裂l一回路系统单相形状下超压一回路系统单相形状下超压l反响堆冷却剂系统小管道断裂反响堆冷却剂系统小管道断裂l堆芯冷却剂流量全部丧失主蒸汽流量全部丧失堆芯冷却剂流量全部丧失主蒸汽流量全部丧失l 发生这类事故后，不应导致反响堆构造完好性的严重破发生这类事故后，不应导致反响堆构造完好性的严重破坏，堆芯燃料元件的损坏不得超越规定值，

5、但在相当长的坏，堆芯燃料元件的损坏不得超越规定值，但在相当长的一段时间内核动力安装仍不能恢复运转。一段时间内核动力安装仍不能恢复运转。 类工况类工况极限事故工况极限事故工况 l核动力安装进展实验运转和安装寿期内在役运转时发生的核动力安装进展实验运转和安装寿期内在役运转时发生的机率极小、后果非常严重的事故机率极小、后果非常严重的事故l反响堆冷却剂系统主管道断裂反响堆冷却剂系统主管道断裂l主蒸汽管道断裂主蒸汽管道断裂l全部主泵转子卡死全部主泵转子卡死l弹棒事故弹棒事故l紧急停堆拒动事故紧急停堆拒动事故类工况类工况极限事故工况极限事故工况 l发生这类事故后，专设平安设备应能正常任务，实现冷停发生这类

6、事故后，专设平安设备应能正常任务，实现冷停堆堆l反响堆内放射性物质会大量释放，但不会对海区产生严重反响堆内放射性物质会大量释放，但不会对海区产生严重污染，不会对艇员的安康和平安有过份的危害污染，不会对艇员的安康和平安有过份的危害l发生全船沉没的假想事故和在遭遇到海难情况下，应采取发生全船沉没的假想事故和在遭遇到海难情况下，应采取有效措施保证反响堆平安停堆有效措施保证反响堆平安停堆7.1.1 运转工况的划分运转工况的划分l主要工况主要工况l启开工况启开工况 l功率运转工况功率运转工况 l异常工况异常工况 l停闭工况停闭工况 启开工况启开工况 l分为初次启动、冷启动和热启动。分为初次启动、冷启动和

7、热启动。l初次启动：指反响堆初次装料或换料。需求检查和考核系初次启动：指反响堆初次装料或换料。需求检查和考核系统及设备的可靠性，校核实际计算及零功率堆上的实验数据，统及设备的可靠性，校核实际计算及零功率堆上的实验数据，准确掌握堆芯物理性能，并确定反响堆的运转方案。准确掌握堆芯物理性能，并确定反响堆的运转方案。l冷启动：指反响堆处于常温常压下的例行启动。在这个过程中冷启动：指反响堆处于常温常压下的例行启动。在这个过程中必需严厉按照最正确提棒程序和温压限制图进展，重点预防短必需严厉按照最正确提棒程序和温压限制图进展，重点预防短周期和超压事故。周期和超压事故。l热启动：指一回路系统的稳压器保管蒸汽汽

8、腔形状下的启动运热启动：指一回路系统的稳压器保管蒸汽汽腔形状下的启动运转，由于船舶的机动性，其特点是预防在碘坑下启动和在停堆转，由于船舶的机动性，其特点是预防在碘坑下启动和在停堆后启动时堆内碘的消逝过程对堆内反响性带来的影响。后启动时堆内碘的消逝过程对堆内反响性带来的影响。功率运转功率运转 l功率运转工况普通指反响堆的功率在功率运转工况普通指反响堆的功率在1%100%额定功率额定功率范围内的运转范围内的运转l分为变工况和稳定工况分为变工况和稳定工况l稳定工况：核电厂类似稳定工况：核电厂类似l变工况：船舶反响堆的一种重要运转方式。变工况：船舶反响堆的一种重要运转方式。l在变工况运转时尤其要监视堆

9、内各主要参数的变化，使其在变工况运转时尤其要监视堆内各主要参数的变化，使其在较短时间内完成到达预定的运转功率义务。在较短时间内完成到达预定的运转功率义务。 异常运转异常运转 l异常工况运转：指系统或设备在部分缺点情况下的运转。异常工况运转：指系统或设备在部分缺点情况下的运转。l确保船舶动力安装生命力的一个重要手段。确保船舶动力安装生命力的一个重要手段。l在航行中，一旦发生部分缺点在一定的措施下使舰船在航行中，一旦发生部分缺点在一定的措施下使舰船可以顺利前往基地。可以顺利前往基地。 停闭工况停闭工况 l冷停堆和热停堆冷停堆和热停堆l冷停堆：将功率运转的反响堆停闭，使之处于次临界并有冷停堆：将功率

10、运转的反响堆停闭，使之处于次临界并有足够的停堆深度，将反响堆冷却剂系统冷却至接近环境温足够的停堆深度，将反响堆冷却剂系统冷却至接近环境温度的过程。度的过程。l正常冷停堆正常冷停堆l维修冷停堆维修冷停堆l换料冷停堆换料冷停堆l热停堆：将功率运转的反响堆停闭，处于次临界并有足够热停堆：将功率运转的反响堆停闭，处于次临界并有足够的停堆深度，维持反响堆冷却剂系统的温度和压力仍接近的停堆深度，维持反响堆冷却剂系统的温度和压力仍接近运转形状的过程。运转形状的过程。l稳压器保管蒸汽汽腔稳压器保管蒸汽汽腔l热停堆主要用于船舶的暂时停靠或特殊情况热停堆主要用于船舶的暂时停靠或特殊情况 7.1.2 核动力安装运转

11、技术规格书核动力安装运转技术规格书l为了满足船舶机动性的要求，核动力安装必需根据航行需为了满足船舶机动性的要求，核动力安装必需根据航行需求及时、准确地改动运转形状，从而使得系统与设备的主求及时、准确地改动运转形状，从而使得系统与设备的主要运转参数也相应发生变化。要运转参数也相应发生变化。l从核动力安装运转的平安性思索，对参数的变化范围和变从核动力安装运转的平安性思索，对参数的变化范围和变化速率必需加以限定。化速率必需加以限定。l某些关键参数的变化能够会危及到运转平安，核动力安装某些关键参数的变化能够会危及到运转平安，核动力安装中的平安和维护系统将迅速投入，预防事故的发生或减轻中的平安和维护系统

12、将迅速投入，预防事故的发生或减轻事故的后果。事故的后果。 1.1.运转限值和条件运转限值和条件l平安限值平安限值l指过程变量如功率、温度、压力、放射性物质排放等指过程变量如功率、温度、压力、放射性物质排放等的各种限值，核动力安装在这些限值范围内运转是平安的。的各种限值，核动力安装在这些限值范围内运转是平安的。l平安限值确实定以防止核动力安装发生不可接受的放射性平安限值确实定以防止核动力安装发生不可接受的放射性物质释放为根据物质释放为根据l根本的平安限值根本的平安限值l燃料温度燃料温度l燃料包壳温度燃料包壳温度l反响堆冷却剂压力反响堆冷却剂压力平安限值l燃料包壳：如偏离泡核沸腾比燃料包壳：如偏离

13、泡核沸腾比DNBR和燃料最大线功和燃料最大线功率密度；率密度；l一回路系统承压边境：反响堆冷却剂系统的最大绝对压力一回路系统承压边境：反响堆冷却剂系统的最大绝对压力以及反响堆冷却剂系统的最高温度；以及反响堆冷却剂系统的最高温度；l平安壳或堆舱：如相对压力、最高平均温度和平安壳或堆舱：如相对压力、最高平均温度和LOCA峰值压力下的最大走漏率。峰值压力下的最大走漏率。平安系统整定值l触发各类平安系统和维护安装自动投入运转的控制参数阈值，以限制估触发各类平安系统和维护安装自动投入运转的控制参数阈值，以限制估计瞬态过程、防止超越平安限值或减轻事故的后果。计瞬态过程、防止超越平安限值或减轻事故的后果。

14、中子通量密度及其分布中子通量密度及其分布反应堆冷却剂流量变化速率反应堆冷却剂流量变化速率中子通量密度变化速率中子通量密度变化速率主泵故障主泵故障反应性保护反应性保护安全注射安全注射轴向功率分布因子轴向功率分布因子蒸汽发生器液位蒸汽发生器液位燃料包壳温度燃料包壳温度主蒸汽管道隔离主蒸汽管道隔离反应堆冷却剂温度反应堆冷却剂温度主汽轮机脱扣主汽轮机脱扣反应堆冷却剂升温反应堆冷却剂升温/ /降温速率降温速率给水隔离给水隔离反应堆冷却剂系统压力反应堆冷却剂系统压力正常电源断电正常电源断电稳压器液位稳压器液位蒸汽管道的辐射水平蒸汽管道的辐射水平反应堆冷却剂流量反应堆冷却剂流量二回路蒸汽压力排放二回路蒸汽压

15、力排放正常运转限制条件l目的：保证平安运转，使平安系统处于备用形状，以及规目的：保证平安运转，使平安系统处于备用形状，以及规定为坚持运转的必要条件。定为坚持运转的必要条件。l直接运转人员必需熟知运转限值和条件内容，并严厉遵守。直接运转人员必需熟知运转限值和条件内容，并严厉遵守。l在核动力安装运转寿期内，可根据技术开展的情况对运转在核动力安装运转寿期内，可根据技术开展的情况对运转限值作复审，需求改良修订时，必需按文件修订程序进展限值作复审，需求改良修订时，必需按文件修订程序进展审批与认可。审批与认可。l军用核动力安装还有战时运转限值和条件。军用核动力安装还有战时运转限值和条件。 定期实验l目的：

16、确认在运转期间对核动力安装设备与系统的完好性目的：确认在运转期间对核动力安装设备与系统的完好性l对象：反响堆及其辅助设备、汽轮机发电机组、专设平安对象：反响堆及其辅助设备、汽轮机发电机组、专设平安设备等定期进展检验和实验，以便对其性能和质量作恰当设备等定期进展检验和实验，以便对其性能和质量作恰当的验证。的验证。l分类：监视性检查实验和检修后的实验分类：监视性检查实验和检修后的实验 2.2.运转温度运转温度压力控制图压力控制图 l1-21-2反响堆冷却剂系统反响堆冷却剂系统的额定运转压力的额定运转压力l2-32-3表示反响堆出口冷表示反响堆出口冷却剂允许的最高温度却剂允许的最高温度l3-43-4

17、表示由堆芯最小烧表示由堆芯最小烧毁比所决议的运转压力毁比所决议的运转压力下限，或者运转过程中下限，或者运转过程中反响堆出口冷却剂温度反响堆出口冷却剂温度的上限的上限l4-54-5表示平安运转所允表示平安运转所允许的主泵最低任务压力许的主泵最低任务压力l5-15-1表示运转过程中反表示运转过程中反响堆出口温度的下限响堆出口温度的下限 7.2核动力安装的启动与停闭核动力安装的启动与停闭l启动和停闭是核动力安装运转过程的两个重要环节。启动和停闭是核动力安装运转过程的两个重要环节。l启动：使核动力安装从停闭或备用形状转换为运转形状启动：使核动力安装从停闭或备用形状转换为运转形状l停闭：将处于运转形状的

18、核动力安装转换为停顿或备用形停闭：将处于运转形状的核动力安装转换为停顿或备用形状状 启动启动启动分类按照初始条件按照加热方式冷启动（常温常压）热启动（稳压器保留汽腔）核加热（核裂变产生的热量）电加热（主泵和电加热器）冷启动是指具有一定停堆深度的次临界反响堆开场提棒，使之到达所冷启动是指具有一定停堆深度的次临界反响堆开场提棒，使之到达所需的功率程度的运转过程。需的功率程度的运转过程。冷启动有外加热启动和核加热启动两种方式冷启动有外加热启动和核加热启动两种方式1.冷启动冷启动l指具有一定停堆深度的次临界反响堆开场提棒，指具有一定停堆深度的次临界反响堆开场提棒，使之到达所需的功率程度的运转过程。使之

19、到达所需的功率程度的运转过程。l这个过程反映了反响堆的形状变化，使主回路冷这个过程反映了反响堆的形状变化，使主回路冷却剂从相对冷态却剂从相对冷态( (堆内的常温堆内的常温) )升到热态升到热态( (额定任务额定任务温度温度) )，使反响堆从相对零功率上升到有功率的形，使反响堆从相对零功率上升到有功率的形状。状。l冷启动有外加热启动和核加热启动两种方式冷启动有外加热启动和核加热启动两种方式启动前的预备启动前的预备 l冲水排气冲水排气l一回路系统中含有一定量的气体，会在堆芯内引起气泡效一回路系统中含有一定量的气体，会在堆芯内引起气泡效应，影响堆芯传热性能和反响性的变化；应，影响堆芯传热性能和反响性

20、的变化；l进入主泵驱动电机转子空腔内的气体积累到一定程度时，进入主泵驱动电机转子空腔内的气体积累到一定程度时，会导致主泵轴承干摩擦，影响主泵的平安运转；会导致主泵轴承干摩擦，影响主泵的平安运转；l进入控制棒顶端的磁阻马达内腔的气领会引起腐蚀；进入控制棒顶端的磁阻马达内腔的气领会引起腐蚀；l进入稳压器蒸汽空间的气领会使稳压器中饱和温度和饱和进入稳压器蒸汽空间的气领会使稳压器中饱和温度和饱和压力的对应关系遭到破坏，影响传热性能和丈量仪表的精压力的对应关系遭到破坏，影响传热性能和丈量仪表的精度。度。外加热启动外加热启动l利用稳压器电加热元件和主泵高速运转产生的热量加热反利用稳压器电加热元件和主泵高速

21、运转产生的热量加热反响堆冷却剂，使反响堆冷却剂系统升温、升压到规定形状，响堆冷却剂，使反响堆冷却剂系统升温、升压到规定形状，然后提升控制棒启堆运转。然后提升控制棒启堆运转。l升温升压升温升压l添加联氨除氧添加联氨除氧l建立稳压器汽腔建立稳压器汽腔l启堆启堆l功率运转功率运转 图图7-2外加热冷启动过程表示图外加热冷启动过程表示图核加热启动核加热启动l从冷停堆形状直接提升控制棒启动反响堆，依托核裂变功率加从冷停堆形状直接提升控制棒启动反响堆，依托核裂变功率加热反响堆冷却剂，使一回路系统升温升压到达额定运转参数。热反响堆冷却剂，使一回路系统升温升压到达额定运转参数。l在预备任务及充水排气任务完成后

22、，即可提升控制棒，使反响在预备任务及充水排气任务完成后，即可提升控制棒，使反响堆逐渐到达临界。应留意的是，由于在冷态下启动反响堆，一堆逐渐到达临界。应留意的是，由于在冷态下启动反响堆，一回路温度低、温度效应不明显，提升控制棒时需特别小心，谨回路温度低、温度效应不明显，提升控制棒时需特别小心，谨防发生启动事故。防发生启动事故。l反响堆到达临界后，维持较低的功率普通为反响堆到达临界后，维持较低的功率普通为1%5%FP1%5%FP加热加热反响堆冷却剂，使一回路系统升温升压，后面的启动步骤与外反响堆冷却剂，使一回路系统升温升压，后面的启动步骤与外加热启动方式一样。加热启动方式一样。l核加热启动方式的启

23、动时间约需核加热启动方式的启动时间约需1313小时，比外加热方式启动要小时，比外加热方式启动要短得多，但核加热操作比较复杂，且不如外加热平安，所以要短得多，但核加热操作比较复杂，且不如外加热平安，所以要根据详细情况采用不同的加热方式。根据详细情况采用不同的加热方式。2.热启动热启动l一回路系统依托前一次停堆后的剩余功率来维持反响堆安一回路系统依托前一次停堆后的剩余功率来维持反响堆安装处于热态下普通回路温度装处于热态下普通回路温度200200左右，稳压器有蒸汽左右，稳压器有蒸汽汽腔的启动。汽腔的启动。l程序较为简单，直接提升控制棒使反响堆到达临界。程序较为简单，直接提升控制棒使反响堆到达临界。l

24、与冷启动不同的是，热启动之前需求了解间隔停堆的时间、与冷启动不同的是，热启动之前需求了解间隔停堆的时间、停堆前的运转功率以及停堆前控制棒的棒栅位置，以确定停堆前的运转功率以及停堆前控制棒的棒栅位置，以确定本次启动能否为碘坑下的启动。本次启动能否为碘坑下的启动。图图7-3停堆后氙毒和钐毒随时间的变化停堆后氙毒和钐毒随时间的变化与碘坑相关的热启动与碘坑相关的热启动l在积毒阶段启堆在积毒阶段启堆l由于堆内后备反响性还大于零，反响堆可以依托提升控制棒启由于堆内后备反响性还大于零，反响堆可以依托提升控制棒启动。动。l在最大碘坑中启堆在最大碘坑中启堆l堆芯处于寿期末，堆内后备反响性缺乏以抵消碘坑深度，即使

25、堆芯处于寿期末，堆内后备反响性缺乏以抵消碘坑深度，即使控制棒全部提起也不能使反响堆到达临界，只需待最大碘坑过控制棒全部提起也不能使反响堆到达临界，只需待最大碘坑过后再启动反响堆。后再启动反响堆。l在最大碘坑下启动时，为消除氙毒的影响，控制棒挪动的幅度在最大碘坑下启动时，为消除氙毒的影响，控制棒挪动的幅度大而且较频繁，所以应尽量防止在这样的情况下启动反响堆。大而且较频繁，所以应尽量防止在这样的情况下启动反响堆。l在消毒阶段启堆。在消毒阶段启堆。lXeXe浓度逐渐下降，相当于向堆芯引入正反响性，即使控制棒不浓度逐渐下降，相当于向堆芯引入正反响性，即使控制棒不动，反响性也将随时间变化而明显地添加，毒

26、性减得最快的时动，反响性也将随时间变化而明显地添加，毒性减得最快的时候，相当于引入最大的正反响性速率这一阶段启堆时应严厉掌候，相当于引入最大的正反响性速率这一阶段启堆时应严厉掌握控制棒的提升速度，防止因引入过大的正反响性而发生短周握控制棒的提升速度，防止因引入过大的正反响性而发生短周期事故。期事故。复习题复习题l核动力安装运转的平安限值和平安系统整定值的根本含义是什么？l什么是冷启动？外加热启动与核加热启动有何区别？l简述外加热启动过程的主要步骤及本卷须知。l什么是冷停堆?什么是热停堆?冷启动过程冷启动过程充水排气充水排气升温升压升温升压提棒临界提棒临界联氨除氧联氨除氧拉温差拉温差系统预备系统

27、预备建汽腔建汽腔二回路二回路暖管暖机暖管暖机升功率升功率带负荷带负荷升温升压升温升压升温升压升温升压3、停闭过程、停闭过程l停顿反响堆堆芯链式裂变反响的过程称为反响堆的停闭运停顿反响堆堆芯链式裂变反响的过程称为反响堆的停闭运转，也就是将运转着的反响堆从所运转功率程度降到中子转，也就是将运转着的反响堆从所运转功率程度降到中子源程度。源程度。l具有一定功率程度运转的反响堆停闭，主要是依托控制棒具有一定功率程度运转的反响堆停闭，主要是依托控制棒的插入来实现，即向堆内引入相当大的负反响性，从而中的插入来实现，即向堆内引入相当大的负反响性，从而中止堆芯链式反响过程止堆芯链式反响过程l停闭运转有两种方式，

28、即正常停闭和事故停闭。停闭运转有两种方式，即正常停闭和事故停闭。l正常停闭为冷停闭和热停闭两种。正常停闭为冷停闭和热停闭两种。停闭分类停闭分类停闭分类停闭分类正常停闭正常停闭事故停闭事故停闭冷停闭冷停闭（常温常压）（常温常压）热停闭热停闭（保留汽腔）（保留汽腔）停闭过程停闭过程投入余热投入余热排出系统排出系统降温降压降温降压封锁蒸汽封锁蒸汽隔离阀隔离阀停堆停堆消汽腔消汽腔消温差消温差二回路耗汽二回路耗汽停顿主机停顿主机降功率降功率降负荷降负荷降温降压降温降压停顿辅机停顿辅机保温保压保温保压封锁蒸汽封锁蒸汽隔离阀隔离阀反响堆冷停闭反响堆冷停闭l反响堆冷停闭是指反响堆从一定功率运转程度停闭并冷却反

29、响堆冷停闭是指反响堆从一定功率运转程度停闭并冷却到常温形状的过程，主要是为了满足安装设备检修、改换到常温形状的过程，主要是为了满足安装设备检修、改换燃料或长期休整的需求。燃料或长期休整的需求。l主要步骤主要步骤l封锁主机，停闭二回路系统封锁主机，停闭二回路系统l停闭反响堆，一回路系统降温降压停闭反响堆，一回路系统降温降压l排出堆芯余热排出堆芯余热 l消除稳压器汽腔，使反响堆冷却剂系统坚持水实体消除稳压器汽腔，使反响堆冷却剂系统坚持水实体l继续降温降压至冷停堆形状继续降温降压至冷停堆形状 反响堆的热停闭反响堆的热停闭l指反响堆冷却剂系统温度和压力均处于热态的一种次临界指反响堆冷却剂系统温度和压力

30、均处于热态的一种次临界停堆形状停堆形状l一回路系统实行保温保压，保管稳压器汽腔，使核动力安一回路系统实行保温保压，保管稳压器汽腔，使核动力安装处于热备用形状反响堆冷却剂系统温度维持在装处于热备用形状反响堆冷却剂系统温度维持在200200左右，压力维持在左右，压力维持在3.0MPa3.0MPa以上。以上。l热备用形状后，不再降温降压，使回路温度坚持在热备用形状后，不再降温降压，使回路温度坚持在180220180220左右，稳压器温度比回路温度高左右，稳压器温度比回路温度高40904090。l反响堆到达停闭所需的次临界形状后，封锁稳压器中一切反响堆到达停闭所需的次临界形状后，封锁稳压器中一切电加热

31、元件，电加热元件，2 2台主泵采用低速运转，依托停堆后的剩余台主泵采用低速运转，依托停堆后的剩余功率对一回路系统进展保温保压。功率对一回路系统进展保温保压。 反响堆的事故停闭反响堆的事故停闭 l事故停闭属于非正常工况，是在没有方案、没有预备的情事故停闭属于非正常工况，是在没有方案、没有预备的情况下，由于系统或设备的艰苦缺点而发生的况下，由于系统或设备的艰苦缺点而发生的. .l控制棒反插和紧急停堆两种控制棒反插和紧急停堆两种 l控制棒反插对于较小的功率起伏或刚出现事故征兆时，维控制棒反插对于较小的功率起伏或刚出现事故征兆时，维护安装将自开任务，使控制棒以高平安限定的速度反插堆护安装将自开任务，使

32、控制棒以高平安限定的速度反插堆芯，将反响堆功率降至平安限值以下，但不完全停闭。芯，将反响堆功率降至平安限值以下，但不完全停闭。l紧急停堆时，反响堆控制系统根据事故情况的严重性触发紧急停堆时，反响堆控制系统根据事故情况的严重性触发维护安装动作，切断控制棒电源，一切控制棒在维护安装动作，切断控制棒电源，一切控制棒在0.71.2s0.71.2s内全部插入堆芯，中止堆芯核裂变反响。内全部插入堆芯，中止堆芯核裂变反响。 7.3核动力安装的功率运转核动力安装的功率运转 l功率运转是船舶核动力安装的重要运转方式，运转功率范功率运转是船舶核动力安装的重要运转方式，运转功率范围普通为围普通为1%100%FP。l

33、核动力安装在运转过程中功率变化频繁，而且变化幅度较核动力安装在运转过程中功率变化频繁，而且变化幅度较大，反响堆必需具有良好的自稳自调特性和负荷跟踪特性，大，反响堆必需具有良好的自稳自调特性和负荷跟踪特性，在功率过渡时具有良好的核平安保证。在功率过渡时具有良好的核平安保证。l分为稳定工况运转和变工况运转两种方式。分为稳定工况运转和变工况运转两种方式。 1.稳定工况稳定工况l功率运转过程中反响堆输出功率不随时间变化的一种运转功率运转过程中反响堆输出功率不随时间变化的一种运转方式，方式，l核动力舰船停靠负荷或匀速推进负荷要求而维持反响堆功核动力舰船停靠负荷或匀速推进负荷要求而维持反响堆功率程度恒定率

34、程度恒定 l当反响堆功率在当反响堆功率在15%20FP以下采用手动控制，在以下采用手动控制，在15%20FP以上采用自动控制。以上采用自动控制。l监视的主要参数监视的主要参数l反响堆核功率与热功率，反响堆进、出口温度及平均温度，反响堆核功率与热功率，反响堆进、出口温度及平均温度，稳压器的温度、压力和液位，冷却剂流量，堆舱温度及剂稳压器的温度、压力和液位，冷却剂流量，堆舱温度及剂量程度，控制棒棒位量程度，控制棒棒位 2.变工况运转变工况运转l变工况运转是指功率运转过程中反响堆输出功率随时间而变工况运转是指功率运转过程中反响堆输出功率随时间而变化的过渡过程，这是船舶核动力安装运转的一种常见方变化的

35、过渡过程，这是船舶核动力安装运转的一种常见方式。式。l不延续改动工况和延续改动工况不延续改动工况和延续改动工况 l提升功率和降低功率提升功率和降低功率提升功率提升功率 l二回路负荷添加二回路负荷添加l主汽轮机进汽调理阀开度增大主汽轮机进汽调理阀开度增大l蒸汽流量添加蒸汽流量添加l蒸汽发生器二次侧压力下降、液位升高蒸汽发生器二次侧压力下降、液位升高l反响堆冷却剂传送至蒸汽发生器二次侧的热量添加反响堆冷却剂传送至蒸汽发生器二次侧的热量添加l冷却剂平均温度下降冷却剂平均温度下降l堆芯引入正反响性，使反响堆功率升高堆芯引入正反响性，使反响堆功率升高l提升控制棒，增大反响堆功率输出提升控制棒，增大反响堆

36、功率输出l使一回路功率和二回路负荷到达平衡使一回路功率和二回路负荷到达平衡 降低功率降低功率 l二回路负荷减小二回路负荷减小l主汽轮机进汽调理阀开度减小主汽轮机进汽调理阀开度减小l蒸汽流量减小蒸汽流量减小l蒸汽发生器二次侧压力上升、液位降低蒸汽发生器二次侧压力上升、液位降低l反响堆冷却剂传送至蒸汽发生器二次侧的热量减小反响堆冷却剂传送至蒸汽发生器二次侧的热量减小l冷却剂平均温度升高，冷却剂平均温度升高，l堆芯引入负反响性，使反响堆功率降低堆芯引入负反响性，使反响堆功率降低l下插控制棒，减小反响堆功率输出下插控制棒，减小反响堆功率输出l使一回路功率和二回路负荷到达平衡。使一回路功率和二回路负荷到

37、达平衡。功率运转时堆芯反响性的变化功率运转时堆芯反响性的变化 l堆芯反响性的变化比较复杂，影响要素也较多，根据堆型、堆芯反响性的变化比较复杂，影响要素也较多，根据堆型、提棒方式、功率大小、运转工况、运转时间等条件的不同提棒方式、功率大小、运转工况、运转时间等条件的不同而各不一样。就压水堆而言，主要的影响要素有慢化剂温而各不一样。就压水堆而言，主要的影响要素有慢化剂温度效应、中毒、燃耗、压力效应、多卜勒效应等。度效应、中毒、燃耗、压力效应、多卜勒效应等。l负荷、流量、功率变化也会引起堆芯反响性的变化。负荷、流量、功率变化也会引起堆芯反响性的变化。7.4核动力安装的稳态运转特性核动力安装的稳态运转

38、特性l船舶核动力安装的设计工况通常是全速工况即船舶核动力安装的设计工况通常是全速工况即100%FP100%FP工工况，但实践上核动力舰船绝大部分时间都在低速下航行，况，但实践上核动力舰船绝大部分时间都在低速下航行，还需求按照航行的要求不断改动航速，功率变化频繁而且还需求按照航行的要求不断改动航速，功率变化频繁而且变化幅度较大。变化幅度较大。l核动力安装的任务形状经常要偏离设计工况，各主要系统核动力安装的任务形状经常要偏离设计工况，各主要系统与设备的性能往往随负荷发生变化。与设备的性能往往随负荷发生变化。l目的：对核动力安装的设计和运转提供根据，必需研讨和目的：对核动力安装的设计和运转提供根据，

39、必需研讨和掌握核动力安装中各主要系统与设备运转参数随负荷变化掌握核动力安装中各主要系统与设备运转参数随负荷变化的规律。的规律。 7.4核动力安装的稳态运转特性核动力安装的稳态运转特性l稳定工况下核动力安装相关的主要参数随负荷变化的规律稳定工况下核动力安装相关的主要参数随负荷变化的规律称为核动力安装的稳态运转特性，也称为核动力安装的静称为核动力安装的稳态运转特性，也称为核动力安装的静态特性，态特性，l取决于安装负荷的变化情况，取决于安装负荷的变化情况，l是安装功率的函数是安装功率的函数l是安装非设计工况下的稳态特性是安装非设计工况下的稳态特性l可以经过解析法或者实验法获得可以经过解析法或者实验法

40、获得 7.4核动力安装的稳态运转特性核动力安装的稳态运转特性l推进系统的静态特性推进系统的静态特性l主汽轮机组的静态特性主汽轮机组的静态特性l主汽轮机主汽轮机l主冷凝器主冷凝器l给水加热器给水加热器l核蒸汽供应系统的静态特性核蒸汽供应系统的静态特性l静态特性方程组静态特性方程组l运转方案运转方案运转方案运转方案l冷却剂平均温度不变运转方案，坚持冷却剂平均温度不变运转方案，坚持 恒定；恒定；l反响堆出口温度反响堆出口温度( (即蒸汽发生器入口温度即蒸汽发生器入口温度) )不变运转方案不变运转方案，坚持反响堆出口温度，坚持反响堆出口温度 恒定；恒定；l二回路蒸汽压力不变运转方案，坚持二回路蒸汽压力

41、不变运转方案，坚持 恒定；恒定；l折衷运转方案。折衷运转方案。avTcoTsP冷却剂平均温度不变运转方案冷却剂平均温度不变运转方案l反响堆在没有外部控制时，反响堆冷却反响堆在没有外部控制时，反响堆冷却剂可以本人稳定在某一平均温度，并可剂可以本人稳定在某一平均温度，并可自动顺应功率的需求自动顺应功率的需求l压力控制系统中的稳压器尺寸可以最小压力控制系统中的稳压器尺寸可以最小l安装中热应力变化较小，负荷呼应快，安装中热应力变化较小，负荷呼应快，负荷动摇后恢复到整定值所需的时间较负荷动摇后恢复到整定值所需的时间较少。少。l二回路侧蒸汽参数随输出功率变化幅度二回路侧蒸汽参数随输出功率变化幅度很大，尤其

42、是在低功率运转时，蒸汽压很大，尤其是在低功率运转时，蒸汽压力较高，要求二回路蒸汽管道、阀门、力较高，要求二回路蒸汽管道、阀门、汽轮机等设备的承压才干较高。汽轮机等设备的承压才干较高。l船舶核动力安装为满足机动性的要求，船舶核动力安装为满足机动性的要求，低负荷下运转的时间也较长，因此这种低负荷下运转的时间也较长，因此这种运转方案的缺陷显得更加突出运转方案的缺陷显得更加突出 反响堆出口冷却剂温度恒定运转方案反响堆出口冷却剂温度恒定运转方案 l在此运转方案下可使部分负荷时冷在此运转方案下可使部分负荷时冷却剂的平均温度提高，二回路侧蒸却剂的平均温度提高，二回路侧蒸汽参数随负荷降低而增高得更快。汽参数随

43、负荷降低而增高得更快。l反响堆出口温度都坚持在某一固定反响堆出口温度都坚持在某一固定的最大值，不会出现反响堆出口超的最大值，不会出现反响堆出口超温的情况。温的情况。l要求稳压器尺寸也较大，而且反响要求稳压器尺寸也较大，而且反响堆必需设置一个外部控制系统，以堆必需设置一个外部控制系统，以满足功率程度改动的需求。满足功率程度改动的需求。l缺陷：二回路侧蒸汽参数随安装负缺陷：二回路侧蒸汽参数随安装负荷的降低升高很快，对二回路蒸汽荷的降低升高很快，对二回路蒸汽系统和用汽设备的设计、运转要求系统和用汽设备的设计、运转要求显著提高。显著提高。蒸汽压力恒定运转方案蒸汽压力恒定运转方案 l由于二次侧蒸汽参数不

44、变，给二回由于二次侧蒸汽参数不变，给二回路系统和主要用汽设备的设计、运路系统和主要用汽设备的设计、运转和管理带来许多方便转和管理带来许多方便l在整个稳定功率运转范围内平均温在整个稳定功率运转范围内平均温度的变化很大，由于温度效应而引度的变化很大，由于温度效应而引起的堆芯反响性扰动也较大，一方起的堆芯反响性扰动也较大，一方面要求稳压器具有更大的容积补偿面要求稳压器具有更大的容积补偿才干，分量尺寸增大，另一方面也才干，分量尺寸增大，另一方面也要求反响堆功率控制系统频繁挪动要求反响堆功率控制系统频繁挪动控制棒以补偿堆芯反响性的变化，控制棒以补偿堆芯反响性的变化，给一回路系统的设计和运转带来一给一回路

45、系统的设计和运转带来一定的困难。定的困难。 折衷运转方案折衷运转方案 l安装负荷在安装负荷在50%FP以上时，冷却剂以上时，冷却剂平均温度、冷却剂流量坚持额定值平均温度、冷却剂流量坚持额定值不变，各参数的变化规律与不变，各参数的变化规律与Tav恒恒定运转方案完全一样。当安装负荷定运转方案完全一样。当安装负荷低于低于50%FP时，冷却剂流量降低为时，冷却剂流量降低为额定流量的二分之一或三分之一，额定流量的二分之一或三分之一，Tav随安装负荷的减小而线性降低，随安装负荷的减小而线性降低，使得二次侧蒸汽温度和压力升高的使得二次侧蒸汽温度和压力升高的幅度显著减小。幅度显著减小。l将设计、运转和管理的困

46、难由一、将设计、运转和管理的困难由一、二回路共同承当，对于一、二回路二回路共同承当，对于一、二回路都较为有利，但是添加了控制环节，都较为有利，但是添加了控制环节，增大了系统的复杂性。增大了系统的复杂性。直流蒸汽发生器静态特性直流蒸汽发生器静态特性 7.5反响堆功率控制反响堆功率控制 l主要目的主要目的l根据安装运转情况自动控制某些设备如流量调理阀、截止阀、根据安装运转情况自动控制某些设备如流量调理阀、截止阀、泵和控制棒驱动机构等泵和控制棒驱动机构等l保证安装在正常功率运转的各种工况下保证安装在正常功率运转的各种工况下l各主要参数在规定的允许范围内，并使安装具有良好的顺应负各主要参数在规定的允许

47、范围内，并使安装具有良好的顺应负荷变化的才干，荷变化的才干，l确保船舶航行所要求的机动性能确保船舶航行所要求的机动性能l减小运转人员的劳动强度减小运转人员的劳动强度l添加安装运转的平安性；添加安装运转的平安性；l当安装出现异常工况时，根据运转参数偏离规定范围的程度及当安装出现异常工况时，根据运转参数偏离规定范围的程度及时报警，必要时自动停闭反响堆，启开工程平安设备，保证安时报警，必要时自动停闭反响堆，启开工程平安设备，保证安装在事故情况下的平安，并经过适当措施，防止或减少运转人装在事故情况下的平安，并经过适当措施，防止或减少运转人员的误操作而引起一些不测事故。员的误操作而引起一些不测事故。 设

48、计要求设计要求l反响堆功率控制系统的功能是根据船舶航行对负荷的要求，反响堆功率控制系统的功能是根据船舶航行对负荷的要求，采用适当的方式改动反响堆功率，使反响堆功率与二回路采用适当的方式改动反响堆功率，使反响堆功率与二回路负荷的需求相一致。负荷的需求相一致。l有些文献资料中把这一调理系统称为安装功率和温度调理有些文献资料中把这一调理系统称为安装功率和温度调理系统。系统。 设计要求设计要求l当安装负荷发生变化时，反响堆功率应能自动跟踪负荷的当安装负荷发生变化时，反响堆功率应能自动跟踪负荷的变化，使反响堆功率与汽轮机负荷匹配。变化，使反响堆功率与汽轮机负荷匹配。l功率阶跃下降：功率阶跃下降：30s3

49、0s内功率自内功率自100100FPFP阶跃下降到阶跃下降到1818FPFP；l功率阶跃上升：功率阶跃上升：30s30s内功率自内功率自1818FPFP阶跃上升到阶跃上升到9090FPFP；l前进、后退切换：前进、后退切换：5s5s内功率自内功率自100100FPFP阶跃下降到阶跃下降到1818FPFP，50s50s后，再用后，再用30s30s时间将功率由时间将功率由1818FPFP提升到提升到8080FPFP；l后退、前进切换：后退、前进切换：5s5s内功率自内功率自8080FPFP减少到减少到1818FPFP，50s50s后，再用后，再用30s30s时间把功率由时间把功率由1818FPFP

50、提升到提升到100100FPFP。 设计要求设计要求l当安装在内、外扰动引起的动态过程终了时，安装的运转当安装在内、外扰动引起的动态过程终了时，安装的运转参数应该符合设计规定的安装稳态运转特性。参数应该符合设计规定的安装稳态运转特性。l安装在运转过程中，经常还有一些内扰动引起反响堆堆芯安装在运转过程中，经常还有一些内扰动引起反响堆堆芯反响性的变化，影响到安装稳定运转，反响堆功率控制系反响性的变化，影响到安装稳定运转，反响堆功率控制系统应该具备抑制这些扰动的才干，保证反响堆平安稳定地统应该具备抑制这些扰动的才干，保证反响堆平安稳定地运转。运转。 控制原理控制原理l反响堆功率调理的根本原理以反响堆中子动力学方程为根据反响堆功率调理的根本原理以反响堆中子动力学方程为根据l只需控制棒组具有足够的反响性控制才干，总可以经过改动只需控制棒组具有足够的反响性控制才干，总可以经过改动kk使总使总的反响性的反响性等于零、大于零或小于零，从而到达控制反响堆功率的目等于零、大于零或小于零，从而到达控制反响堆功率的目的。的。l在二回路负荷发生变化时，反响堆功率控制系统以蒸汽发生器出口蒸在二回路负荷发生变化时，反响堆功率控制系统以蒸汽发生器出口蒸汽流量或主汽轮机调速级后压力作为输入信号，与核测系统丈量得到汽流量或主汽轮机调速级后压力作为输入信号，与核测系统丈量得到的反响堆核功率进展比较，差值信号经放大后送