核動(dòng)力設(shè)置一回路系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、船舶核動(dòng)力裝置一回路設(shè)計(jì)說(shuō)明書:谷國(guó)平班級(jí)：20141512 學(xué)號(hào)： 2014151214指導(dǎo)教師：敏俊一、概況本次設(shè)計(jì)產(chǎn)品為壓水堆核動(dòng)力裝置的一回路系統(tǒng)，采取了目前最為成熟、完善的技 術(shù)，符合安全性、經(jīng)濟(jì)性和非能動(dòng)的要求，遵循了縱深防御的原則，進(jìn)行分散式布 置。根據(jù)功能的不同，可將一回路系統(tǒng)分為反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)和一回路輔助系統(tǒng)，對(duì) 一回路輔助系統(tǒng)可進(jìn)一步細(xì)分為壓力安全系統(tǒng)、水質(zhì)控制系統(tǒng)、補(bǔ)水系統(tǒng)、余熱排出 系統(tǒng)、安全注射系統(tǒng)和堆艙噴淋系統(tǒng)。1.1正常運(yùn)行時(shí)，一回路裝置所擔(dān)負(fù)的任務(wù)1）反應(yīng)堆啟動(dòng)和運(yùn)行時(shí)，按預(yù)定的方式向一回路中供給冷卻劑，以保證回路中所需 要的冷卻劑數(shù)量及壓力；2）使回路中冷卻

2、劑循環(huán)流動(dòng)，帶出反應(yīng)堆堆芯的熱量，并傳給二回路介質(zhì)，即把堆 芯中核燃料裂變能所轉(zhuǎn)變的熱量傳導(dǎo)并輸送給二回路介質(zhì)；3）防止一回路裝置產(chǎn)生不允許的超壓，保證反應(yīng)堆及一回路系統(tǒng)的安全；4）凈化一回路冷卻劑中附帶的雜質(zhì)，控制水質(zhì)，保證冷卻劑品質(zhì)符合要求；5）監(jiān)測(cè)一回路冷卻劑的質(zhì)量和成分；6）搜集各系統(tǒng)排出的放射性廢物，并加以處置，保證船上人員及環(huán)境的安全。1.2事故工況下，一回路裝置必須完成下列任務(wù)1）排除停堆后堆芯剩余釋熱；2）在反應(yīng)堆堆芯受到熔化威脅前，強(qiáng)行向堆芯注水；3）為執(zhí)行以上任務(wù)，并保證反應(yīng)堆安全工作，必須為進(jìn)行冷卻劑循環(huán)、體積和壓力 控制、水質(zhì)控制、安全控制、放射性管理及輔助冷卻和補(bǔ)給水

3、等一系列任務(wù)而設(shè) 專門的系統(tǒng)和設(shè)備。1.3堆型優(yōu)勢(shì)本設(shè)計(jì)采用壓水堆的形式，壓水堆具有以下優(yōu)勢(shì)：1 結(jié)構(gòu)緊湊，功率密度高，慢化劑溫度效應(yīng)和燃料多普勒效應(yīng)使壓水堆有自穩(wěn) 自調(diào)特性，安全可靠性高；2以輕水作為冷卻劑與慢化劑，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不與反應(yīng)堆金屬材料反應(yīng)，如果 冷卻劑泄露，可以通過(guò)海水淡化來(lái)補(bǔ)充。3結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，堅(jiān)固耐用，運(yùn)行性能良好4壓水堆在初期實(shí)踐中就顯示出良好的穩(wěn)定性和可靠性，目前經(jīng)驗(yàn)技術(shù)成熟。其 它堆型的缺點(diǎn)：沸水堆：堆結(jié)構(gòu)復(fù)雜，水汽對(duì)中子慢化能力弱，所需要的燃料多，體積大于壓水 堆，同時(shí)放射性進(jìn)入汽輪機(jī)中，加大屏蔽體積。且壓力容器下部有較大數(shù)量的空 洞，由于水泄時(shí)的重力作用，對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度有

4、不利的影響O重水堆：以天然鈾為燃料，所以體積比同功率壓水堆大10倍，二回路蒸汽運(yùn)行壓力低，效率低。液態(tài)金屬冷卻堆：專設(shè)加熱設(shè)備以保證冷卻劑為液態(tài)，性金屬高溫時(shí)化學(xué)性質(zhì) 活潑，加速腐蝕。4高溫&冷必堆芯體疵大，對(duì)管道材料耐高溫和密封性要求高。1. 4設(shè)備情況系統(tǒng)設(shè)備選用設(shè)備反應(yīng)堆壓水堆蒸汽發(fā)生器自然循環(huán)蒸汽發(fā)生器X2穩(wěn)壓器兩條回路共用一臺(tái)穩(wěn)壓器（電加熱式）壓力安全系統(tǒng)壓水堆壓力安全系統(tǒng)凈化系統(tǒng)低壓凈化系統(tǒng)化學(xué)物添加系統(tǒng)包含在低壓凈化系統(tǒng)補(bǔ)水系統(tǒng)壓水堆補(bǔ)水系統(tǒng)次屏敝水系統(tǒng)壓水堆一次屏蔽水系統(tǒng)余熱排出系統(tǒng)壓水堆余熱排出系統(tǒng)安全注射系統(tǒng)壓水堆安全注射系統(tǒng)堆艙噴淋系統(tǒng)安全噴淋系統(tǒng)布置方式分散式布置:、反

5、應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)保證一回路冷卻劑進(jìn)行循環(huán)，是一回路的主要系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱主系統(tǒng)。反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的功用是在正常運(yùn)行時(shí)將堆芯產(chǎn)生的熱量傳給蒸汽發(fā)生器，使二回路工質(zhì) 變?yōu)檎羝?；在反?yīng)堆停堆時(shí)，可用該系統(tǒng)除去堆芯剩余熱量的一部分；在事故時(shí)（如失 水事故） 也可作為應(yīng)急堆芯冷卻的手段之一。此外，反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)還為包容在運(yùn)行溫度 和壓力下的冷 卻劑提供一個(gè)完整的承壓邊界，以控制放射性物質(zhì)向系統(tǒng)外擴(kuò)散。典型的反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的圍為包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包殼在的反應(yīng)堆壓力光.墓汽發(fā)生器的一回 路側(cè)、主冷卻劑泵、穩(wěn)壓器及到釋放閥和安全閥的管系、聯(lián)接上述設(shè)備的管道及管道附件、支 管上的隔離閥及高壓管道。簡(jiǎn)圖如下

6、：壓力安全系統(tǒng)壓力安全系統(tǒng)的功用如下：在反應(yīng)堆裝置穩(wěn)態(tài)功率運(yùn)行時(shí)，維持主冷卻劑系統(tǒng)壓 力為所要求的運(yùn)行壓力；當(dāng)汽輪機(jī)負(fù)荷變化時(shí)，冷卻劑溫度隨之變化，主冷卻劑系統(tǒng) 中冷卻劑體積也隨之變化，穩(wěn)壓器能充分吸收該體積的變化；在汽輪機(jī) 負(fù)荷變化的過(guò) 渡過(guò)程中溫度也隨之變化，穩(wěn)壓器可限制系統(tǒng)的壓力波動(dòng)在允許圍之；反應(yīng)堆啟動(dòng)時(shí)， 按主冷卻劑系統(tǒng)升溫升壓的要求，用穩(wěn)壓器將主冷卻劑系統(tǒng) 的壓力從常壓提高到工作 壓力。停堆時(shí)，按降溫降壓要求，使主冷卻劑系統(tǒng)壓力 降下來(lái)；用以排除主冷卻劑系 統(tǒng)中的某些有害氣體（裂變氣體）0圖為壓力安全系統(tǒng)的流程。主要設(shè)備為穩(wěn)壓器，它是一個(gè)高壓容器。穩(wěn)壓器部的 冷卻劑為液相與蒸汽相共

7、存狀態(tài)。在液相，裝有電加熱器，在蒸汽相中裝有 向蒸汽相 噴射冷卻劑的噴頭。另外還有安全閥和釋放閥等附屬裝置，當(dāng)穩(wěn)壓器壓 力過(guò)大時(shí)，用 這些閥將冷卻劑排放到卸壓箱中。除此之外，還有壓力液位、電加熱器功率等的顯示 記錄裝置和電加熱器功率、噴霧流量的調(diào)節(jié)裝置。.低壓凈化系統(tǒng)壑口“腐慕琉擰U林林瑞 酥題H A微FJ；布余4*蒲.未 購(gòu)空!tJS ,統(tǒng)，低壓凈化系統(tǒng)如圖所示。特點(diǎn)是凈化系統(tǒng)與容積控制系統(tǒng)及化學(xué)物添加系統(tǒng)合為一個(gè)共同系 冷卻劑循環(huán)是用充填泵進(jìn)行的。該系統(tǒng)的冷卻劑從二號(hào)環(huán)路主冷卻劑泵的吸入側(cè)抽出，經(jīng)再生熱交換器冷卻，用減壓抽出閥 將冷卻劑壓力由1078兆帕減至1.47兆帕，該閥可控制抽出流量

8、。當(dāng)冷卻劑經(jīng)停堆冷卻系統(tǒng)的 停堆冷卻器冷卻到所要求的溫度后，通向反應(yīng)堆輔機(jī)艙的離子交換器進(jìn)行凈化，再經(jīng)冷卻劑過(guò)濾 器進(jìn)入反應(yīng)堆艙的體積控制波動(dòng)箱，冷卻劑由充填泵加壓，在再生式熱交換器中 加熱后，返回二 號(hào)環(huán)路主冷卻劑泵的出口側(cè)。五、補(bǔ)給水系統(tǒng)補(bǔ)水的來(lái)源根據(jù)規(guī)劃，各動(dòng)力裝置的設(shè)計(jì)可不相同，如陸上核電站和“奧托漢”核船，一回路 補(bǔ)水與二回路用水的水質(zhì)準(zhǔn)標(biāo)相同，因此可使用二回路冷凝器脫氣的冷凝水?！瓣憡W”號(hào)是用脫 氣除鹽水作為補(bǔ)水，因此在補(bǔ)水系統(tǒng)中另外設(shè)置離子交換器，用經(jīng)處理后的水作為 補(bǔ)水。補(bǔ)水系 統(tǒng)原則線圖如圖所示：1-上部蒸館水箱；2-除氧器；3-熱交換器；4-補(bǔ)水泵；5-補(bǔ)水波動(dòng)箱；6-離子

9、交換器該系統(tǒng)是由補(bǔ)水冷卻器、補(bǔ)水泵、補(bǔ)水調(diào)壓箱及再生式離子交換器構(gòu)成。其職能是將來(lái)自二 回路經(jīng)除氧后的給水供給容積控制系統(tǒng)、取樣系統(tǒng)、設(shè)備冷卻水系統(tǒng)等用戶。補(bǔ)水冷卻器用海水冷卻，來(lái)自二回路的除氧補(bǔ)給水被冷卻后，用泵送往離子交換器進(jìn)一步除 鹽。為了防止海水向除鹽水側(cè)漏泄，補(bǔ)水側(cè)的運(yùn)行壓力為0.2兆帕，而海水側(cè)的壓力為0.15兆 帕。在補(bǔ)水泵出口裝有調(diào)壓箱，用以調(diào)整泵壓力的變化及暫時(shí)貯存補(bǔ)水。為了防止 兼氣重新返入 補(bǔ)水中，調(diào)壓箱為膜封式，并用控制系統(tǒng)用的空氣調(diào)壓。另外，在離子交換器 入口設(shè)有溫度控制 的轉(zhuǎn)換閥，當(dāng)水溫增高時(shí)，自動(dòng)將高溫水返回冷卻器入口，保證交換器可 靠工作。交換器以后的 管道材料

10、，均采用不銹鋼。六、一次屏蔽水系統(tǒng)一次屏蔽水系統(tǒng)的功用是為反應(yīng)堆的一次屏蔽水箱充水.排水、冷卻及補(bǔ)充水的損耗、向一次 屏菽水中添加緩蝕劑以及處理由于輻照分解產(chǎn)生的氫氣以防止爆炸等。圖為一次屏蔽水系統(tǒng)的原則線圖。一激比簾；2一狙篡塑譽(yù)床山一遇風(fēng)中心 丁一來(lái)白堂莆憐卻章疫級(jí);屏癢設(shè)備冷卻水換料充排水系統(tǒng)的功用是向換料所用的臨時(shí)屏蔽水套充水和排水。換料充排水系統(tǒng)是在更換燃料時(shí)使用。由于廢燃料中積累了大量裂變產(chǎn)物，加上壓力殼及堆 構(gòu)件的被活化，則在反應(yīng)堆周圍及元件本身都是具有極強(qiáng)的放射性，同時(shí)其衰變熱也很 大。因此 在換料時(shí)必須采取措施以便屏蔽放射性及去除衰變熱。通常采取的措施就是在換料時(shí)臨時(shí)裝上屏

11、蔽水套，以保證工作人員的安全和防止燃料元件的燒壞。換料充排水系統(tǒng)就是 用以向屏蔽水套充 水和排水，以便除去堆芯的衰變熱。為了簡(jiǎn)化裝置，該系統(tǒng)常借用其它系統(tǒng)來(lái)完成其任務(wù)。七、安全注射系統(tǒng)和安全噴淋系統(tǒng):上郡蒸惘衣與i澄一一株眼母草胃1 M 吏芯;512 -址備y中節(jié)抽交訣n； 3冷耳海水；】4安全殼排放;巧-請(qǐng)勺給水橐.當(dāng)主冷卻劑系統(tǒng)破斷時(shí)，穩(wěn)壓器的水位降低，壓力也同時(shí)降低，并發(fā)出應(yīng)急堆芯注水信 號(hào)， 同時(shí)可啟動(dòng)兩臺(tái)應(yīng)急堆芯注水泵中的一臺(tái)，補(bǔ)給水泵兩臺(tái)（或補(bǔ)給水泵一臺(tái)，應(yīng)急衰變 熱除去泵 一臺(tái)）。在小失水事故時(shí)，由于破口小，壓力降落緩慢，故是在高壓下注水，此時(shí) 可啟動(dòng)充填泵 （2立方米/小時(shí)），由容積控制系統(tǒng)向容積控制波動(dòng)箱中注水。中等失水事故時(shí)，壓力為中等程 度，用補(bǔ)給水泵（96立方米/小時(shí)）或非常用水箱的水，用應(yīng)急衰變熱除去泵向堆芯注水。大失 水事故時(shí)，冷卻劑流出速度大，壓