第三章压水堆核电站

第三章压水堆核电站第1页，课件共37页，创作于2023年2月主要内容3-1概述3-2核电站总体及厂房布置3-3核电站主要厂房设施第2页，课件共37页，创作于2023年2月3-1概述一、系统构成（图）压水堆核电站由:压水堆本体、反应堆冷却剂系统（称一回路）、蒸汽和动力转换系统（称二回路）、循环水系统（三回路）、发电机和输配电系统及其辅助系统组成。它主要由核岛和常规岛组成。核岛：通常将一回路及核岛辅助系统、专设安全设施和厂房称为核岛。压水堆核电站核岛中的四大部件是蒸汽发生器、稳压器、主泵和堆芯。常规岛：二回路及其辅助系统和厂房称之。沸水堆核电厂原理图第3页，课件共37页，创作于2023年2月（1）一回路系统压水堆核电厂反应堆冷却剂系统一般有二至四条并联在反应堆压力容器上的封闭环路(见图)。每一条环路内一台蒸汽发生器、一台或两台反应堆冷却剂泵及相应的管道组成，在其中的一个环路的热管段上，通过波动管与一台稳压器相连。一回路内的高温高压含硼水，由反应堆冷却剂泵输送，流经反应堆堆芯，吸收了堆芯核裂变放出的热能，再进入蒸汽发生器，通过蒸汽发生器传热管壁，将热量传给蒸汽发生器二次侧给水，然后再由反应堆冷却剂泵送回反应堆。如此循环往复，构成封闭问路。整个一回路系统设有一台稳压器。一回路系统的压力靠稳压器调节．且保持稳定。第4页，课件共37页，创作于2023年2月（1）一回路系统为了保证反应堆和反应堆冷却剂系统的安全运行，核电厂还设置了一系列核辅助系统和专设安全设施系统。核辅助系统主要用来保证反应堆和一回路系统的正常运行。专设安全设施系统为核电厂重大的事故提供必要的应急冷却措施，并防止放射性物质的扩散。第5页，课件共37页，创作于2023年2月（2）二回路系统组成：二回路系统由汽轮机、发电机、凝汽器、凝结水泵、给水加热器、除氧器、给水泵、蒸汽发生器、汽水分离再热器等设备组成。工作流程：蒸汽发生器的给水在蒸汽发生器吸收热量变成蒸汽，然后驱动汽轮发电机组发电。做功后的乏汽在凝汽器内冷凝成水。凝结水由凝结水泵输送，经低压加热器加热后进入除氧器，除氧水出给水泵送入高压加热器加热后重新返回蒸汽发生器，如此形成热力循环。为保证二回路系统的正常运行，二回路系统也设有一系列辅助系统。第6页，课件共37页，创作于2023年2月（3）循环水系统----三回路系统循环水系统主要用来为凝汽器提供凝结汽轮机乏汽的冷却水。循环水系统分为：开式供水及闭式供水两类。开式供水方式的主要优点是：冷却水进水温度较低，有利于汽轮机组的经济运行，而且系统简单，投资较低。因此，只要水流在枯水季节时的水流量仍能达到发电厂耗水量的3—4倍，水质又符合要求；则应首选开式水方式；第7页，课件共37页，创作于2023年2月大亚湾核电厂的开式循环水系统形式:为开式单元制系统。每台机组有2台容量为50％的循环水泵。它们对应于2条独立的系列A和B的循环水回路。经循环水泵升压后，每个系列分成3条支路进入3台凝汽器。图每台凝汽器水室被分割为两个独立水室，每台水泵与3台凝汽器的一半连接形成独立的回路。循环水离开凝汽器后经6个循环水支管分别汇入A、B系列的排水渠，每条排水渠有一个独立的虹吸井、，循环水经虹吸井流入明渠归大海。为防止海洋生物在凝汽器、管道及水渠等处的滋生造成对管道劝阻塞和水污染，对循环水必须进行氯化处理，再结合机械处理方法(胶球清洗凝汽器管于和循环水进口垂直管段上的二次滤网过滤)，才能收到满意的效果。大亚溶核电厂采用次氯酸钠溶液进行氯化处理。次氮酸钠溶液是采用就地电解海水的方法获得。第8页，课件共37页，创作于2023年2月（4）发电机和输配电系统发电机和输配电系统的组成：发电机、励磁机、主变压器、厂用变压器、启动变压器、高压开关站和柴油发电机组等。主要作用：是将核电厂发出的电能向电网输送，同时保证核电厂内部没备的可靠供电。工作过程：（1）在电厂正常功率运行时，发电机发出的电能绝大部分经主变压器升压至外网电压输送给用户。同时，整个厂用电设备的配电系统由发电机的引出母线经厂用变压器降压后供电。（2）当发电机停机时，则由外部电网经启动变压器供电。（3）当外网和发电机组都不能供电时，则由柴油发电机组向安全母线供电，以保证核电厂设备的安全。图第9页，课件共37页，创作于2023年2月3-2核电厂总体及厂房布置一、厂址选择核电厂选址比火电厂具有更高的安全要求。选择核电厂的厂址工作，涉及区域经济发展规划等因素，跟气象、地质、地震和水文等自然条件有关，还与安全、环境有重要关系；但核电厂选址考虑的因素中很多与火电厂相同。归结起来，核电厂选址应考虑核电厂本身特性、厂址自然条件和技术要求以及辐射安全等三个方面。第10页，课件共37页，创作于2023年2月一、厂址选择1．核电厂放射性特性反应堆燃料棒运行时的破损率、反应堆冷却剂系统的泄漏率和放射性废物处理系统的净化能力等决定了电厂在正常运行时放射性的排放量。如果放射性废气排故量很大，电厂就不宜建在城镇居民中心附近；如果废水放射性排故量很大，电厂废水就不能直接向江河湖海中排放。具体允许徘放量，需根据放射性物质的毒性、厂址的环境稀释能力、居民点离电厂的距离和居民的饮食习惯来决定。设计上要求核电厂在极限事故工况下的放射性物质释放量不应达到对居民健康和安全造成超过我国国家核安全局关十核电厂厂址选择所规定的严重危害后果的程度。第11页，课件共37页，创作于2023年2月一、厂址选择2．厂址的自然条件和技术要求（1）厂区地震条件是确保核电厂安全的重要条件，是选厂址的决定因素之一。核电厂的抗震设计应保证在它整个寿命期限内即使遇到最大地震，仍能使核电厂安全地停堆和不影响周围的环境。厂址的地震基本烈度一般不大于7度(一般应避免在设计烈度高于9度的地区建厂)。（2）气象条件的基本要求是：气流畅通，有利于放射性废气的稀释扩散。厂址周围的气象条件虽有不同，但通过大气扩散实验可以测出各处的大气扩散因子的差别，从而确定厂址是否合适。第12页，课件共37页，创作于2023年2月一、厂址选择（3）水源和水文条件：一般要求百年一遇最小流量也能满足电厂正常远行的要求。冷却水量取决于冷却方式。由于压水堆核电厂的热效率比火电厂低，因此核电厂冷却水量应比同样容量的火电厂大。一般核电厂均建在有充分水源的江、河、湖、海边。（4）核电厂应建在铁路、公路或水路等交通运输比较方便的地方，以便于对大型设备和新燃料、乏燃料的特殊运输；（5）电厂应尽可能接近负荷中心，以减少输电的投资和线路上的能量损失．第13页，课件共37页，创作于2023年2月一、厂址选择3．辐射安全要求（1）辐射安全应符合国家环境保护、辐射防护等法规和标准的要求。（2）将核电厂设置在非居住区，（3）考虑厂址周围的人口密度和分布。第14页，课件共37页，创作于2023年2月二、总平面布置1、总平面布置原则：阳江核电效果图(1)合理区分放射性与非放射性的建筑物，使净区和脏区严格分开，脏区尽可能置于主导风向的下风侧，以减少放射性污染。(2)满足核电厂生产工艺流程要求，便于设备运输，减少厂区管线的迂回和纵横交叉。(4)核电厂厂房布置以反应堆厂房为中心，核辅助厂房、燃料厂房、主控制楼和应急柴油发电机厂房均环绕在反应推厂房周围。第15页，课件共37页，创作于2023年2月二、总平面布置2、核电厂厂房分区：(1)核心区：主要由核岛和常规岛组成，包括反应堆厂房、核辅助厂房、燃料厂房、主控制室、应急柴油发电机厂房、汽轮发电机厂房等。*(2)三废区：主要由废液储存、处理厂房、固化厂房、弱放废物库、固体废物储存库、特种洗衣房和特种汽车库等组成。(3)供排水区：主要由循环水泵房、输水隧洞、排水渠道、淡水净比处理车间、消防站、高压消防泵房、排水泵房等组成。第16页，课件共37页，创作于2023年2月二、总平面布置2、核电厂厂房的分区：（4）动力供应区：主要出冷冻机站、压缩空气及液氮储存气化站、辅助锅炉房等组成。（5）检修及仓库区：包括检修车问、材料仓库、设备综合仓库及危险品仓库等。（6）厂前区：包括电厂行政办公大楼及汽车、消防、保安及生活服务设施。核电厂的总体布置主要取决于核心区、供排水区、三废区的布置，而关键又在于核心区的布置。核心区的布置首先取决于核岛各厂房的组合，以及它们与汽轮机厂机房的相对位置关系。核岛厂房主要有反应堆厂房、核辅助厂房、燃料厂房、主控制室（图）等。第17页，课件共37页，创作于2023年2月二、总平面布置3、反应堆厂房与汽轮机厂房的布置方式*（1）一种是汽轮机厂房与反应堆厂房呈L形布置；L形布置方法厂房布局紧凑，占地少，特别是由几个单元机组并列时，汽机厂房可以合在一起，以减少汽机厂房内重型吊车台数，若端部再接维修车问，则没备检修更为方便。但是，这种布置，在汽轮机厂房与反应堆厂房之间需设置防止汽轮机飞车时叶片对安全壳冲击的屏障。图（2）另一种是汽机厂房与反应堆厂房呈T形布置。采用T形布置方式时，汽轮机叶片飞射方向不会危及反应堆厂房，但厂房面积相对大些。现在厂大多采用此种布置。大亚湾核电厂双堆T形平而布置图第18页，课件共37页，创作于2023年2月3-3核电厂主要厂房设施核电厂主要厂房指反应堆厂房(即安全壳)、燃料厂房、核辅助厂房、汽轮机厂房和控制厂房。压水堆核电厂的厂房布置图。*1、反应堆厂房是一个有钢材的圆柱形须应力混凝土结构，顶部呈半球形或椭圆形，它的内径约40m，壁厚约lm，高约60m一70m，它包容一回路系统带放射性物质的所有设备，以防止放射性物质向外扩散。即使在核电厂发生严重事故时，也仍然将放射性物质封闭在安全壳内，不致影响到周围环境。整个结构按抗震I类要求设计。秦山核电三期图第19页，课件共37页，创作于2023年2月3-3核电厂主要厂房设施2、燃料厂房设有乏燃料储存水池，用来盛放乏燃料；储水池上方，有一台100t一150t的桥式吊车，以吊运乏燃料运输容器和乏燃料池冷却系统酌设备。这个厂房通过燃料输送水道与反应堆厂房相连。在乏燃料储水池内，通常须有7m一9m深的水层作为屏蔽层，乏燃料储存池需按抗震I类要求设计。第20页，课件共37页，创作于2023年2月3-3核电厂主要厂房设施3、核辅助厂房是一个具有多种用途的钢筋混凝土结构。厂房内设有化学和容积控制系统、安全注入系统、设备冷却水系统等辅助系统及厂房必需的空气处理和冷却设备。核电厂核辅助厂房一般集中设置在反应推厂房的周围，这有利于缩短系统管路从而节省核电厂的基建投资。第21页，课件共37页，创作于2023年2月3-3核电厂主要厂房设施4、汽轮发电机厂房的布置与火电厂汽轮机厂房相似，它一般船布置在紧靠安全壳的一侧。厂房内设有汽轮发电机组、凝汽器、凝结水泵、给水泵、给水加热器；除氧移、汽水分离再热器及与二回路系统有关的辅助系统。大亚湾核电厂的汽轮发电机组配有1台高压缸和3台低压缸，整个汽轮发电机组安装在钢筋混凝土基座上，呈纵向布置。汽机端部朝向反应推厂房；发电机端部靠近检修场地。凝汽器布置在低压缸下面。汽轮发电机厂房有效利用高度约37m，长约98m，2台容量为50％的汽水分离再热器位于汽轮机低压缸的两侧，置于轻型钢结构平台上。除氧水稻安置在高于2台汽动给水泵中心线24米的标高层。给水泵的安装位置既便于出除氧水箱放水，又便于将给水泵驱动汽轮机的排汽排往凝汽器。第22页，课件共37页，创作于2023年2月3-3核电厂主要厂房设施5、控制厂房布置在整个核电厂的中心，它包括中央控制备。中央控制室内装有控制台和控制盘，继电器室内装有各种继电器和控制器；必须按抗震I类的要求进行设计。第23页，课件共37页，创作于2023年2月课堂作业1、核电厂主要厂房有哪些？2、反应堆厂房与汽轮机厂房的布置方式有哪两种？3、核电厂核心区由哪些设备构成？第24页，课件共37页，创作于2023年2月第25页，课件共37页，创作于2023年2月核电站工作流程原理图第26页，课件共37页，创作于2023年2月三回路的压水堆电厂一回路主要设备布置图第27页，课件共37页，创作于2023年2月大亚湾核电厂的循环水系统示意图第28页，课件共37页，创作于2023年2月沸水堆核电厂原理图第29页，课件共37页，创作于2