核电站工作原理与RCP

核电站工作基本原理与反应堆冷却剂系统主讲人：孙一博2009年12月8日2为什么要发展核电

第一、核电是高效能源，消耗资源少

一座百万千瓦级的燃煤电厂每年要消耗约300万吨原煤，而一座同样功率的核电站每年仅需补充约30吨核燃料，后者仅为前者的十万分之一。

第二、核电站是清洁能源，环境污染小

化石燃料的燃烧排放大量的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和飘尘，造成全球气温升高，酸雨频降并破坏臭氧层，对人类和环境造成极大威胁和损害。核电站不会造成这种环境污染，因为它不使用化石燃料。

第三、核电是安全能源，发生事故的可能性小

核电是世界上最安全的行业之一。全世界50年来500多座核电反应堆在其总共1万2千多堆年的运行历史中，只在上世纪七八十年代发生过两起堆芯熔化的严重事故。现在核电站的安全性能更好，发生事故的可能性更小。

3核电站的能量的来源于哪里呢？

简单的说，核电站的能量主要来源于铀235的裂变反应。一个中子轰击铀－235原子核时，这个原子核能分裂成两个较轻的原子核，同时产生2到3个中了和射线，并放出能量。如果新产生的中子又打中另一个铀－235原子核，硬引起新的裂变。在链式反应中，能量会源源不断地释放出来。

铀－235裂变放出多少能量呢？请记住一个数字，即1千克铀－235全部裂变放出的能量相当于2700吨标准煤燃烧放出的能量。4

核裂变5核电站又是如何利用这些能量来发电的呢？？？6水水`压力容器稳压器主泵主管道蒸发器汽轮机发电机冷凝器输配电二回路一回路蒸汽7核电厂中的能量转换与转递核能水的热能蒸汽的热能叶轮的机械能电能8核能如何转变成热能冷却水的载热和热量释放燃料芯块到冷却水的热量传递9蒸汽的产生蒸汽如何转化成电能蒸汽在汽轮机中作功转子带动发电机发电10能量转换机械能动力装置汽轮机发电机核能电能蒸汽的动能（热能）1112蒸汽发生器反应堆汽轮机安全壳13反应堆冷却剂系统

（RCP）14

系统流程一、系统组成由反应堆和与其相连的三个环路组成，每条环路包含一台蒸汽发生器、一台主泵及相应的管道。一台稳压器是三个环路公用，经波动管连接在一环路的热管段上。二、接口与一回路相连的辅助系统有化学和容积控制系统、安全注射系统、余热排出系统等。15三、冷却剂的流动冷却剂通过反应堆压力容器进入反应堆，沿堆环形空间进入堆芯底部，再向上流入堆芯，带走燃料元件的核裂变热，从反应堆出口接管进入蒸发器，把热量传给二回路的给水后，再经主泵升压返回反应堆。四、主要特征参数反应堆额定热功率2905MW,冷却剂压力15.5MPa，零功率时堆芯平均温度291.4℃，满功率运行时堆芯平均温度310℃,额定流量3×23790m3/h，反应堆进口温度292.7℃,出口温度327.3℃,温升34.6℃。16汽轮发电机组额定电功率983.8MW。电厂总效率33.87％。即发电机额定电功率与反应堆输出热功率之比171、热量传输——使冷却剂循环流动，带出堆芯热量传至蒸汽发生器再传至二回路给水，同时冷却堆芯，防止燃料元件烧毁和毁坏。2、中子慢化——冷却剂兼作慢化剂使中子慢化到热中子状态。3、反应性控制——改变控制棒插入深度和调整硼酸浓度控制反应性的变化。4、压力控制——用稳压器及卸压箱控制系统压力，防止堆芯产生偏离泡核沸腾。RCP系统功能185、阻止放射性物质扩散——承压边界，第二道安全屏障

（第一道是燃料元件包壳，第三道是安全壳）6、稳压器的安全阀起超压安全保护作用5、6属于安全功能1920冷管段热管段过渡段Φ736.6Φ787.4Φ698.52122压力容器2324堆芯(活性区)功能反应堆的心脏产生自持链式核裂变反应以热的形式释放裂变能组成核燃料组件：核燃料是由易裂变核素制成，通常还含有可转变核素慢化剂：使中子慢化，仅热中子堆有控制材料：控制中子数控制棒组件可燃毒物可溶毒物冷却剂：吸收热量并带出堆芯控制棒燃料组件压力容器25压力容器和堆内构件堆芯吊兰上隔板下隔板堆芯支撑部件上封头下封头压力容器控制棒驱动机构围板26压水堆堆芯堆芯堆腔换料中新堆装料27反应堆的组成燃料芯块控制棒燃料组件安置核材料的物体—燃料棒；冷却燃料棒和带走能量的载体—冷却剂；使中子慢化的物体—慢化剂；控制中子数量，即控制功率的物体—控制棒。冷却剂（慢化剂）人口返回燃料芯块燃料棒燃料组件控制棒控制棒组件燃料组件28压水堆燃料组件燃料棒的排列15×15或17×17棒束长:约3~4m燃料棒的排列：15×15或17×1729燃料元件与燃料组件燃料元件燃料组件30控制棒组件及控制棒驱动机构控制棒驱动机构控制棒组件控制棒31

蒸汽发生器32SG的功能1、利用一回路冷却剂从反应堆中带出的热量加热二回路给水并使其产生饱和蒸汽、干燥，供给二回路合格的蒸汽。2、是连接一回路和二回路的枢纽（隔离作用、热力联系）。3、管板和U形管是反应堆冷却剂压力边界的一部分。压水堆核电站普遍采用立式自然循环倒U形管式蒸汽发生器，每条环路各有一台。ARE001GV、002、003GV33蒸汽发生器结构带有整体汽水分离设备的立式U形管自然循环蒸汽发生器。由三部分组成:(1)壳体和封头;(2)自然循环立管式蒸发段管束，使给水加热及汽化U形传热管：共4474根；(3)双级机械干燥器，将所产生的汽水混合物进行机械除湿，达到所要求的蒸汽品质。3435Δγ＝γ1－γ2γ2γ13637

反应堆冷却剂泵（主泵）3839

功能及特点功能：1、用于驱动冷却剂在RCP内的循环流动，连续不断地将堆芯产生的热量传递给蒸汽发生器二次侧给水。2、在冷起动升温升压时，可用于加热冷却剂。形式：空气冷却、三相感应电动机驱动的立式单级离心泵，带有可控泄漏轴封装置。特点：大流量、低扬程。40

稳压器（PZR）

(设备编码RCP001BA)41主要功能※

压力控制——在稳态运行时维持15.5MPa

负荷变化时，利用喷淋和电加热保持一回路压力恒定。※

压力保护——高/低压报警、高/低压停堆、超过安全阀阈值安全阀自动排放。※补充RCP水容积变化，作为一回路冷却剂的缓冲箱，——与RCV系统配合42※

RCP升压和降压——用于启堆时系统升压、升温和停堆过程系统降压※

除气——排出稳压器内饱和水与饱和汽以及其它气体。43类型及结构形式为电热喷雾式稳压器高约13m，直径约2.5m，冷态时内部最小容积39.75m3，净重80t。满功率时，上部为蒸汽空间，蒸汽容积15.15m3。下部为水空间，容积25.18m3下封头上垂直安装了60根电加热元件，每根功率24kW4460根24kW13m2.5m80t4546稳压器卸压箱（RD