《專設安全設施》課件

1、2021/3/8,專設安全設施,1,第5章 專設安全設施,2021/3/8,專設安全設施,2,5.1 概述,2021/3/8,專設安全設施,3,5.1 概述,目的：事故工況下確保反應堆停閉，排出堆芯余熱和保持安全殼的完整性，避免在任何情況下放射性物質的失控排放，減少設備損失，保護公眾和核電廠工作人員的安全 包括：安全注入系統(tǒng)、安全殼、安全殼噴淋系統(tǒng)、安全殼隔離系統(tǒng)、安全殼消氫系統(tǒng)、輔助給水系統(tǒng)和應急電源 事故時安全措施： 向堆芯注入應急冷卻水，防止堆芯熔化； 對安全殼氣空間冷卻降壓，防止放射性物質向大氣釋放； 限制安全殼內氫氣濃集； 向蒸汽發(fā)生器應急供水,2021/3/8,專設安全設施,4,5

2、.1 概述（續(xù),設計遵循的原則： 設備高度可靠。 即使在發(fā)生安全停堆地震（從地質學和地震學考慮能產(chǎn)生的最大振動性地面運動的地震）的情況下，專設安全設施仍能發(fā)揮其應有的功能。 系統(tǒng)的多重性。 一般設置兩套或兩套以上執(zhí)行同一功能的系統(tǒng)。并且最好兩套系統(tǒng)采用不同的原理設計，這樣即使單個設備故障也不影響系統(tǒng)正常功能的發(fā)揮。 系統(tǒng)必須相互獨立。 各系統(tǒng)間原則上不希望共用其它設備或設施。重要的能動設備必須進行實體隔離，以防止同一臺設備故障殃及其它設備失效 系統(tǒng)定期檢驗。 能對系統(tǒng)及設備的性能進行試驗，使其始終保持應有的功能,2021/3/8,專設安全設施,5,5.1 概述（續(xù),設計遵循的原則（續(xù)）： 系統(tǒng)

3、必須具備可靠動力源。 在發(fā)生斷電事故時，柴油發(fā)電機應在規(guī)定時間內達到其額定功率。柴油發(fā)電機應具多重性、 獨立性和試驗其可用性的特點。 系統(tǒng)必須具有足夠的水源。 在發(fā)生失水事故后，始終都滿足使堆芯冷卻和安全殼冷卻所需的水量，蒸汽發(fā)生器的輔助給水系統(tǒng)還設有備用水源。 系統(tǒng)按設計基準事故確定的冷卻性能須滿足如下要求： 燃料包殼最高溫度保持低于1204； 最大包殼氧化程度不超過包殼總厚度的17%； 最大產(chǎn)氫量不超過包殼水化學反應產(chǎn)氫量的1%； 安全殼內壓力保持在設計壓力以下； 堆芯幾何形狀的改變限制在對堆芯進行冷卻的限度之內。 應急堆芯冷卻系統(tǒng)保持其對堆芯進行長期冷卻能力,2021/3/8,專設安全設

4、施,6,5.2 安注系統(tǒng),2021/3/8,專設安全設施,7,5.2.1 系統(tǒng)功能,安全注入系統(tǒng)又叫做應急堆芯冷卻系統(tǒng)。它的主要功能是： 當一回路系統(tǒng)破裂引起失水事故時，安全注入系統(tǒng)向堆芯注水，保證淹沒和冷卻堆芯，防止堆芯熔化，保持堆芯的完整性。 當發(fā)生主蒸汽管道破裂時，反應堆冷卻劑由于受到過度冷卻而收縮，穩(wěn)壓器水位下降，安全注入系統(tǒng)向一回路注入高濃度含硼水，重新建立穩(wěn)壓器水位，迅速停堆并防止反應堆由于過冷而重返臨界,2021/3/8,專設安全設施,8,5.2.2 系統(tǒng)描述,安全注入系統(tǒng)必須能夠根據(jù)事故引起一回路系統(tǒng)壓力下降的情況，在不同的壓力水平下介入。 安全注入系統(tǒng)通常分三個子系統(tǒng)： 高壓

5、安全注入系統(tǒng) 蓄壓箱注入系統(tǒng) 低壓安全注入系統(tǒng),2021/3/8,專設安全設施,9,2021/3/8,專設安全設施,10,高壓安注系統(tǒng) 任務：一回路發(fā)生的破口已使其(絕對)壓力下降到11. 9 MPa，或主蒸汽管道發(fā)生破裂引起一回路溫度明顯降低時，高壓安注系統(tǒng)向堆芯注入高濃硼酸水，迅速冷卻和淹沒堆芯，并抵消因溫度效應引起的正反應性增加，使反應堆維持在次臨界。 組成：高壓安注泵(3臺)、濃硼酸注人箱（1個）、硼酸再循環(huán)回路(包括硼注入緩沖箱，兩臺硼酸再循環(huán)泵）、管道及閥門。此外還包括安全殼地坑、低壓安注泵、安全殼噴淋熱交換器,系統(tǒng)描述（續(xù),2021/3/8,專設安全設施,11,高壓安注系統(tǒng)（續(xù)）

6、 工作： 直接注入階段。低壓安注泵從換料水箱吸水，高壓安注泵優(yōu)先從低壓安注泵排水管吸水，經(jīng)高壓安注泵升壓后注入一回路。當?shù)蛪喊沧⒈霉收蠒r，高壓安注泵也可從換料水箱吸水。 再循環(huán)注入階段。當換料水箱達到低水位時，低壓安注泵從安全殼地坑吸水，經(jīng)安注泵升壓后在經(jīng)高壓安注泵注入一回路。（當安全殼地坑的水需要冷卻時，安全殼地坑的水先經(jīng)過安全殼噴淋系統(tǒng)的熱交換器進行冷卻，然后再注入一回路,系統(tǒng)描述（續(xù),2021/3/8,專設安全設施,12,蓄壓箱注入系統(tǒng) 工作：失水事故情況下，當一回路壓力低于蓄壓箱的注入壓力時，蓄壓箱內氮氣壓力使逆止閥打開，蓄壓箱內含硼水迅速注入堆芯。每個蓄壓箱的水量可充滿半個堆芯。當發(fā)

7、生大破口事故時，三個子系統(tǒng)可馬上全部投入運行。 特點：可靠、迅速（無時間延遲）。該系統(tǒng)為非能動系統(tǒng)，不用安注信號啟動任何電氣設備,系統(tǒng)描述（續(xù),2021/3/8,專設安全設施,13,低壓安注系統(tǒng) 工作： 直接注入階段：從換料箱吸水，然后泵給高壓安注泵，如果泵出口壓力高于一回路壓力，則直接注入一回路。 再循環(huán)階段：從安全殼吸水再泵給高壓安注泵或一回路,系統(tǒng)描述（續(xù),2021/3/8,專設安全設施,14,5.2.3 系統(tǒng)運行,備用狀態(tài)： 電廠正常功率運行時，高壓安注系統(tǒng)除一臺高壓安注泵作為上充泵運行，一臺硼酸循環(huán)泵連續(xù)運行外，其它設備處于備用狀態(tài)，蓄壓箱與一回路之間的電動隔離閥在一回路壓力高于7.

8、0MPa后打開，下游的逆止閥由于一回路高于蓄壓箱側壓力而關閉。 啟動信號（下列任一信號可啟動安注系統(tǒng) ）： 穩(wěn)壓器低壓力（11.9MPa）； 安全殼高壓（0.14MPa）； 一臺蒸汽發(fā)生器壓力比其它兩臺的壓力低（壓差高達0.7MPa）； 兩臺蒸汽發(fā)生器蒸汽流量高，同時發(fā)生一回路平均溫度低到284； 兩臺蒸汽發(fā)生器蒸汽流量高，同時發(fā)生蒸汽低壓力（3.55 MPa）； 手動啟動,2021/3/8,專設安全設施,15,5.2.3 系統(tǒng)運行（續(xù),安注過程： 直接注入階段。當出現(xiàn)安注信號時，安注系統(tǒng)同時執(zhí)行下述動作： 啟動另一臺高壓安注泵和兩臺低壓安注泵； 打開高壓安注泵通往換料水箱的電動閥，在這兩個閥

9、達到全開位置時，關閉高壓安注泵通往容控箱的閥門； 打開硼注入罐上、下游的四個閥門； 關閉硼注入罐與硼酸循環(huán)回路間的閥門； 打開低壓安注泵與換料水箱間的閥； 打開低壓安注泵出口通往高壓安注泵的閥； 隔離化容系統(tǒng)正常上充管線和上充泵最小流量管線，但仍保持軸封水注入管線上的閥開著； 打開低壓安注泵通往換料水箱的最小流量管線上的閥； 發(fā)出打開蓄壓箱冷段注入管線上的閥的指令（實際已在開啟狀態(tài),2021/3/8,專設安全設施,16,5.2.3 系統(tǒng)運行（續(xù),安注過程（續(xù)）： 上述動作完成后即進入直接注入階段。 對于中、小破口失水事故，一回路壓力緩慢下降，低壓安注泵出口壓力低于一回路系統(tǒng)壓力時，作為高壓安注

10、的前置增壓泵運行； 一回路壓力下降到蓄壓箱注入壓力以下時，加壓氮氣將含硼水迅速注入堆芯； 當一回路壓力下降到低于低壓安注泵的出口壓力時，低壓安注泵直接將含硼水注入一回路冷管段。 換料水箱的水位隨注入過程下降，當換料水箱水位降至低2（水位為6.92m，高出箱底5.9m）且安注信號仍存在時，系統(tǒng)做向再循注入的準備，即把低壓安注泵出口通往換料水箱的最小流量管線切換到通往地坑，以避免轉入再循環(huán)注入后安全殼地坑的水污染換料水箱,2021/3/8,專設安全設施,17,2021/3/8,專設安全設施,18,5.2.3 系統(tǒng)運行（續(xù),安注過程（續(xù)）： 再循環(huán)注入階段。換料水箱水位達到低3(水位為3.12m，高

11、出箱底2.1m)且安注信號依然存在時，開始再循環(huán)注入。低壓安注泵通往安全殼地坑的隔離閥打開，至全開位置時，關閉通往換料水箱的隔離閥，這時，低壓安注泵從安全殼地坑吸水，水升壓后送往高壓安注泵入口或直接注入一回路冷管段,2021/3/8,專設安全設施,19,2021/3/8,專設安全設施,20,5.2.3 系統(tǒng)運行（續(xù),安注過程（續(xù)）停運： 安注信號出現(xiàn)5分鐘后，操縱員可以根據(jù)電廠具體情況和操作規(guī)程，在進行安注信號的手動復位后，停運或改變安注系統(tǒng)的設備的運行狀態(tài)。 在安注信號出現(xiàn)后的頭5分鐘內，手動復位被鎖定，這種“鎖定”可以保證在操縱員明確知道不需要安注投入之前不得中斷安全設施的任何功能,5.2

12、.4 安注系統(tǒng)綜述（看書,2021/3/8,專設安全設施,21,5.3 安全殼系統(tǒng),2021/3/8,專設安全設施,22,5.3.1 安全殼的功能,在發(fā)生失水事故和主蒸汽管道破裂事故時承受內壓，容納噴射出的汽水混合物，防止或減少放射性物質向環(huán)境的釋放，作為放射性物質與環(huán)境之間的第三道屏障。 對反應堆冷卻劑系統(tǒng)的放射性輻射提供生物屏蔽，并限制污染氣體的泄漏。 作為非能動安全設施，能夠在全壽期內保持其功能，承受外部事件（如飛機撞擊、龍卷風）和內部飛射物及管道甩擊的影響,2021/3/8,專設安全設施,23,按結構材料分： 有鋼結構的、鋼筋混凝土或預應力混凝土的，也有既用鋼也用鋼筋混凝土或預應力混凝

13、土的復合結構； 按性能分： 干式的和冰冷凝式的； 按幾何形狀: 有圓柱形的和圓形的,5.3.2 安全殼的形式,其余看書,2021/3/8,專設安全設施,24,5.4 安全殼噴淋系統(tǒng),2021/3/8,專設安全設施,25,在發(fā)生失水事故或導致安全殼內溫度、壓力升高的主蒸汽管道破裂事故時從安全殼頂部空間噴灑冷卻水，為安全殼氣空間降溫降壓，限制事故后安全殼內的峰值壓力，以保證安全殼的完整性， 在必要時向噴淋水中加入NaOH，以去除安全殼大氣中懸浮的碘和碘蒸汽。 冷卻安全殼地坑中的水。 大亞灣900MW機組應急堆芯冷卻系統(tǒng)中沒有配置熱交換器，在再循環(huán)安注模式下，安全殼地坑的水需冷卻時，由安全殼噴淋系統(tǒng)

14、的熱交換器冷卻后再注入堆芯，安全殼噴淋系統(tǒng)是在設計基準事故下可以排除安全殼內熱量的唯一系統(tǒng),5.4.1 系統(tǒng)功能,2021/3/8,專設安全設施,26,5.4.2 系統(tǒng)描述,2021/3/8,專設安全設施,27,5.4.2 系統(tǒng)描述,系統(tǒng)有兩個相同系列，每個系列能單獨滿足要求。 每一系列由一臺噴淋泵，一臺熱交換器、一臺噴射器、噴淋管線和閥門組成。 換料水箱和氫氧化鈉循環(huán)系統(tǒng)是共用的。 四條環(huán)形噴淋管（每個系列兩條）以安全殼中心線為中心固定在安全殼拱頂上，噴頭的定位和配置保證每一系列噴灑的冷卻水能復蓋安全殼整個空間。 噴射泵連接在噴淋泵的旁路管線上。系統(tǒng)運行時,從噴淋泵旁路經(jīng)過的噴淋水通過噴射器

15、時，將氫氧化鈉吸入并與噴淋水混合后送入噴淋泵入口，含有氫氧化鈉的噴淋液經(jīng)泵升壓后噴出。 氫氧化鈉添加回路用于去除安全殼大氣中懸浮碘和碘蒸汽,5.4.3 系統(tǒng)運行、5.5 安全殼隔離系統(tǒng)（看書,2021/3/8,專設安全設施,28,5.6 可燃氣體控制系統(tǒng),2021/3/8,專設安全設施,29,任務：用來監(jiān)測、控制安全殼氣空間的氫氣濃度，防止失水事故后安全殼內氫氣積累到超過燃燒或爆炸限值水平。 發(fā)生失水事故后，造成安全殼內氫氣積累的原因： 燃料包殼材料鋯與水發(fā)生化學反應； 冷卻劑中溶解氫的釋放； 水在堆芯內的輻射分解； 水在安全殼地坑內的輻射分解； 噴淋溶液與安全殼內材料化學反應產(chǎn)生的氫氣,5.

16、6.1 概述,2021/3/8,專設安全設施,30,為了滿足失水事故后對安全殼內可燃氣體的監(jiān)測和控制要求，壓水堆核電廠設計中采用了氫氣取樣系統(tǒng)、事故后安全殼氣體混合系統(tǒng)、氫氣復合系統(tǒng)和氫氣排放系統(tǒng)。 事故后氫氣取樣系統(tǒng) 事故后氫氣取樣系統(tǒng)，用來提供安全殼氣體樣品，通過取樣分析監(jiān)測安全殼內氫氣的濃度，確保氫復合器的及時投入。該系統(tǒng)由若干臺風機、管路和一個樣品容器組成，管路應保證可從安全殼內若干有代表性的點采集樣品。 安全殼氣體混合系統(tǒng) 該系統(tǒng)用來混合安全殼大氣，防止局部空間氫氣濃度增高，該系統(tǒng)由若干風機和配氣管路組成，管路的布置應防止出現(xiàn)氫氣濃度可能增高的滯流區(qū)，該系統(tǒng)事故后投入運行，攪拌安全殼大氣,5.6.2 系統(tǒng)描述,2021/3/8,專設安全設施,31,氫氣復合系統(tǒng)。 內部熱力氫復合器：氫復合器用來使氫氣和氧氣在受控的速率下合成水，從而去除安全殼大氣中的氫氣。 外部氫復合器系統(tǒng),5.6.2 系統(tǒng)描述,2021/3/8,專設安全設施,32,事故后氫氣排放系統(tǒng) 該系統(tǒng)用來在發(fā)生失水事故后從安全殼內排出足夠數(shù)量的氣體，使安全殼內氫濃度在假定無其它除氫設施存在的條件下保持