1、 1压水堆一回路系统及压水堆一回路系统及重要设备重要设备 2一回路系统简介一回路系统简介蒸汽发生器蒸汽发生器主循环泵主循环泵稳压器稳压器反应堆冷却剂管道和保温层反应堆冷却剂管道和保温层 32 24 4个环路个环路堆芯压力容器堆芯压力容器热腿热腿稳压器稳压器蒸汽发生器蒸汽发生器冷腿冷腿主泵主泵 4闭合环路以反应堆为中心闭合环路以反应堆为中心呈辐射状布置呈辐射状布置只有一台稳压器只有一台稳压器堆芯低于出口管嘴，利于堆芯低于出口管嘴，利于堆芯淹没和自然循环堆芯淹没和自然循环 5一回路系统主要功能一回路系统主要功能在核电厂正常功率运行时将堆内产生的热量载出，并通过蒸在核电厂正常功率运行时将堆内产生的热
2、量载出，并通过蒸汽发生器传给二回路工质，产生蒸汽，驱动汽轮发电机汽发生器传给二回路工质，产生蒸汽，驱动汽轮发电机组发电组发电. .在停堆后的第一阶段，经蒸汽发生器带走堆内的衰变热。在停堆后的第一阶段，经蒸汽发生器带走堆内的衰变热。系统的压力边界构成防止裂变产物释放到环境中的一道屏障系统的压力边界构成防止裂变产物释放到环境中的一道屏障反应堆冷却剂作为可溶化学毒物硼的载体，并起慢化剂和反反应堆冷却剂作为可溶化学毒物硼的载体，并起慢化剂和反射层作用。射层作用。系统的稳压器用来控制一回路的压力，防止堆内发生偏离泡系统的稳压器用来控制一回路的压力，防止堆内发生偏离泡核沸腾，同时对一回路系统实行超压保护。
3、核沸腾，同时对一回路系统实行超压保护。 6大亚湾核电厂一回路系统主要参数大亚湾核电厂一回路系统主要参数参看参看6868页页 表表4 41 11 1 系统额定热功率，堆芯额定热输出功率，发电系统额定热功率，堆芯额定热输出功率，发电功率的区别功率的区别2 2 工作压力？进出口温度？过冷度？设计温度？工作压力？进出口温度？过冷度？设计温度？3 3 压力损失情况：堆芯，蒸汽发生器。压力损失情况：堆芯，蒸汽发生器。 7第一类第一类 牵涉到核安全的安全系统牵涉到核安全的安全系统第二类第二类 保证反应堆和压力回路正常启动、运行和保证反应堆和压力回路正常启动、运行和 停堆的核辅助系统停堆的核辅助系统第三类第三
4、类 回收和处理放射性废物以保护和监测环境回收和处理放射性废物以保护和监测环境的系统的系统 8蒸汽发生器是压水堆核电厂一、二回路的枢纽，它将反应堆产生的热量传递给蒸汽发生器二次侧，产生蒸汽推动汽轮机作功。蒸汽发生器又是分隔一、二次侧介质的屏障，它对于核电厂的安全运行十分重要。压水堆核电厂运行经验表明，蒸汽发生器传热管断裂事故在核电厂事故中居首要地位。据报道，国外压水堆核电厂的非计划停堆次数中约有四分之一是因有关蒸汽发生器问题造成的。1992年，在205座核电厂中报告蒸汽发生器有问题的达172座。同年，美国压水堆核电厂的负荷因子由于蒸汽发生器问题(包括传热管破损和更换蒸汽发生器)而降低3.31%。
5、从1979-1994年，已有55台蒸汽发生器因传热管严重损坏而被更换，其实际使用寿命平均仅为约14年(寿命最短者仅8年)，远未达到3040年的设计寿命。美国1992年更换磨石-2堆的两台蒸汽发生器,停堆192天，耗资1.9亿美元。可见,蒸汽发生器的可靠性是比较低的，它严重地影响核电厂运行的安全性、经济性及可靠性。 9蒸汽发生器传热管面积占一回路承压边界面积的80左右，传热管壁一般为11.2mm。因而，传热管是整个一回路压力边界中最薄弱的部分。运行经验也表明，传热管是蒸汽发生器内的事故多发区域。蒸汽发生器传热管的可靠性主要取决于传热管的完好性。只要有一根蒸汽发生器传热管断裂就可能造成放射性物质的
6、泄漏及核电厂长期停闭。有些专家予言，现在核电厂的一些在役蒸汽发生器将达不到40年寿命的要求。因此,各核电国家都把改进和研究蒸汽发生器技术作为完善压水堆核电厂技术的重要环节，并制定了庞大的改进研究计划，其中包括蒸汽发生器热工水力分析、腐蚀与传热管材料的研制、蒸汽发生器结构设计的改进、无损探伤技术、传热管振动、磨损疲劳研究和二回路水质控制等。这些课题涉及多种学科。 10蒸汽发生器可按工质流动方式、传热管形状、安放形式及结构特点分类按照二回路工质在蒸汽发生器中流动方式，可分为自然循环蒸汽发生器和直流(强迫循环)蒸汽发生器；按传热管形状可分为U型管、直管、螺旋管蒸汽发生器；按设备的安放方式可分为立式和
7、卧式蒸汽发生器；按结构特点还有带预热器和不带预热器的蒸汽发生器。压水堆核电厂使用较广泛的有三种。它们是:立式U型管自然循环蒸汽发生器、卧式自然循环蒸汽发生器和立式直流蒸汽发生器，其中尤以立式U型管自然循环蒸汽发生器应用最为广泛。 11 12蒸汽发生器由下封头、蒸汽发生器由下封头、管板、管板、U U型管束、汽型管束、汽水分离装置及筒体组水分离装置及筒体组件等组成件等组成一、二回路冷却剂流程一、二回路冷却剂流程循环倍率的定义循环倍率的定义 13 14传热管对保障核电厂安全运行极为重要。为寻找高性能耐传热管对保障核电厂安全运行极为重要。为寻找高性能耐腐蚀的传热管材，作了大量工作。腐蚀的传热管材，作了
8、大量工作。6060年代后，美国采用年代后，美国采用Inconel-600Inconel-600合金，近几年改用合金，近几年改用Inconel-690Inconel-690合金。该材合金。该材料的抗腐蚀能力有显著改善。然而，大量研究实践表明，料的抗腐蚀能力有显著改善。然而，大量研究实践表明，任何材料都只有在一定的条件下才具备优良的抗腐蚀性任何材料都只有在一定的条件下才具备优良的抗腐蚀性能。传热管的损坏还与蒸汽发生器的热工水力特性和水能。传热管的损坏还与蒸汽发生器的热工水力特性和水质条件密切相关。因此，只有从蒸汽发生器的结构设计、质条件密切相关。因此，只有从蒸汽发生器的结构设计、管材、水质控制等方
9、面综合研究改进管材、水质控制等方面综合研究改进, ,才能收到预期效才能收到预期效果。此外，对于同种管材，采取适当的热处理及表面处果。此外，对于同种管材，采取适当的热处理及表面处理工艺对提高其抗腐蚀性能有重要意义。理工艺对提高其抗腐蚀性能有重要意义。 15管板是一二次侧压力边界的一部分，它用低合金高强度钢锻造而成。蒸汽发生器的管板厚度达500700mm，属超厚锻件，要求材料具有优良的塑韧性及淬透性。大型管板的管孔达近万个，而且对孔径公差、节距公差、形位公差及管孔光洁度都要求很高。因而，深钻孔成为蒸汽发生器制造的关键工艺,也是决定管板制造加工周期的重要因素。管板下方及与冷却剂接触的表面，应堆焊镍基
10、合金。管板二次侧表面附近，是发生传热管腐蚀最严重的区域之一，表面的质淤积比较严重所以,现代蒸汽发生器一般采用管板全长度涨管工艺加端部密封焊接，由此来保证管子与管板之间的密封性，消除管子与管板的间隙。管板上表面水平地装设有两根多孔的管道供连续排污用。在役检查和停堆换料时的检查：放射性跟踪法，涡流探伤监测 16下封头是蒸汽发生器中承受压差最大的部件，通常下封头是蒸汽发生器中承受压差最大的部件，通常呈半球形。呈半球形。 由于表面开有四个大孔（接管和人由于表面开有四个大孔（接管和人孔），应力状态十分复杂，通常采用冲压成型孔），应力状态十分复杂，通常采用冲压成型制造，技术难度大；也有的采用低合金钢铸造，
11、制造，技术难度大；也有的采用低合金钢铸造，工艺较简单，但须严格控制铸件质量。工艺较简单，但须严格控制铸件质量。 17管束是呈正方形排列的倒U型管。管束直段分布有若干块支撑板， 用以保持管子之间的间距。在U型管的顶部弯曲段有防振杆防止管子振动。支撑板结构的设计上，应考虑二次侧流体的通过能力，流体的流动阻力，限制流动引起的振动及管-孔间隙中的化学物质的浓缩。早期的支撑板采用圆形管孔和流水孔结构，导致在缝隙区出现局部缺液传热状态，因此产生化学物质浓缩。在电厂冷态工况下，管子和支撑板之间的间隙因二者的膨涨差而扩大，腐蚀产物沉积在间隙内。当高温时,膨胀差使间隙减小，这时管子被压凹，造成传热管凹陷及支撑板
12、破裂。新的设计普遍采用四叶梅花孔(见图)。这种开孔将支撑孔和流通孔道结合在一起，增加了管-孔之间的流速，减少了腐蚀产物和化学物质的沉积，使得该区的腐蚀状况大为改善。传热管四周用套筒包围，从而将二次侧分隔为下降通道及上升通道，形成二次侧自然循环回路。 18 19蒸汽发生器筒体组件包括上封头、上筒体、下筒体、锥形过渡段等。上封头呈椭球形，蒸汽出口管嘴中有若干文丘里管组成的限流器，用来限制主蒸汽管道破裂时的蒸汽流量，防止事故时对一次侧的过度冷却，以避免反应堆在紧急停堆后重返临界。上筒体设有给水管嘴并与给水环相连。上筒体还设有两个人孔,必要时可以进人更换干燥器。下筒体在靠近管板处设有若干检查孔，以便检
13、查该区域内的传热管表面和管板二次侧表面。必要时可用高压水冲洗管板上表面的淤渣。（超声波气泡冲洗技术） 20给水环的位置稍低于第一级汽水分离器，运行时它淹没在水面以下。给水经焊接在环管上的倒J型管分配到下降通道。给水环上倒J型管沿周边是不均匀分布的。大亚湾核电厂的蒸汽发生器给水环，80%的给水流向热侧，20%的给水流向冷侧。这种布置使蒸发器两侧的蒸发量大致相等，从而避免两侧之间发生热虹吸现象。在管束下部略高于管板处，有一块流量分配板。板上钻的管孔比传热管的直径大， 在中心处钻一大孔用于分配流量。 流量分配板与U型管束中间设置的挡块相结合，保证在平面上给水分布大致均匀并以足够大的流速冲刷管板表面。
14、 21汽水分离器是自然循环蒸汽发生器的重要部件。这不仅由汽水分离器是自然循环蒸汽发生器的重要部件。这不仅由于合格的蒸汽品质是汽轮机安全经济运行的重要条件之于合格的蒸汽品质是汽轮机安全经济运行的重要条件之一，还由于自然循环蒸汽发生器的尺寸在很大程度上取一，还由于自然循环蒸汽发生器的尺寸在很大程度上取决于汽水分离装置的结构和工作特性。决于汽水分离装置的结构和工作特性。蒸汽发生器的上部设有两级汽水分离器。汽水混合物离开蒸汽发生器的上部设有两级汽水分离器。汽水混合物离开传热管束后经上升段首先进入传热管束后经上升段首先进入旋叶式分离器旋叶式分离器，除掉大部，除掉大部分水分，然后进入第二级分离器进一步除湿
15、。分水分，然后进入第二级分离器进一步除湿。 第二级第二级分离器一般是分离器一般是人字型板式干燥器人字型板式干燥器。 22旋叶式分离器的结构如图所示。在分离筒内装有一组固定的螺旋叶片。当汽水混合物流过时，由直线运动变为螺旋线运动，由于离心力作用使汽水分离，在中心形成汽柱而在筒壁形成环状水层。水沿壁面螺旋上升至阻挡器，然后折返流经分离筒与外套筒构成的疏水通道而进入水空间。当出口管内径与汽水两相充分分层时的蒸汽柱大致相同时，能取得良好的分离效果。 23第二级汽水分离器一般采用图所示的带钩波纹板分离器。汽水混合物在波纹板间流动过程中多次改变流动方向，从而使夹带的小水滴被分离出来。波纹板上的多道挡水钩收
16、集板面水膜并捕集蒸汽流中的水滴，分离出的水汇集后沿凹槽流入疏水装置。 24预热器装置预热器装置以上介绍的立式以上介绍的立式U U型管自然循环蒸汽发生器没有设型管自然循环蒸汽发生器没有设置预热器。为了充分利用一次侧出口区的传热置预热器。为了充分利用一次侧出口区的传热面，许多厂家设计了带预热器的蒸汽发生器。面，许多厂家设计了带预热器的蒸汽发生器。即在即在 U U型管束一回路侧出口布置了一体化预热型管束一回路侧出口布置了一体化预热器。在预热器中装有横隔板，使工质横向冲刷器。在预热器中装有横隔板，使工质横向冲刷管束。部分给水由下部筒体进入预热器，在预管束。部分给水由下部筒体进入预热器，在预热区被加热至
17、接近饱和温度。热区被加热至接近饱和温度。 25蒸汽发生器的循环倍率是表征其二次侧流动状态的重要参数，它对于传热管的腐蚀、流动稳定性、传热特性及分离器工作特性等都有重要影响。一般认为，在设计状态时循环倍率应大于44.5，其主要考虑的因素如下:传热要求：循环倍率低，意味着管束出口区含汽量大，空泡份额高，因而传热差。为了保证管壁润湿，特别是防止局部区域出现缺液或干涸，一般要求管束出口处的蒸汽含量不超过20%25%，相当于循环倍率大于4流动稳定性：循环倍率低可能导致流动不稳定，使流动产生振荡，从而使传热管束的部分表面周期性地露出,这种流动振荡现象使传热能力下降，当流动振荡的幅度足够大时，就可能引起水和
18、蒸汽流量的大幅度波动。经验证明，只要使管束区的蒸汽含量保持在较低的值或由此相应地把循环倍率保持在较高的水平，就能使流动达到稳定。 26管材腐蚀：管材腐蚀：传热管腐蚀与流动状态有密切关系。在局部滞流或低流速传热管腐蚀与流动状态有密切关系。在局部滞流或低流速区，往往导致污垢沉积或浓缩。从防止腐蚀的要求出发，应适当提区，往往导致污垢沉积或浓缩。从防止腐蚀的要求出发，应适当提高循环倍率，以便在管板上表面及管束弯管区提高冲刷流速，降低高循环倍率，以便在管板上表面及管束弯管区提高冲刷流速，降低含汽量将改善这些区域的热工水力特性。含汽量将改善这些区域的热工水力特性。自然循环蒸汽发生器优缺点：自然循环蒸汽发生
19、器优缺点：优点优点：蓄水容积大，具有缓冲作用，对给水及蒸汽的控制要：蓄水容积大，具有缓冲作用，对给水及蒸汽的控制要求不高，可以通过排污量调节炉水水质，传热管材料工作较求不高，可以通过排污量调节炉水水质，传热管材料工作较可靠。可靠。缺点缺点：需要汽水分离装置，使蒸汽发生器结构复杂，只能产：需要汽水分离装置，使蒸汽发生器结构复杂，只能产生饱和蒸汽，循环热效率较低，而且对去湿装置的要求较高。生饱和蒸汽，循环热效率较低，而且对去湿装置的要求较高。 27直流式蒸汽发生器优缺点直流式蒸汽发生器优缺点优点：优点：不需要汽水分离器，体积较小；可以获得温度较高不需要汽水分离器，体积较小；可以获得温度较高的微过热
20、蒸汽得以提高电站热效率；变功率运行时用的微过热蒸汽得以提高电站热效率；变功率运行时用改变水位的方式可使蒸汽压力基本保持不变。改变水位的方式可使蒸汽压力基本保持不变。缺点：缺点：过热段蒸汽侧的传热系数小，要求较多的换热面积，过热段蒸汽侧的传热系数小，要求较多的换热面积，使贵重金属的管材的需要量增多，对二回路水质要求使贵重金属的管材的需要量增多，对二回路水质要求十分严格，制造工艺上的技术问题有待解决。十分严格，制造工艺上的技术问题有待解决。 28直流蒸汽发生器有管外直流和管内直流蒸汽发生器有管外直流和管内直流两类。管内直流指二次侧工质直流两类。管内直流指二次侧工质在传热管内流动，这种型式多用于在传
21、热管内流动，这种型式多用于核动力舰船。在压水堆核电厂中均核动力舰船。在压水堆核电厂中均采用管外直流蒸汽发生器，即二次采用管外直流蒸汽发生器，即二次侧工质在传热管之间流动。一次侧侧工质在传热管之间流动。一次侧冷却剂由上封头入口进入，流经传冷却剂由上封头入口进入，流经传热管后由下封头出口流出。二次侧热管后由下封头出口流出。二次侧给水通过环形给水管进入传热管束，给水通过环形给水管进入传热管束，相继被预热、沸腾，最后成为过热相继被预热、沸腾，最后成为过热蒸汽。这种直管型蒸汽发生器必须蒸汽。这种直管型蒸汽发生器必须解决的一个问题是管束与筒体热膨解决的一个问题是管束与筒体热膨胀差的补偿。胀差的补偿。 29
22、 30反应堆冷却剂泵又叫做主泵，它的作用是为反应堆冷却剂提供驱动压头，保证足够的强迫循环流量通过堆芯，把反应堆产生的热量送至蒸汽发生器,产生推动汽轮机做功的蒸汽反应堆冷却剂泵是压水堆核电厂的最关键设备之一，对它的基本要求是：能够长期在无人维护情况下安全可靠的工作冷却剂的泄漏要尽可能的少转动部件应有足够大的转动惯量过流部件表面材料要求耐高温含硼酸水的腐蚀便于维修 31屏蔽泵屏蔽泵轴密封泵轴密封泵 32没有放射性介质外漏的可没有放射性介质外漏的可能。全密封泵长期在核动能。全密封泵长期在核动力舰艇上使用，其密封性力舰艇上使用，其密封性能好，运行安全可靠。但能好，运行安全可靠。但由于它效率低（比轴封泵
23、由于它效率低（比轴封泵低低10%20%10%20%），屏蔽电动），屏蔽电动机造价昂贵，容量小，不机造价昂贵，容量小，不宜安装飞轮，因而转动惯宜安装飞轮，因而转动惯量小，维修不便等原因，量小，维修不便等原因，在核电厂中已普遍被轴封在核电厂中已普遍被轴封泵取代。但在核动力舰艇，泵取代。但在核动力舰艇，钠冷快堆以及一些实验研钠冷快堆以及一些实验研究堆等场合下，全密封泵究堆等场合下，全密封泵仍发挥着重要作用。仍发挥着重要作用。 33随着对核电厂安全性和经济性要求的提高，特别是为适应大容量机组的要求，轴封泵的技术得到迅速发展并已经成熟，它有下列优点：采用常规的鼠笼式感应电机，成本降低，效率提高，比屏蔽泵
24、效率高10%20%电机部分可以装一只很重的飞轮，提高了泵的惰转性能，从而提高了全厂断电事故时反应堆的安全性。轴密封技术同样可以严格控制泄漏量维修方便，轴密封结构的更换仅需10个小时左右 34现代压水堆核电厂采用最广泛的是立式、单级轴密封泵。右图为轴封式反应堆冷却剂泵的总体图。从底部到顶部，它由水力机械部分、轴封组件和电机三部分组成。采用立式放置便于布置，减小反应堆厂房径向尺寸。 35水力机械部分包括泵的入口和出口接管、泵壳、法兰、叶水力机械部分包括泵的入口和出口接管、泵壳、法兰、叶轮、扩压段、泵轴、径向轴承及热屏组件。其基本功能轮、扩压段、泵轴、径向轴承及热屏组件。其基本功能是将泵轴的机械能传
25、递给流体并变为流体的静压能。是将泵轴的机械能传递给流体并变为流体的静压能。 36泵的外壳包容并支撑着泵的水力部件，是反应堆冷却剂系泵的外壳包容并支撑着泵的水力部件，是反应堆冷却剂系统压力边界的一部分。泵壳是一个外形呈准球状的不锈统压力边界的一部分。泵壳是一个外形呈准球状的不锈钢铸件，其出入口接管焊接在一回路系统管道上。冷却钢铸件，其出入口接管焊接在一回路系统管道上。冷却剂从剂从泵壳底部沿叶轮泵壳底部沿叶轮轴线流入，向上经轴线流入，向上经导流管导流管进入进入叶轮叶轮。通过叶轮后的冷却剂经通过叶轮后的冷却剂经扩散器扩散器后通过与叶轮成切线方向后通过与叶轮成切线方向的的出口接管出口接管排出。排出。
26、37叶轮由不锈钢铸成，有七个叶片，叶轮是泵的核心部件。叶轮由不锈钢铸成，有七个叶片，叶轮是泵的核心部件。靠叶轮的旋转使流体获取能量。靠叶轮的旋转使流体获取能量。吸入导流管是一个不锈钢圆筒，用螺栓固定在泵壳的内侧。吸入导流管是一个不锈钢圆筒，用螺栓固定在泵壳的内侧。它把吸入流体引进叶轮中心。它把吸入流体引进叶轮中心。扩压器由不锈钢铸造而成，它有扩压器由不锈钢铸造而成，它有1212个导叶，位于叶轮外侧。个导叶，位于叶轮外侧。扩压器的作用是降低在扩压叶片之间的延伸流道中的流体扩压器的作用是降低在扩压叶片之间的延伸流道中的流体流速。把流体的速度头转换成静压头。扩压器末端与泵壳流速。把流体的速度头转换成
27、静压头。扩压器末端与泵壳焊在一起。焊在一起。 38泵轴承为泵轴提供径向支撑和对中。它由斯太立合金堆泵轴承为泵轴提供径向支撑和对中。它由斯太立合金堆焊的不锈钢轴颈和石墨环构成的套筒组成，用水润滑和焊的不锈钢轴颈和石墨环构成的套筒组成，用水润滑和冷却。使通过轴承的水保持低温是重要的，因为高温会冷却。使通过轴承的水保持低温是重要的，因为高温会破坏石墨环并使轴承损坏。所用的轴承冷却水是化容系破坏石墨环并使轴承损坏。所用的轴承冷却水是化容系统的轴封注入水的一部分。统的轴封注入水的一部分。 39在叶轮与泵径向轴承之间装有热屏。它的作用是阻止泵壳内高温的反应堆冷却剂向泵上方的泵径向轴承和密封组件的传热，使泵
28、径向轴承免受高温。热屏组件主要由两部分组成：一是安装在导叶内侧的隔热套（又称防护套筒），二是安装在叶轮与泵径向轴承之间的由盘管组成的扁平状热交换器。隔热套阻止反应堆冷却剂向上方的泵径向轴承的传热，而热交换器用来冷却可能沿轴向上的反应堆冷却剂流，从而保护径向轴承和轴封组件。在轴封水断流的情况下，它还能冷却向上流动的冷却剂，以确保轴承的冷却和润滑。热屏热交换器盘管内循环着设备冷却水，供水温度35。 40驱动反应堆冷却剂泵的电动机是立式、鼠笼、单速三相感驱动反应堆冷却剂泵的电动机是立式、鼠笼、单速三相感应式，由空气冷却，而空气由两台热交换器用设备冷却应式，由空气冷却，而空气由两台热交换器用设备冷却水
29、冷却。水冷却。 41支撑电动机的有两个径向轴承和一个止推轴承。位于电动机转子下端的径向轴承采用碳钢上挂巴式合金的设计，它浸在下油池中，在油池中装有一个有设备冷却水通过的油冷却器。电动机转子上部的是径向轴承和适于上下止推的双向金斯泊里型止推轴承的组合体，他们放在上油池中，在泵工作时轴承是自润滑的。在止推轴盘上铣了一些槽道，靠止推轴盘旋转的离心作用将油循环到外部油冷却器，由设备冷却水进行冷却。有一台小型高压油泵，在反应堆冷却剂泵启动或停转前将轴瓦提升而离开止推轴盘。泵运转时，推力由上止推轴承轴瓦承载，这个载荷来自反应堆冷却剂系统的压力和泵的动态力，它抵消转子的重力后尚有余；泵静止时，下止推轴承轴瓦
30、承受转子重力。 42在发生反应堆冷却剂泵断电情况下，停堆后短时间内必须在发生反应堆冷却剂泵断电情况下，停堆后短时间内必须保持足够的流量通过堆芯。一个飞轮用键固定在电动机保持足够的流量通过堆芯。一个飞轮用键固定在电动机轴的顶端，以增加反应堆冷却剂泵机组的转动惯量，从轴的顶端，以增加反应堆冷却剂泵机组的转动惯量，从而延长泵的惰转时间，飞轮提供的惯性流量不仅在断电而延长泵的惰转时间，飞轮提供的惯性流量不仅在断电后短时间内提供了足够排热能力，还有利于建立后续的后短时间内提供了足够排热能力，还有利于建立后续的自然循环。自然循环。飞轮是关系到反应堆安全的重要部件。它的破坏将带来严飞轮是关系到反应堆安全的重
31、要部件。它的破坏将带来严重后果重后果, ,因此飞轮采用优质锻钢制作因此飞轮采用优质锻钢制作, ,并经过并经过100100超声超声波探伤检查。波探伤检查。 43电动机定子绕组是由空气冷却的。电动机转子两端均带有电动机定子绕组是由空气冷却的。电动机转子两端均带有风叶，电动机旋转时，风叶强迫空气流动，为增加冷却风叶，电动机旋转时，风叶强迫空气流动，为增加冷却能力设置了空气冷却器。空气冷却器冷却管内有设备冷能力设置了空气冷却器。空气冷却器冷却管内有设备冷却水通过。从安全壳吸入的空气经该空气冷却器降温后却水通过。从安全壳吸入的空气经该空气冷却器降温后流入电动机机架中的冷却槽冷却定子绕组，然后排入安流入电
32、动机机架中的冷却槽冷却定子绕组，然后排入安全壳大气中。全壳大气中。 44在泵轴末端附近设置轴封组件，它的作用是保证在电厂正常运行期间从反应堆冷却剂系统沿主泵泵轴向安全壳气空间的反应堆冷却剂泄漏量基本为零。轴封组件的三级密封自下而上依次称为1号、二号、三号密封,其中头两道是全设计压力的轴封,而第三道密封只是一个泄漏水导流轴封,即将第二道密封的泄漏水导流至收集点。密封是指避免反应堆冷却剂系统的水泄漏至安全壳气空间。轴封组件通过法兰装到轴上，与泵轴同心放置。这些轴封装在一密封外罩内，而外罩由螺栓固定在主法兰上。 451 1号密封位于泵轴承上方，它是密封组件中最重要的部件，号密封位于泵轴承上方，它是密
33、封组件中最重要的部件，又称主密封。它是一种密封表面彼此不接触的依靠液膜又称主密封。它是一种密封表面彼此不接触的依靠液膜悬浮的流体动力密封。液膜是由通过此级密封上下游间悬浮的流体动力密封。液膜是由通过此级密封上下游间的压降建立的，因而存在可控泄漏。它的主要部件是一的压降建立的，因而存在可控泄漏。它的主要部件是一个随轴一起转动的动环和不转动的静环，动环和静环都个随轴一起转动的动环和不转动的静环，动环和静环都是不锈钢圆环是不锈钢圆环, ,表面涂氧化铝，动环和静环的两个断面表面涂氧化铝，动环和静环的两个断面之间有一层薄水膜相隔，因而不会直接接触产生磨损。之间有一层薄水膜相隔，因而不会直接接触产生磨损。
34、在运行中如果两个表面接触，密封就会被破坏，并将发在运行中如果两个表面接触，密封就会被破坏，并将发生过量泄漏。生过量泄漏。1 1号密封的压降约为号密封的压降约为15.4MPa15.4MPa，对应的泄漏，对应的泄漏量为量为0.7m0.7m3 3/h/h 46在正常运行时，来自化容系统的高在正常运行时，来自化容系统的高 压洁净密封注入水从泵径向轴承与压洁净密封注入水从泵径向轴承与1 1号密封之间以号密封之间以1.8m1.8m3 3/h/h流量注入，流量注入，其中其中1.1m1.1m3 3/h/h经热屏热交换器向下，经热屏热交换器向下，它阻止高温冷却剂向上进入泵径向它阻止高温冷却剂向上进入泵径向轴承和
35、轴封区，此股水流最终汇入轴承和轴封区，此股水流最终汇入泵腔室。其余泵腔室。其余0.7m0.7m3/3/h h的的 注射流通注射流通过过1 1号密封，一部分流向号密封，一部分流向2 2号密封，号密封，其余流回化容系统。其余流回化容系统。 472 2号密封的主要作用是阻挡号密封的主要作用是阻挡1 1号密封的泄漏，它作为号密封的泄漏，它作为1 1号密封号密封损坏时的备用密封，在损坏时的备用密封，在1 1号密封失效时，承受全部运行号密封失效时，承受全部运行压力，维持一段时间（压力，维持一段时间（3030分钟）以便停运反应堆冷却剂分钟）以便停运反应堆冷却剂泵。泵。 482 2号密封是一种具有摩擦面的密号
36、密封是一种具有摩擦面的密封。动环密封面材料为碳化铬，封。动环密封面材料为碳化铬，静环密封面材料为石墨。这些静环密封面材料为石墨。这些密封面材料叫做摩擦副，可以密封面材料叫做摩擦副，可以更换。如图所示，更换。如图所示，2 2号密封的润号密封的润滑由滑由1 1号密封泄漏量的一小部分号密封泄漏量的一小部分来保证。很小的流量流过来保证。很小的流量流过2 2号密号密封，流过封，流过2 2号密封的密封水通过号密封的密封水通过2 2号密封引漏接管收集到反应堆号密封引漏接管收集到反应堆冷却剂疏水箱内。正常工况下，冷却剂疏水箱内。正常工况下，2 2号密封前的压力为号密封前的压力为0.45MPa0.45MPa，2
37、 2号密封前后压差为号密封前后压差为0.35MPa0.35MPa，通，通过过2 2号密封的泄漏量为号密封的泄漏量为7.6L/h7.6L/h，这与这与1 1号密封的泄漏量相比是很号密封的泄漏量相比是很小的。小的。 493 3号密封是一个具有摩擦面的双侧型密封，它的作用是将号密封是一个具有摩擦面的双侧型密封，它的作用是将2 2号密封的泄漏引导到排气疏水系统，从而避免泄漏水进号密封的泄漏引导到排气疏水系统，从而避免泄漏水进入安全壳。同时，入安全壳。同时，3 3号密封还要防止含硼水流产生硼结号密封还要防止含硼水流产生硼结晶，保证对密封面材料的润滑和冷却。晶，保证对密封面材料的润滑和冷却。3 3号密封不
38、是按号密封不是按承受全部系统压力设计的，承受全部系统压力设计的，3 3号密封由一根立管提供的静压头，立管内水柱高出号密封由一根立管提供的静压头，立管内水柱高出3 3号密号密封封2m2m，从而使，从而使2 2号密封建立并保持了号密封建立并保持了0.02MPa0.02MPa，的背压。，的背压。立管水位起对立管水位起对2 2号密封的监测作用。若号密封的监测作用。若2 2号密封损坏，水号密封损坏，水位上升；若位上升；若3 3号密封损坏，立管水位下降。号密封损坏，立管水位下降。 50安置在泵轴上三级串联的轴封将反应堆冷却剂向安全壳气空间的泄漏安置在泵轴上三级串联的轴封将反应堆冷却剂向安全壳气空间的泄漏减
39、到最小。从化学和容积控制系统引来的高压纯净轴封水在泵下部径减到最小。从化学和容积控制系统引来的高压纯净轴封水在泵下部径向轴承和向轴承和1 1号密封之间注入号密封之间注入. . 轴封水引入后分为两路。一路向下轴封水引入后分为两路。一路向下, ,冷却冷却泵径向轴承泵径向轴承, ,并阻止下部高温流体可能沿泵轴向上的泄漏并阻止下部高温流体可能沿泵轴向上的泄漏, ,此部分轴封此部分轴封水最终进入泵腔。另一路向上水最终进入泵腔。另一路向上, ,进入到密封段，经过进入到密封段，经过1 1号密封的泄漏流号密封的泄漏流引导到化容系统的容积控制箱；经引导到化容系统的容积控制箱；经2 2号密封的泄漏流汇集到蓄水立管
40、，号密封的泄漏流汇集到蓄水立管，为为3 3号密封提供恒定的静压，过量的泄漏经立管溢流后和号密封提供恒定的静压，过量的泄漏经立管溢流后和3 3号密封的泄号密封的泄漏一起引导到排气疏水系统的反应堆冷却剂疏水箱。漏一起引导到排气疏水系统的反应堆冷却剂疏水箱。 51稳压器的功能稳压器的功能 稳压器的基本功能是建立并维持一回路系统的压力，避免冷稳压器的基本功能是建立并维持一回路系统的压力，避免冷却剂在反应堆内发生容积沸腾。却剂在反应堆内发生容积沸腾。稳压器在电厂稳压器在电厂稳态运行稳态运行时，将一回路压力维持在恒定压力下；时，将一回路压力维持在恒定压力下；在一回路系统瞬态时，将压力变化限制在允许值内；在
41、一回路系统瞬态时，将压力变化限制在允许值内；在在事故事故时，防止一回路系统超压，维护一回路的完整性。此时，防止一回路系统超压，维护一回路的完整性。此外，稳压器作为一回路系统的缓冲容器，吸收一回路系统外，稳压器作为一回路系统的缓冲容器，吸收一回路系统水容积的迅速变化。水容积的迅速变化。 52稳压器的辅助功能稳压器的辅助功能 启堆启堆按照主冷却剂系统升温升压的要求，稳压器提供部分热源，并按照主冷却剂系统升温升压的要求，稳压器提供部分热源，并控制系统压力按照预定的程序提高到额定的工作压力控制系统压力按照预定的程序提高到额定的工作压力 停堆停堆按照主冷却剂系统降温降压的要求，控制主系统压力按预定的按照
42、主冷却剂系统降温降压的要求，控制主系统压力按预定的程序降低至环境压力程序降低至环境压力除气除气可作为一回路系统的热力除氧器，去除系统中的裂变气体及其可作为一回路系统的热力除氧器，去除系统中的裂变气体及其他有害气体。他有害气体。 53现代压水堆核电厂普遍采用如现代压水堆核电厂普遍采用如图图所示的电加热式稳所示的电加热式稳压器。这种稳压器是一个立式圆柱形高压容器。其压器。这种稳压器是一个立式圆柱形高压容器。其典型的几何参数为高典型的几何参数为高13m13m，直径，直径2.5m2.5m，上下端为半，上下端为半球型封头，总容积约球型封头，总容积约40m40m3 3。净重约。净重约80t80t。立式安装
43、在下部裙座上。在稳压器的底封头上安装立式安装在下部裙座上。在稳压器的底封头上安装有电加热器。加热器通过底封头插入，立式放置。有电加热器。加热器通过底封头插入，立式放置。波动管接在底封头的最低点，其正上方设有挡板式波动管接在底封头的最低点，其正上方设有挡板式滤网，使水波动进、出稳压器并防止杂物进入反应滤网，使水波动进、出稳压器并防止杂物进入反应堆冷却剂系统其它地方。堆冷却剂系统其它地方。在顶封头上装有喷淋管线和安全阀接管。喷淋水通在顶封头上装有喷淋管线和安全阀接管。喷淋水通过位于稳压器内顶部喷淋管末端的喷头喷入汽空间。过位于稳压器内顶部喷淋管末端的喷头喷入汽空间。喷淋管线与两个环路的冷管段连接。
44、为了减小波动喷淋管线与两个环路的冷管段连接。为了减小波动管和喷淋管线与稳压器本体关连处水温差别造成的管和喷淋管线与稳压器本体关连处水温差别造成的热应力，在接管处设有热套管结构热应力，在接管处设有热套管结构 54喷淋管线喷淋管线 与回路的两个冷腿连接与回路的两个冷腿连接卸压管线卸压管线 卸亚箱卸亚箱安全阀接管安全阀接管 先导式安全阀先导式安全阀人孔人孔 同同SGSG人孔结构人孔结构稳压器上封头部结构稳压器上封头部结构稳压器下封头结构稳压器下封头结构波动管线波动管线 底封头底中心位置，稳压器底最低点，连接热腿底封头底中心位置，稳压器底最低点，连接热腿电加热器电加热器 直立安装，两块水平支承直立安装
45、，两块水平支承 55电加热器采用直管护套型电加热元件。加热元件的护套管上电加热器采用直管护套型电加热元件。加热元件的护套管上端用塞焊密封，下端用连接管座密封。镍铬合金电热丝作为端用塞焊密封，下端用连接管座密封。镍铬合金电热丝作为加热元件放在不锈钢护套管中心，周围用压紧的氧化镁与套加热元件放在不锈钢护套管中心，周围用压紧的氧化镁与套管绝缘。管绝缘。加热元件共加热元件共6060根，总加热功率根，总加热功率1400KW1400KW，分成，分成6 6组。其中组。其中3 3、4 4组为比例组，每组功率组为比例组，每组功率216KW216KW，以可调方式运行；其余，以可调方式运行；其余4 4组为组为固定组
46、，以通断方式运行，其中固定组，以通断方式运行，其中1 1、2 2组每组功率组每组功率216KW216KW；5 5、6 6组每组功率为组每组功率为288KW288KW。加热器的最小设计寿命为有效工作加热器的最小设计寿命为有效工作2 2万小时，每个加热元件万小时，每个加热元件可以单独更换可以单独更换 稳压器电加热器稳压器电加热器 56稳压器卸压箱接受安全阀排放的蒸稳压器卸压箱接受安全阀排放的蒸汽，使之冷凝和降温，以保证一回汽，使之冷凝和降温，以保证一回路压力边界完整性。路压力边界完整性。 正常运行时，卸压箱的正常运行时，卸压箱的2/32/3容积充水，容积充水，水面上用氮气复盖，水温维持在水面上用氮
47、气复盖，水温维持在40oC40oC。卸压箱按能接受卸压箱按能接受110%110%稳压器蒸汽容稳压器蒸汽容积的蒸汽设计（相当于积的蒸汽设计（相当于1700kg1700kg蒸蒸汽）；但它不能连续接受稳压器的汽）；但它不能连续接受稳压器的蒸汽排放。超量的蒸汽排放将导致蒸汽排放。超量的蒸汽排放将导致卸压箱内压力上升，压力达到一定卸压箱内压力上升，压力达到一定值时，卸压箱顶部的防爆膜破裂，值时，卸压箱顶部的防爆膜破裂，蒸汽排放到安全壳内蒸汽排放到安全壳内 稳压器卸压箱稳压器卸压箱 57当出现压力的正波动时：当出现压力的正波动时：喷淋系统喷淋系统当出现压力的负波动时：当出现压力的负波动时：闪蒸，电加热器闪
48、蒸，电加热器 58底座底座径向支承径向支承 59三哩岛事故前稳压器卸压管线的设计。稳压器汽空间连有两种卸压管线：1 一种是3条安全阀卸压管线，每条管线上有一只弹簧压力式安全阀，当稳压器压力达到各安全阀开启定值时，进行事故排放；2 另一种卸压管线上装有动力操作的卸压阀和电动隔离阀.卸压阀的开启压力低于安全阀的开启压力，当压力升至卸压阀开启压力时，卸压阀开启，压力下降至一定值时，卸压阀回座，停止排放 ；当发生卸压阀不能回座故障时，操纵员可以在主控制室根据卸压阀开关状态指示人为关闭与之相串联的电动隔离阀，以防止出现卸压阀不能回座造成的泄漏事故。 三哩岛事故中，一回路升压导致卸压阀开启，卸压阀回座失效
49、造成小破口事故。卸压阀缺乏位置指示和 操纵员没及时发现卸压阀开启状态指示灯造成了持续的泄漏。这些都暴露了超压保护装置在设计上的缺点 60热管段，冷管段，过渡管段，波动管，喷淋管，稳压器安热管段，冷管段，过渡管段，波动管，喷淋管，稳压器安全阀接管，与辅助系统的接管。全阀接管，与辅助系统的接管。 管道全部采用奥氏体不锈钢制造以满足耐腐蚀和工作环管道全部采用奥氏体不锈钢制造以满足耐腐蚀和工作环境条件的要求。境条件的要求。在高温下运行的所有冷却剂系统阀门、管道和设备都有保在高温下运行的所有冷却剂系统阀门、管道和设备都有保温层。温层。 压力容器的保温层压力容器的保温层 冷却剂管道保温层冷却剂管道保温层 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87
