壓水堆核電廠基本原理課件

1、Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院壓水堆核電廠基本原理秋穗正西安交通大學(xué)西安交通大學(xué)Telel:029-826656071315241031813152410318Email: Email: Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院利用核能生產(chǎn)電能的電廠稱為核電廠。壓水堆核電廠主要由壓水反應(yīng)堆、反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱一回路）、蒸

2、汽和動(dòng)力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（又稱二回路）、循環(huán)水系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)和輸配電系統(tǒng)及其輔助系統(tǒng)組成。Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院Nuclear Thermohydraulic

3、 Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核心區(qū)：核心區(qū)

4、：主要由核島和常規(guī)島組成，包括反應(yīng)堆廠房，輔助廠房，燃料貯存主要由核島和常規(guī)島組成，包括反應(yīng)堆廠房，輔助廠房，燃料貯存廠房，主控制室，應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)廠房，汽輪發(fā)電機(jī)廠房等。廠房，主控制室，應(yīng)急柴油發(fā)電機(jī)廠房，汽輪發(fā)電機(jī)廠房等。三廢區(qū)：三廢區(qū)：主要由廢液貯存、處理廠房，固化廠房，弱放廢物庫(kù)，固體廢物貯主要由廢液貯存、處理廠房，固化廠房，弱放廢物庫(kù)，固體廢物貯存庫(kù)，特種洗衣房和特種汽車庫(kù)等組成。存庫(kù)，特種洗衣房和特種汽車庫(kù)等組成。供排水區(qū)：供排水區(qū)：主要有循環(huán)水泵房，輸水隧洞，排水渠道，淡水凈化處理車間，主要有循環(huán)水泵房，輸水隧洞，排水渠道，淡水凈化處理車間，消防站，高壓消防泵房，排水泵房等組成。

5、消防站，高壓消防泵房，排水泵房等組成。動(dòng)力供應(yīng)區(qū)：動(dòng)力供應(yīng)區(qū)：主要由冷凍機(jī)站，壓縮空氣及液氮貯存氣化站，輔助鍋爐房等主要由冷凍機(jī)站，壓縮空氣及液氮貯存氣化站，輔助鍋爐房等組成。組成。檢修及倉(cāng)庫(kù)區(qū)：檢修及倉(cāng)庫(kù)區(qū)：包括檢修車間，材料倉(cāng)庫(kù)，設(shè)備綜合倉(cāng)庫(kù)及危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)等。包括檢修車間，材料倉(cāng)庫(kù)，設(shè)備綜合倉(cāng)庫(kù)及危險(xiǎn)品倉(cāng)庫(kù)等。廠前區(qū)：廠前區(qū)：為電廠行政辦公大樓及汽車、消防、保安及生活服務(wù)設(shè)施。為電廠行政辦公大樓及汽車、消防、保安及生活服務(wù)設(shè)施。Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院安全一級(jí)

6、安全一級(jí)安全一級(jí)主要包括組成反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)承壓邊界的所有部件。安全一級(jí)主要包括組成反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)承壓邊界的所有部件。安全二級(jí)安全二級(jí)主要指反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)承壓邊界內(nèi)不屬于安全一級(jí)的各種部件，以及為執(zhí)行所有事故工況下停堆、主要指反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)承壓邊界內(nèi)不屬于安全一級(jí)的各種部件，以及為執(zhí)行所有事故工況下停堆、維持堆芯冷卻劑總量和排出堆芯熱量及限制放射性物質(zhì)向外釋放的各種部件。維持堆芯冷卻劑總量和排出堆芯熱量及限制放射性物質(zhì)向外釋放的各種部件。安全三級(jí)安全三級(jí)主要指下述一些輔助系統(tǒng)的設(shè)備：為控制反應(yīng)性提供硼酸的系統(tǒng)，輔助給水系統(tǒng)；設(shè)備冷卻水系統(tǒng)主要指下述一些輔助系統(tǒng)的設(shè)備：為控制反應(yīng)性提供硼酸

7、的系統(tǒng)，輔助給水系統(tǒng)；設(shè)備冷卻水系統(tǒng)安全四級(jí)安全四級(jí)核島中不屬于安全一、二、三級(jí)的設(shè)備為非核安全等級(jí)。核島中不屬于安全一、二、三級(jí)的設(shè)備為非核安全等級(jí)。Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院堆芯設(shè)計(jì)滿足的一般要求：堆芯設(shè)計(jì)滿足的一般要求：1 1 堆芯功率分布盡量均勻，以便堆芯有最大的功率輸出堆芯功率分布盡量均勻，以便堆芯有最大的功率輸出2 2 盡量減少堆芯內(nèi)不必要的中子吸收材料，提高中子經(jīng)濟(jì)性盡量減少堆芯內(nèi)不必要的中子吸收材料，提高中子經(jīng)濟(jì)性3 3 要有最佳的冷卻劑流量分配和

8、最小的流動(dòng)阻力要有最佳的冷卻劑流量分配和最小的流動(dòng)阻力4 4 有較長(zhǎng)的堆芯壽命，適當(dāng)?shù)臏p少換料操作次數(shù)有較長(zhǎng)的堆芯壽命，適當(dāng)?shù)臏p少換料操作次數(shù)5 5 堆芯結(jié)構(gòu)緊湊，換料要簡(jiǎn)易方便。堆芯結(jié)構(gòu)緊湊，換料要簡(jiǎn)易方便。Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院Nuclear Thermohydraulic Research Grou

9、p秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核燃料組件核燃料組件棒束控制棒組件棒束控制棒組件可燃毒物組件可燃毒物組件中子源組件中子源組件阻力塞組件阻力塞組件采用無(wú)盒、帶指形控制組件的棒束型燃料組件。采用無(wú)盒、帶指形控制組件的棒束型燃料組件。主要

10、結(jié)構(gòu)：燃料棒骨架主要結(jié)構(gòu)：燃料棒骨架骨架：上下管座，骨架：上下管座，8 8層定位格架，導(dǎo)向管層定位格架，導(dǎo)向管采用采用171717=289=264+24+1 17=289=264+24+1 正方形排列。正方形排列。Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成選材原則：限制燃料和包殼選材原則：限制燃料和包殼 的使

11、用溫度的使用溫度包殼的作用以及選材特點(diǎn)包殼的作用以及選材特點(diǎn)機(jī)械強(qiáng)度機(jī)械強(qiáng)度第一道屏障第一道屏障 燃料芯塊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)燃料芯塊結(jié)構(gòu)特點(diǎn)鋯氫反應(yīng)鋯氫反應(yīng)集氣空腔盒充填氣體作用：集氣空腔盒充填氣體作用：軸向空腔和徑向間隙作用，軸向空腔和徑向間隙作用，預(yù)沖壓氦氣技術(shù)作用預(yù)沖壓氦氣技術(shù)作用Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院結(jié)構(gòu)尺寸：圓柱體形何謂“環(huán)脊” 現(xiàn)象為何采用碟形加倒角的結(jié)構(gòu)形式如何防止輻照腫脹的破壞：1碟形加倒角 2制孔劑芯塊密度的選擇Nuclear Thermohydrau

12、lic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院材料： 鋯4 合金燃料元件包殼壁厚的選擇結(jié)構(gòu)強(qiáng)度化學(xué)，腐蝕一定的安全裕度Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院定位格架定位格架控制棒導(dǎo)管控制棒導(dǎo)管中子通量測(cè)量導(dǎo)管中子通量測(cè)量導(dǎo)管上管座上管座下管座下管座Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院8

13、 8 層定位格架的作用層定位格架的作用材料及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)材料及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)混流翼混流翼Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院結(jié)構(gòu)組成：結(jié)構(gòu)組成：2424根吸收劑棒星形架根吸收劑棒星形架組件數(shù)目保證：組件數(shù)目保證： 卡棒準(zhǔn)則，功率卡棒準(zhǔn)則，功率分布，彈棒事故分布，彈棒事故 Nuclear Thermohydraulic Resea

14、rch Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：轂環(huán)，翼片，指形連接柄結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：轂環(huán)，翼片，指形連接柄Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 黑棒黑棒 灰棒灰棒 材料材料 銀銦鎘銀銦鎘 不銹鋼不銹鋼 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)： 二者相似二者相似黑棒束控制組件：黑棒束控制組件：2424根黑棒根黑棒灰棒束控制組件：灰棒束控制組件：8 8根黑棒根黑棒1616根灰棒根灰棒Nuclear Thermohydraulic Research

15、 Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院可燃毒物組件，初級(jí)中子源組件，次級(jí)中子源可燃毒物組件，初級(jí)中子源組件，次級(jí)中子源組件，阻力塞組件組件，阻力塞組件結(jié)構(gòu)上的共同點(diǎn)：結(jié)構(gòu)上的共同點(diǎn)：支承結(jié)構(gòu)：一個(gè)壓緊組件形成的支承結(jié)構(gòu)支承結(jié)構(gòu)：一個(gè)壓緊組件形成的支承結(jié)構(gòu) 24 24 根棒束根棒束Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院作用：作用：用于第一燃料循環(huán)，降低硼濃度，半尺用于第一燃料循環(huán)，降低硼濃度，半尺慢化劑的慢化劑的負(fù)溫度系數(shù)

16、負(fù)溫度系數(shù)可燃毒物材料：可燃毒物材料：硼玻璃管（硼玻璃管（B B2 2O O3 3+SiO+SiO2 2）初裝料：初裝料：484812(12(棒棒) )181816(16(棒棒)+2)+216=89616=896第一次換料時(shí)全部卸出，換阻力塞組件第一次換料時(shí)全部卸出，換阻力塞組件Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院作用：作用： 1 1 提高中子通量水平提高中子通量水平 2 2 點(diǎn)火點(diǎn)火初級(jí)中子源初級(jí)中子源 結(jié)構(gòu)與材料：锎結(jié)構(gòu)與材料：锎 初裝料情況初裝料情況次級(jí)中子源次級(jí)中子

17、源 結(jié)構(gòu)與材料：銻、鈹結(jié)構(gòu)與材料：銻、鈹 初裝料情況初裝料情況Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院作用：作用：304304不銹鋼材料不銹鋼材料初裝料情況初裝料情況前述各種堆芯相關(guān)組件前述各種堆芯相關(guān)組件都含有中子源組件，只都含有中子源組件，只有阻力塞組件全部是阻有阻力塞組件全部是阻力塞組件力塞組件Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院Nuclear The

18、rmohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院堆內(nèi)構(gòu)件包括：堆內(nèi)構(gòu)件包括：堆芯下部支承結(jié)構(gòu)，堆芯上部支承結(jié)構(gòu)，控制棒堆芯下部支承結(jié)構(gòu)，堆芯上部支承結(jié)構(gòu)，控制棒束導(dǎo)向管和壓緊彈簧組成。束導(dǎo)向管和壓緊彈簧組成。功能：功能： 1 1 為冷卻劑提供流道為冷卻劑提供流道2 2 為壓力容器提供屏蔽為壓力容器提供屏蔽3 3 為燃料組件提供支承和壓緊為燃料組件提供支承和壓緊4 4 固定監(jiān)督用的輻照樣品固定監(jiān)督用的輻照樣品5 5 為棒束控制組件和傳動(dòng)軸以及上下堆芯測(cè)量裝置提供機(jī)械導(dǎo)向?yàn)榘羰刂平M件和傳動(dòng)軸以及上下堆芯測(cè)量裝

19、置提供機(jī)械導(dǎo)向6 6 平衡機(jī)械載荷和水力載荷平衡機(jī)械載荷和水力載荷7 7 確保堆芯容器頂蓋內(nèi)的冷卻水循環(huán)，以便頂蓋保持一定的溫度確保堆芯容器頂蓋內(nèi)的冷卻水循環(huán)，以便頂蓋保持一定的溫度Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院1 1 吊籃筒體吊籃筒體2 2 下柵板組件下柵板組件3 3 圍板幅板組件圍板幅板組件4 4 熱屏蔽組件熱屏蔽組件5 5 防斷支承組件防斷支承組件Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007

20、.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院堆芯上柵格板堆芯上部支承柱棒束控制導(dǎo)向筒上部支承板Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)：控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)：帶動(dòng)控制棒組件在堆芯內(nèi)提升和下降，以帶動(dòng)控制棒組件在堆芯內(nèi)提升和下降，以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆的啟動(dòng)，功率調(diào)節(jié)（調(diào)節(jié)棒），停堆和事故情況實(shí)現(xiàn)反應(yīng)堆的啟動(dòng)，功率調(diào)節(jié)（調(diào)節(jié)棒）

21、，停堆和事故情況下的安全控制（安全棒）。下的安全控制（安全棒）?？刂瓢趄?qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)要求：控制棒驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)要求：在正常運(yùn)行工況下要求棒的移動(dòng)速度在正常運(yùn)行工況下要求棒的移動(dòng)速度緩慢，緩慢，每秒鐘行程約每秒鐘行程約10mm10mm；在快速停堆或事故工況時(shí)要求驅(qū)；在快速停堆或事故工況時(shí)要求驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)在得到事故停堆信號(hào)后，靠自重快速插入堆芯，從得動(dòng)機(jī)構(gòu)在得到事故停堆信號(hào)后，靠自重快速插入堆芯，從得到信號(hào)到控制棒完全插入堆芯的緊急停堆時(shí)間一般到信號(hào)到控制棒完全插入堆芯的緊急停堆時(shí)間一般2 2秒鐘秒鐘左左右，以保證反應(yīng)堆安全。右，以保證反應(yīng)堆安全。Nuclear Thermohydraulic Research

22、Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院常用的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)：常用的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)：電磁步進(jìn)式，電磁步進(jìn)式，齒輪齒條式，水力驅(qū)動(dòng)式齒輪齒條式，水力驅(qū)動(dòng)式大亞灣核電廠采用三線圈電磁步大亞灣核電廠采用三線圈電磁步進(jìn)式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 提棒精度高，提升力大，提棒精度高，提升力大，不宜失步，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，不宜失步，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，拆裝和維修方便等優(yōu)點(diǎn)。需要緊拆裝和維修方便等優(yōu)點(diǎn)。需要緊急停堆時(shí)，只需要切斷電源，控急停堆時(shí)，只需要切斷電源，控制棒便可自由落體。制棒便可自由落體。Nuclear Thermohydraulic Researc

23、h Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院反應(yīng)堆壓力容器支撐和包容堆芯和堆內(nèi)構(gòu)件，工作在高壓反應(yīng)堆壓力容器支撐和包容堆芯和堆內(nèi)構(gòu)件，工作在高壓( (15.5MPa15.5MPa左右左右) )、高溫含硼酸水介質(zhì)環(huán)境和放射性輻照的條、高溫含硼酸水介質(zhì)環(huán)境和放射性輻照的條件下，件下，壽命不少于壽命不少于4040年年。百萬(wàn)千瓦級(jí)核電廠壓力容器。百萬(wàn)千瓦級(jí)核電廠壓力容器高約高約13m13m，內(nèi)徑，內(nèi)徑5m,5m,筒體壁厚筒體壁厚200mm,200mm,總重約總重約330t330t。作用：作用： 1 1 防止放射性外逸第二道屏障防止放射性外逸第二道屏障

24、2 2 壓力邊界壓力邊界3 3 支承和固定作用支承和固定作用選材原則選材原則1 1 高度的完整性高度的完整性 2 2 適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和足夠的韌性適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度和足夠的韌性3 3 低的輻照敏感性低的輻照敏感性 4 4 導(dǎo)熱性能好導(dǎo)熱性能好 5 5 便于加工制造，成本低便于加工制造，成本低Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院當(dāng)前反應(yīng)堆壓力容器材料普遍選當(dāng)前反應(yīng)堆壓力容器材料普遍選用用低合金鋼低合金鋼，與冷卻劑接觸表面，與冷卻劑接觸表面堆焊一層堆焊一層5mm5mm厚的不銹鋼。厚的不銹鋼。

25、低合金鋼及其焊縫在快中子積分低合金鋼及其焊縫在快中子積分通量大于通量大于10101818cmcm2 2后脆性轉(zhuǎn)變溫度后脆性轉(zhuǎn)變溫度明顯升高。明顯升高。相應(yīng)措施：嚴(yán)格限制銅和磷這兩相應(yīng)措施：嚴(yán)格限制銅和磷這兩種元素的含量，種元素的含量，添加少量鋁、釩、添加少量鋁、釩、鉻，鉑、鎳鉻，鉑、鎳等元素，盡量減少鋼等元素，盡量減少鋼的輻照損傷熱屏。的輻照損傷熱屏。Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院壓力溫度運(yùn)行限制曲線壓力溫度運(yùn)行限制曲線限制因素：限制因素：壓力容器的強(qiáng)度，主泵的限制：

26、汽蝕等，壓力容器的強(qiáng)度，主泵的限制：汽蝕等， 低壓蒸發(fā)等。低壓蒸發(fā)等。Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院筒體組合件筒體組合件 法蘭環(huán)法蘭環(huán) 接管段接管段 筒身筒身 冷卻劑進(jìn)、出口接管冷卻劑進(jìn)、出口接管頂蓋組合件頂蓋組合件底封頭底封頭法蘭密封件法蘭密封件Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院堆芯冷卻劑出口溫度測(cè)量裝置堆芯冷卻劑出口溫度測(cè)量裝置目的：目的：繪

27、制堆芯溫度分布圖和繪制堆芯溫度分布圖和確定最熱通道確定最熱通道布置：布置：堆芯上部堆芯上部堆芯中子通量分布測(cè)量裝置堆芯中子通量分布測(cè)量裝置目的：目的：建立中子通量分布圖建立中子通量分布圖（三維），確定（三維），確定熱點(diǎn)熱點(diǎn)? ?布置：布置：堆芯下部堆芯下部Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院作用：裂變產(chǎn)物與環(huán)境之作用：裂變產(chǎn)物與環(huán)境之間的最后一道屏障間的最后一道屏障安全殼廠房安全殼廠房安全殼環(huán)境控制系統(tǒng)安全殼環(huán)境控制系統(tǒng)安全殼貫穿與隔離系統(tǒng)安全殼貫穿與隔離系統(tǒng)Nuclear

28、 Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院2 24 4個(gè)環(huán)路個(gè)環(huán)路堆芯壓力容器堆芯壓力容器熱腿熱腿穩(wěn)壓器穩(wěn)壓器蒸汽發(fā)生器蒸汽發(fā)生器冷腿冷腿主泵主泵Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院閉合環(huán)路以反應(yīng)堆為閉合環(huán)路以反應(yīng)堆為中心呈輻射狀布置中心呈輻射狀布置只有一臺(tái)穩(wěn)壓器只有一臺(tái)穩(wěn)壓器堆芯低于出口管嘴，堆芯低于出口管嘴，利于堆芯淹沒和自然利于堆芯淹沒和自然循環(huán)循環(huán)Nuclear T

29、hermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院第一類第一類 牽涉到核安全的安全系統(tǒng)牽涉到核安全的安全系統(tǒng)第二類第二類 保證反應(yīng)堆和壓力回路正常啟動(dòng)、保證反應(yīng)堆和壓力回路正常啟動(dòng)、運(yùn)行和停堆的核輔助系統(tǒng)運(yùn)行和停堆的核輔助系統(tǒng)第三類第三類 回收和處理放射性廢物以保護(hù)和監(jiān)回收和處理放射性廢物以保護(hù)和監(jiān)測(cè)環(huán)境的系統(tǒng)測(cè)環(huán)境的系統(tǒng)Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院蒸汽發(fā)生器是壓水堆核電廠蒸汽

30、發(fā)生器是壓水堆核電廠一、二回路的樞紐一、二回路的樞紐，它將反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱，它將反應(yīng)堆產(chǎn)生的熱量傳遞給蒸汽發(fā)生器量傳遞給蒸汽發(fā)生器二次側(cè)二次側(cè)，產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)作功。蒸汽發(fā)生器，產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)作功。蒸汽發(fā)生器又是又是分隔一、二次側(cè)介質(zhì)的屏障分隔一、二次側(cè)介質(zhì)的屏障，它對(duì)于核電廠的安全運(yùn)行十分重要。，它對(duì)于核電廠的安全運(yùn)行十分重要。（什么是一次側(cè)和二次側(cè)（什么是一次側(cè)和二次側(cè)? ?）壓水堆核電廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，壓水堆核電廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，蒸汽發(fā)生器傳熱管斷裂事故在核電廠事蒸汽發(fā)生器傳熱管斷裂事故在核電廠事故中居首要地位故中居首要地位。據(jù)報(bào)道，國(guó)外壓水堆核電廠的非計(jì)劃停堆次數(shù)中約。據(jù)報(bào)道，國(guó)外壓水

31、堆核電廠的非計(jì)劃停堆次數(shù)中約有有四分之一四分之一是因有關(guān)蒸汽發(fā)生器問(wèn)題造成的。是因有關(guān)蒸汽發(fā)生器問(wèn)題造成的。19921992年，在年，在205205座核電廠中報(bào)告蒸汽發(fā)生器有問(wèn)題的達(dá)座核電廠中報(bào)告蒸汽發(fā)生器有問(wèn)題的達(dá)172172座。同年，座。同年，美國(guó)壓水堆核電廠的負(fù)荷因子由于蒸汽發(fā)生器問(wèn)題美國(guó)壓水堆核電廠的負(fù)荷因子由于蒸汽發(fā)生器問(wèn)題( (包括傳熱管破損和包括傳熱管破損和更換蒸汽發(fā)生器更換蒸汽發(fā)生器) )而降低而降低3.31%3.31%。從。從1979-19941979-1994年，已有年，已有5555臺(tái)蒸汽發(fā)生器臺(tái)蒸汽發(fā)生器因傳熱管嚴(yán)重?fù)p壞而被更換，其實(shí)際使用壽命平均僅為約因傳熱管嚴(yán)重?fù)p壞而

32、被更換，其實(shí)際使用壽命平均僅為約1414年年( (壽命最壽命最短者僅短者僅8 8年年) )，遠(yuǎn)未達(dá)到，遠(yuǎn)未達(dá)到30304040年年的設(shè)計(jì)壽命。美國(guó)的設(shè)計(jì)壽命。美國(guó)19921992年更換磨石年更換磨石-2-2堆的兩臺(tái)蒸汽發(fā)生器堆的兩臺(tái)蒸汽發(fā)生器, ,停堆停堆192192天，耗資天，耗資1.91.9億美元。億美元。Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院蒸汽發(fā)生器傳熱管面積占一回路承壓邊界面積的蒸汽發(fā)生器傳熱管面積占一回路承壓邊界面積的8080左右，傳熱管壁一般為左右，傳熱管壁一般

33、為1 11.2mm1.2mm。因而，。因而，傳熱管是整傳熱管是整個(gè)一回路壓力邊界中最薄弱的部分個(gè)一回路壓力邊界中最薄弱的部分。只要有一根蒸汽發(fā)生器傳熱管斷裂就可能造成放射性只要有一根蒸汽發(fā)生器傳熱管斷裂就可能造成放射性物質(zhì)的泄漏及核電廠長(zhǎng)期停閉。物質(zhì)的泄漏及核電廠長(zhǎng)期停閉。蒸汽發(fā)生器熱工水力分析、腐蝕與傳熱管材料的研制、蒸汽發(fā)生器熱工水力分析、腐蝕與傳熱管材料的研制、蒸汽發(fā)生器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改進(jìn)、無(wú)損探傷技術(shù)、傳熱管蒸汽發(fā)生器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的改進(jìn)、無(wú)損探傷技術(shù)、傳熱管振動(dòng)、磨損疲勞研究和二回路水質(zhì)控制振動(dòng)、磨損疲勞研究和二回路水質(zhì)控制Nuclear Thermohydraulic Research Gr

34、oup秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院按照二回路工質(zhì)在蒸汽發(fā)生器中按照二回路工質(zhì)在蒸汽發(fā)生器中流動(dòng)方式流動(dòng)方式可分為可分為自然循環(huán)蒸汽自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器和直流發(fā)生器和直流( (強(qiáng)迫循環(huán)強(qiáng)迫循環(huán)) )蒸汽發(fā)生器蒸汽發(fā)生器；按按傳熱管形狀傳熱管形狀可分為可分為U U型管、直管、螺旋管蒸汽發(fā)生器型管、直管、螺旋管蒸汽發(fā)生器；按設(shè)備的按設(shè)備的安放方式安放方式可分為可分為立式和臥式蒸汽發(fā)生器立式和臥式蒸汽發(fā)生器；按按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)還有帶還有帶預(yù)熱器和不帶預(yù)熱器預(yù)熱器和不帶預(yù)熱器的蒸汽發(fā)生器。的蒸汽發(fā)生器。壓水堆核電廠使用較廣泛的有三種：壓水堆核電廠使用

35、較廣泛的有三種：立式立式U U型管自然循環(huán)蒸汽型管自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器、臥式自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器和立式直流蒸汽發(fā)生器發(fā)生器、臥式自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器和立式直流蒸汽發(fā)生器，其，其中尤以中尤以立式立式U U型管自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器型管自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器應(yīng)用最為廣泛。應(yīng)用最為廣泛。Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院蒸汽發(fā)生器由下封頭、蒸汽發(fā)生器由下封頭、管板、管板、U U型管束、汽水型管束、汽水分離裝置及筒體組件等分離裝置及筒體組件等組成組成一、二回路冷卻劑流程一、二回路冷卻劑流程循環(huán)

36、倍率的定義循環(huán)倍率的定義Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院采用采用Inconel-690Inconel-690合金合金。該材料的抗腐蝕能力有顯著改善。該材料的抗腐蝕能力有顯著改善。傳熱管的損壞還與蒸汽發(fā)生器的傳熱管的損壞還與蒸汽發(fā)生器的熱工水力特性熱工水力特性和和水質(zhì)條件水質(zhì)條件密切相關(guān)。密切相關(guān)。蒸汽發(fā)生器的結(jié)構(gòu)設(shè)

37、計(jì)、管材、水質(zhì)控制等方面綜合研究蒸汽發(fā)生器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、管材、水質(zhì)控制等方面綜合研究改進(jìn)。改進(jìn)。對(duì)于同種管材，采取適當(dāng)?shù)臒崽幚砑氨砻嫣幚砉に噷?duì)提高對(duì)于同種管材，采取適當(dāng)?shù)臒崽幚砑氨砻嫣幚砉に噷?duì)提高其抗腐蝕性能有重要意義。其抗腐蝕性能有重要意義。Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院管板是一二次側(cè)壓力邊界的一部分，它用管板是一二次側(cè)壓力邊界的一部分，它用低合金高強(qiáng)度鋼鍛造低合金高強(qiáng)度鋼鍛造而成。蒸汽而成。蒸汽發(fā)生器的管板厚度達(dá)發(fā)生器的管板厚度達(dá)500500700mm700mm，屬

38、超厚鍛件，要求材料具有優(yōu)良的塑韌，屬超厚鍛件，要求材料具有優(yōu)良的塑韌性及淬透性。大型管板的管孔達(dá)近萬(wàn)個(gè)，而且對(duì)孔徑公差、節(jié)距公差、形性及淬透性。大型管板的管孔達(dá)近萬(wàn)個(gè)，而且對(duì)孔徑公差、節(jié)距公差、形位公差及管孔光潔度都要求很高。因而，深鉆孔成為蒸汽發(fā)生器制造的關(guān)位公差及管孔光潔度都要求很高。因而，深鉆孔成為蒸汽發(fā)生器制造的關(guān)鍵工藝鍵工藝, ,也是決定管板制造加工周期的重要因素。也是決定管板制造加工周期的重要因素。管板下方及與冷卻劑接觸的表面，應(yīng)管板下方及與冷卻劑接觸的表面，應(yīng)堆焊鎳基合金堆焊鎳基合金。管板二次側(cè)表面附近，。管板二次側(cè)表面附近，是發(fā)生傳熱管腐蝕最嚴(yán)重的區(qū)域之一，表面的質(zhì)淤積比較嚴(yán)重

39、，所以現(xiàn)代是發(fā)生傳熱管腐蝕最嚴(yán)重的區(qū)域之一，表面的質(zhì)淤積比較嚴(yán)重，所以現(xiàn)代蒸汽發(fā)生器一般采用蒸汽發(fā)生器一般采用管板全長(zhǎng)度漲管工藝加端部密封焊接管板全長(zhǎng)度漲管工藝加端部密封焊接，由此來(lái)保證管，由此來(lái)保證管子與管板之間的密封性，消除管子與管板的間隙。管板上表面水平地裝設(shè)子與管板之間的密封性，消除管子與管板的間隙。管板上表面水平地裝設(shè)有兩根多孔的管道供連續(xù)排污用。有兩根多孔的管道供連續(xù)排污用。漲管工藝加端部密封焊接漲管工藝加端部密封焊接在役檢查和停堆換料時(shí)的檢查：在役檢查和停堆換料時(shí)的檢查：放射性跟蹤法，渦流探傷監(jiān)測(cè)放射性跟蹤法，渦流探傷監(jiān)測(cè)Nuclear Thermohydraulic Resea

40、rch Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院下封頭是蒸汽發(fā)生器中承受壓差最大的部件，下封頭是蒸汽發(fā)生器中承受壓差最大的部件，通常呈半球形。通常呈半球形。 由于表面開有四個(gè)大孔由于表面開有四個(gè)大孔（接管和人孔），應(yīng)力狀態(tài)十分復(fù)雜，通常（接管和人孔），應(yīng)力狀態(tài)十分復(fù)雜，通常采用采用沖壓成型制造沖壓成型制造，技術(shù)難度大；也有的采，技術(shù)難度大；也有的采用用低合金鋼鑄造低合金鋼鑄造，工藝較簡(jiǎn)單，但須嚴(yán)格控，工藝較簡(jiǎn)單，但須嚴(yán)格控制鑄件質(zhì)量。制鑄件質(zhì)量。Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.

41、12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院管束是呈正方形排列的倒管束是呈正方形排列的倒U U型管。型管。管束直段分布有若干塊支撐板，管束直段分布有若干塊支撐板， 用以保持管子之間的間距用以保持管子之間的間距。在在U U型管的頂部彎曲段有防振桿防止管子振動(dòng)。型管的頂部彎曲段有防振桿防止管子振動(dòng)。支撐板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，應(yīng)考慮二次側(cè)流體的通過(guò)能力，流體支撐板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上，應(yīng)考慮二次側(cè)流體的通過(guò)能力，流體的流動(dòng)阻力，限制流動(dòng)引起的振動(dòng)及管的流動(dòng)阻力，限制流動(dòng)引起的振動(dòng)及管-孔間隙中的化學(xué)物孔間隙中的化學(xué)物質(zhì)的濃縮。質(zhì)的濃縮。四葉梅花孔四葉梅花孔( (見圖見圖) )。增加管。增加管- -

42、孔之間的流速，減少了腐蝕產(chǎn)物孔之間的流速，減少了腐蝕產(chǎn)物和化學(xué)物質(zhì)的沉積，使得該區(qū)的腐蝕狀況大為改善。和化學(xué)物質(zhì)的沉積，使得該區(qū)的腐蝕狀況大為改善。傳熱管四周用套筒包圍，從而將傳熱管四周用套筒包圍，從而將二次側(cè)二次側(cè)分隔為下降通道及上分隔為下降通道及上升通道，形成二次側(cè)自然循環(huán)回路。升通道，形成二次側(cè)自然循環(huán)回路。Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7

43、核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院蒸汽發(fā)生器筒體組件包括上封頭、上筒體、下筒體、錐形過(guò)渡段等。上封頭呈橢球形，蒸汽出口管嘴中有若干文丘里管組成的限流器，用來(lái)限制主蒸汽管道破裂時(shí)的蒸汽流量，防止事故時(shí)對(duì)一次側(cè)的過(guò)度冷卻，以避免反應(yīng)堆在緊急停堆后重返臨界。上筒體設(shè)有給水管嘴并與給水環(huán)相連。上筒體還設(shè)有兩個(gè)人孔,必要時(shí)可以進(jìn)人更換干燥器。下筒體在靠近管板處設(shè)有若干檢查孔，以便檢查該區(qū)域內(nèi)的傳熱管表面和管板二次側(cè)表面。必要時(shí)可用高壓水沖洗管板上表面的淤渣。（超聲波氣泡沖洗技術(shù)）Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核

44、科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 給水環(huán)的位置稍低于第一級(jí)汽水分離器，運(yùn)行時(shí)它淹沒在水面以下。給水經(jīng)焊接在環(huán)管上的倒J型管分配到下降通道。給水環(huán)上倒J型管沿周邊是不均勻分布的。大亞灣核電廠的蒸汽發(fā)生器給水環(huán)，80%的給水流向熱側(cè)，20%的給水流向冷側(cè)。這種布置使蒸發(fā)器兩側(cè)的蒸發(fā)量大致相等，從而避免兩側(cè)之間發(fā)生熱虹吸現(xiàn)象熱虹吸現(xiàn)象。在管束下部略高于管板處，有一塊流量分配板。板上鉆的管孔比傳熱管的直徑大，在中心處鉆一大孔用于分配流量。 流量分配板與U型管束中間設(shè)置的擋塊相結(jié)合，保證在平面上給水分布大致均勻并以足夠大的流速?zèng)_刷管板表面。Nuclear Thermohydraulic Research

45、Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院汽水分離器是自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器的重要部件。汽水分離器是自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器的重要部件。自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器的尺寸在很大程度上取決于汽水分離自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器的尺寸在很大程度上取決于汽水分離裝置的結(jié)構(gòu)和工作特性。裝置的結(jié)構(gòu)和工作特性。蒸汽發(fā)生器的上部設(shè)有兩級(jí)汽水分離器。汽水混合物離開蒸汽發(fā)生器的上部設(shè)有兩級(jí)汽水分離器。汽水混合物離開傳熱管束后經(jīng)上升段首先進(jìn)入傳熱管束后經(jīng)上升段首先進(jìn)入旋葉式分離器旋葉式分離器，除掉大部分，除掉大部分水分，然后進(jìn)入第二級(jí)分離器進(jìn)一步除濕。水分，然后進(jìn)入第二級(jí)分離器進(jìn)一步除濕。 第

46、二級(jí)分離器第二級(jí)分離器一般是一般是人字型板式干燥器人字型板式干燥器。Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院第二級(jí)汽水分離器一般采用圖所示的帶鉤波紋板分離器。Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院在設(shè)計(jì)狀

47、態(tài)時(shí)循環(huán)倍率應(yīng)大于在設(shè)計(jì)狀態(tài)時(shí)循環(huán)倍率應(yīng)大于4 44.54.5：傳熱要求：傳熱要求：循環(huán)倍率低，意味著管束出口區(qū)含汽量大，空泡循環(huán)倍率低，意味著管束出口區(qū)含汽量大，空泡份額高，因而傳熱差。為了保證管壁潤(rùn)濕，特別是防止局部份額高，因而傳熱差。為了保證管壁潤(rùn)濕，特別是防止局部區(qū)域出現(xiàn)缺液或干涸，一般要求管束出口處的蒸汽含量不超區(qū)域出現(xiàn)缺液或干涸，一般要求管束出口處的蒸汽含量不超過(guò)過(guò)20%25%20%25%，相當(dāng)于循環(huán)倍率大于，相當(dāng)于循環(huán)倍率大于4 4流動(dòng)穩(wěn)定性：流動(dòng)穩(wěn)定性：循環(huán)倍率低可能導(dǎo)致流動(dòng)不穩(wěn)定，流動(dòng)振蕩現(xiàn)循環(huán)倍率低可能導(dǎo)致流動(dòng)不穩(wěn)定，流動(dòng)振蕩現(xiàn)象使傳熱能力下降，當(dāng)流動(dòng)振蕩的幅度足夠大時(shí)，就

48、可能引象使傳熱能力下降，當(dāng)流動(dòng)振蕩的幅度足夠大時(shí)，就可能引起水和蒸汽流量的大幅度波動(dòng)。經(jīng)驗(yàn)證明，只要使管束區(qū)的起水和蒸汽流量的大幅度波動(dòng)。經(jīng)驗(yàn)證明，只要使管束區(qū)的蒸汽含量保持在較低的值或由此相應(yīng)地把循環(huán)倍率保持在較蒸汽含量保持在較低的值或由此相應(yīng)地把循環(huán)倍率保持在較高的水平，就能使流動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定。高的水平，就能使流動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定。Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院管材腐蝕：管材腐蝕： 防止腐蝕的要求應(yīng)適當(dāng)提高循環(huán)倍率防止腐蝕的要求應(yīng)適當(dāng)提高循環(huán)倍率自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器優(yōu)缺點(diǎn)：自然

49、循環(huán)蒸汽發(fā)生器優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：蓄水容積大，具有緩沖作用，對(duì)給水及蒸汽的控制要求不高，通過(guò)排污量調(diào)節(jié)爐水水質(zhì)，：蓄水容積大，具有緩沖作用，對(duì)給水及蒸汽的控制要求不高，通過(guò)排污量調(diào)節(jié)爐水水質(zhì)，傳熱管材料工作較可靠。傳熱管材料工作較可靠。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：需要汽水分離裝置，使蒸汽發(fā)生器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，只能產(chǎn)生飽和蒸汽，循環(huán)熱效率較低，而且：需要汽水分離裝置，使蒸汽發(fā)生器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，只能產(chǎn)生飽和蒸汽，循環(huán)熱效率較低，而且對(duì)去濕裝置的要求較高。對(duì)去濕裝置的要求較高。Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)

50、學(xué)院直流式蒸汽發(fā)生器優(yōu)缺點(diǎn)直流式蒸汽發(fā)生器優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：不需要汽水分離器，體積較小；可以獲得溫度較高不需要汽水分離器，體積較??；可以獲得溫度較高的微過(guò)熱蒸汽得以提高電站熱效率；變功率運(yùn)行時(shí)的微過(guò)熱蒸汽得以提高電站熱效率；變功率運(yùn)行時(shí)用改變水位的方式可使蒸汽壓力基本保持不變。用改變水位的方式可使蒸汽壓力基本保持不變。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：過(guò)熱段蒸汽側(cè)的傳熱系數(shù)小，要求較多的換熱面積，過(guò)熱段蒸汽側(cè)的傳熱系數(shù)小，要求較多的換熱面積，使貴重金屬的管材的需要量增多，對(duì)二回路水質(zhì)要使貴重金屬的管材的需要量增多，對(duì)二回路水質(zhì)要求十分嚴(yán)格，制造工藝要求高。求十分嚴(yán)格，制造工藝要求高。Nuclear Thermohy

51、draulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院直流蒸汽發(fā)生器有管外直流和直流蒸汽發(fā)生器有管外直流和管內(nèi)直流兩類。管內(nèi)直流兩類。管內(nèi)直流指二次側(cè)工質(zhì)在傳熱管內(nèi)直流指二次側(cè)工質(zhì)在傳熱管內(nèi)流動(dòng)，這種型式多用于核管內(nèi)流動(dòng)，這種型式多用于核動(dòng)力艦船。動(dòng)力艦船。在壓水堆核電廠中均采用管外在壓水堆核電廠中均采用管外直流蒸汽發(fā)生器。這種直管型直流蒸汽發(fā)生器。這種直管型蒸汽發(fā)生器必須解決問(wèn)題是管蒸汽發(fā)生器必須解決問(wèn)題是管束與筒體熱膨脹差的補(bǔ)償。束與筒體熱膨脹差的補(bǔ)償。Nuclear Thermohydraulic Research

52、Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院反應(yīng)堆冷卻劑泵是壓水堆核電廠的最關(guān)鍵設(shè)備之一，對(duì)它反應(yīng)堆冷卻劑泵是壓水堆核電廠的最關(guān)鍵設(shè)備之一，對(duì)它的基本要求是：的基本要求是：能夠長(zhǎng)期在無(wú)人維護(hù)情況下安全可靠的工作能夠長(zhǎng)期在無(wú)人維護(hù)情況下安全可靠的工作冷卻劑的泄漏要盡可能的少冷卻劑的泄漏要盡可能的少轉(zhuǎn)動(dòng)部件應(yīng)有足夠大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量轉(zhuǎn)動(dòng)部件應(yīng)有足夠大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量過(guò)流部件表面材料要求耐高溫含硼酸水的腐蝕過(guò)

53、流部件表面材料要求耐高溫含硼酸水的腐蝕便于維修便于維修屏蔽泵、軸密封泵屏蔽泵、軸密封泵Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院沒有放射性介質(zhì)外漏沒有放射性介質(zhì)外漏效率低，屏蔽電動(dòng)機(jī)造效率低，屏蔽電動(dòng)機(jī)造價(jià)昂貴，容量小，不宜價(jià)昂貴，容量小，不宜安裝飛輪，因而轉(zhuǎn)動(dòng)慣安裝飛輪，因而轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，維修不便等原因，量小，維修不便等原因，在核電廠中已普遍被軸在核電廠中已普遍被軸封泵取代。封泵取代。應(yīng)用：核動(dòng)力艦艇，鈉應(yīng)用：核動(dòng)力艦艇，鈉冷快堆，實(shí)驗(yàn)研究堆。冷快堆，實(shí)驗(yàn)研究堆。Nuclear

54、Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院采用常規(guī)的鼠籠式感應(yīng)電機(jī)，成本降低，效率提高，采用常規(guī)的鼠籠式感應(yīng)電機(jī)，成本降低，效率提高，比屏蔽泵效率高比屏蔽泵效率高10%10%20%20%。電機(jī)部分可以裝一只很重的飛輪，提高了泵的惰轉(zhuǎn)性電機(jī)部分可以裝一只很重的飛輪，提高了泵的惰轉(zhuǎn)性能，從而提高了全廠斷電事故時(shí)反應(yīng)堆的安全性。能，從而提高了全廠斷電事故時(shí)反應(yīng)堆的安全性。軸密封技術(shù)同樣可以嚴(yán)格控制泄漏量。軸密封技術(shù)同樣可以嚴(yán)格控制泄漏量。維修方便，軸密封結(jié)構(gòu)的更換僅需維修方便，軸密封結(jié)構(gòu)的更換僅需10

55、10個(gè)小時(shí)左右。個(gè)小時(shí)左右。Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院現(xiàn)代壓水堆核電廠采現(xiàn)代壓水堆核電廠采用最廣泛的是立式、用最廣泛的是立式、單級(jí)軸密封泵。單級(jí)軸密封泵。從底部到頂部，它由從底部到頂部，它由水力機(jī)械部分、軸封水力機(jī)械部分、軸封組件和電機(jī)組件和電機(jī)三部分組三部分組成。采用立式放置便成。采用立式放置便于布置，減小反應(yīng)堆于布置，減小反應(yīng)堆廠房徑向尺寸。廠房徑向尺寸。 Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.

56、3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院水力機(jī)械部分包括泵的入口和出口接管、泵殼、法蘭、葉水力機(jī)械部分包括泵的入口和出口接管、泵殼、法蘭、葉輪、擴(kuò)壓段、泵軸、徑向軸承及熱屏組件。其基本功能是輪、擴(kuò)壓段、泵軸、徑向軸承及熱屏組件。其基本功能是將泵軸的機(jī)械能傳遞給流體并變?yōu)榱黧w的靜壓能。將泵軸的機(jī)械能傳遞給流體并變?yōu)榱黧w的靜壓能。泵的外殼包容并支撐著泵的水力部件，是反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)壓力邊界的一部分。泵殼是一泵的外殼包容并支撐著泵的水力部件，是反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)壓力邊界的一部分。泵殼是一個(gè)外形呈準(zhǔn)球狀的不銹鋼鑄件，其出入口接管焊接在一回路系統(tǒng)管道上。冷卻劑從個(gè)外形呈準(zhǔn)球狀的不銹鋼鑄件，其

57、出入口接管焊接在一回路系統(tǒng)管道上。冷卻劑從泵殼底泵殼底部沿葉輪部沿葉輪軸線流入，向上經(jīng)軸線流入，向上經(jīng)導(dǎo)流管導(dǎo)流管進(jìn)入進(jìn)入葉輪葉輪。通過(guò)葉輪后的冷卻劑經(jīng)。通過(guò)葉輪后的冷卻劑經(jīng)擴(kuò)散器擴(kuò)散器后通過(guò)與葉輪后通過(guò)與葉輪成切線方向的成切線方向的出口接管出口接管排出。排出。Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院葉輪由不銹鋼鑄成，有七個(gè)葉片，葉輪是泵的核心葉輪由不銹鋼鑄成，有七個(gè)葉片，葉輪是泵的核心部件?？咳~輪的旋轉(zhuǎn)使流體獲取能量。部件?？咳~輪的旋轉(zhuǎn)使流體獲取能量。吸入導(dǎo)流管是一個(gè)不銹鋼圓

58、筒，用螺栓固定在泵殼的內(nèi)側(cè)。它把吸入流體引進(jìn)葉輪中心。吸入導(dǎo)流管是一個(gè)不銹鋼圓筒，用螺栓固定在泵殼的內(nèi)側(cè)。它把吸入流體引進(jìn)葉輪中心。擴(kuò)壓器由不銹鋼鑄造而成，它有擴(kuò)壓器由不銹鋼鑄造而成，它有1212個(gè)導(dǎo)葉，位于葉輪外側(cè)。擴(kuò)壓器的作用是降低在擴(kuò)壓葉片之個(gè)導(dǎo)葉，位于葉輪外側(cè)。擴(kuò)壓器的作用是降低在擴(kuò)壓葉片之間的延伸流道中的流體流速。把流體的速度頭轉(zhuǎn)換成靜壓頭。擴(kuò)壓器末端與泵殼焊在一起。間的延伸流道中的流體流速。把流體的速度頭轉(zhuǎn)換成靜壓頭。擴(kuò)壓器末端與泵殼焊在一起。Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)

59、院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院泵軸承為泵軸提供徑向支撐和對(duì)中。它由斯太立合金堆焊的不銹鋼軸頸和石墨環(huán)構(gòu)成的套筒組成，用水潤(rùn)滑和冷卻。使通過(guò)軸承的水保持低溫是重要的，因?yàn)楦邷貢?huì)破壞石墨環(huán)并使軸承損壞。所用的軸承冷卻水是化容系統(tǒng)的軸封注入水的一部分。Nuclear Thermohydraulic Research Group秋穗正秋穗正2007.12.3-2007.12.7核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院在在葉輪葉輪與泵與泵徑向軸承徑向軸承之間裝有熱屏。它的作用是阻之間裝有熱屏。它的作用是阻止泵殼內(nèi)高溫的反應(yīng)堆冷卻劑向泵上方的泵徑向軸止泵殼內(nèi)高溫的反應(yīng)堆冷卻劑向泵上方的泵徑向軸承和密封組件的傳熱，使泵徑向軸承

60、免受高溫承和密封組件的傳熱，使泵徑向軸承免受高溫。熱。熱屏組件主要由兩部分組成：一是安裝在導(dǎo)葉內(nèi)側(cè)的屏組件主要由兩部分組成：一是安裝在導(dǎo)葉內(nèi)側(cè)的隔熱套隔熱套（又稱防護(hù)套筒），二是安裝在葉輪與泵徑（又稱防護(hù)套筒），二是安裝在葉輪與泵徑向軸承之間的由盤管組成的向軸承之間的由盤管組成的扁平狀熱交換器扁平狀熱交換器。在軸封水?dāng)嗔鞯那闆r下，它還能冷卻向上流動(dòng)的冷在軸封水?dāng)嗔鞯那闆r下，它還能冷卻向上流動(dòng)的冷卻劑，以確保軸承的冷卻和潤(rùn)滑。熱屏熱交換器盤卻劑，以確保軸承的冷卻和潤(rùn)滑。熱屏熱交換器盤管內(nèi)循環(huán)著設(shè)備冷卻水，供水溫度管內(nèi)循環(huán)著設(shè)備冷卻水，供水溫度3535。Nuclear Thermohydrauli