核電站水化學(xué)工況考試題目

一、十個(gè)概念：核電站一回路系統(tǒng)：反響堆冷卻劑系統(tǒng)又稱為一回路系統(tǒng)，它是核電站的最重要的系統(tǒng)，也是核電站區(qū)別于其他類型電站的本質(zhì)特征。反響堆冷卻系統(tǒng)使反響堆冷卻劑在規(guī)定壓力、溫度的條件下正常進(jìn)行循環(huán)、并載出堆芯熱量的系統(tǒng)。核電站二回路系統(tǒng)：核電站的二回路系統(tǒng)即以汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組設(shè)備為主的系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中主要實(shí)現(xiàn)蒸汽獲得、沖轉(zhuǎn)汽輪機(jī)、帶動(dòng)發(fā)電以及對(duì)乏汽進(jìn)行冷卻等功能。由汽輪機(jī)，發(fā)電機(jī)，凝汽器，凝結(jié)水泵，給水加熱器，除氧器，給水泵，蒸汽發(fā)生器，汽水別離再熱器等設(shè)備組成?？熘凶釉鲋扯眩河煽熘凶右鹆炎冩?zhǔn)椒错懙姆错懚选Ｆ湓谶\(yùn)行時(shí)，能在消耗易裂變核素的同時(shí)生產(chǎn)易裂變核素，且能使所產(chǎn)多于所耗，實(shí)現(xiàn)易裂變核素的增殖。反響堆：核反響堆，又稱為原子反響堆或反響堆，是裝配了核燃料以實(shí)現(xiàn)大規(guī)?？煽刂屏炎冩?zhǔn)椒错懙难b置。蒸汽發(fā)生器：是核電站一回路和二回路的樞紐，它將反響堆內(nèi)產(chǎn)生的熱量傳給蒸汽發(fā)生器的二回路水側(cè)，產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)做功?！静捎瞄g接循環(huán)的反響堆動(dòng)力裝置中把反響堆冷卻劑從堆芯獲得的熱能傳給二回路工質(zhì)使其變?yōu)檎羝臒峤粨Q設(shè)備。有產(chǎn)生過熱蒸汽的直流式蒸汽發(fā)生器和帶汽水別離器、枯燥器的飽和蒸汽發(fā)生器兩類?！糠错懶裕悍错懚训闹凶佑行г鲋骋驍?shù)keff與1之差相對(duì)keff之比。用此無量綱數(shù)(符號(hào)“ρ”)來衡量增殖介質(zhì)系統(tǒng)偏離臨界狀態(tài)的程度。單位可用百分?jǐn)?shù)、pcm(1015)；也可用緩發(fā)中子總份額；作單位，稱“元($)”。劑量當(dāng)量：就是用來度量不同類型的輻射所引起的不同生物效應(yīng)，其單位為雷姆〔rem〕或希沃特〔Sv〕。EPRI：〔ElectricPowerResearchInstitute,EPRI〕成立于1973年，是一個(gè)非贏利的能源和電力科研機(jī)構(gòu)、協(xié)調(diào)組織，經(jīng)費(fèi)由美國(guó)主要的公用電力公司資助。其主要任務(wù)是組織、協(xié)調(diào)并統(tǒng)一規(guī)劃發(fā)電、輸電、配電、用電等方面的科研活動(dòng)，以及核能發(fā)電、新技術(shù)開發(fā)利用、環(huán)境保護(hù)等方面的研究，科技信息的交流等。BWR：〔boilingwaterreactor〕，中文名：沸水堆。沸水堆核電站沸水堆又叫輕水堆，沸水堆核電站工作流程是：冷卻劑〔水〕從堆芯下部流進(jìn)，在沿堆芯上升的過程中，從燃料棒那里得到了熱量，使冷卻劑變成了蒸汽和水的混合物，經(jīng)過汽水別離器和蒸汽枯燥器，將別離出的蒸汽來推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。PWR：PressurizedWaterReactor壓水反響堆。SG：SteamGenerator蒸汽發(fā)生器。慢化劑：熱中子堆內(nèi)用于降低快中子能量的材料。對(duì)其主要要求是：慢化能力強(qiáng)，中子吸收弱，與冷卻劑和燃料棒包殼以及其他結(jié)構(gòu)材料的相容性好，熱和輻照穩(wěn)定性好等。輻照分解：又稱輻射化學(xué)變化。由體系吸收電離輻射能產(chǎn)生的激發(fā)分子、離子、電子和自由基引起。例如液態(tài)水吸收電離輻射能產(chǎn)生的陽離子、激發(fā)分子和電子，它們分布在入射粒子徑跡周圍的刺跡中，迅速經(jīng)由激發(fā)分子解離、離子分子反響和電子溶劑化過程轉(zhuǎn)變?yōu)闅湓?、羥基自由基和水化電子，它們?cè)诖疼E中的濃度很高(約1mol/L數(shù)量級(jí))，一局部自由基發(fā)生相互反響生成穩(wěn)定的分子產(chǎn)物，如氫和過氧化氫或重新生成水分子。未反響的自由基那么隨刺跡膨脹而擴(kuò)散，直至均勻分布在水介質(zhì)中。當(dāng)無溶質(zhì)存在時(shí)，擴(kuò)散出來的自由基產(chǎn)物通過自由基-自由基反響、自由基-分子產(chǎn)物間反響消失。體系重新建立熱力學(xué)平衡。輻射化學(xué)變化程度與輻射類型和能量，劑量率，體系中的雜質(zhì)，去除劑，輻照環(huán)境(溫度、輻照氣氛)以及受照物質(zhì)的性質(zhì)及狀態(tài)等有關(guān)。問答題沸水堆核電廠其特點(diǎn)是什么，其介質(zhì)運(yùn)行方式和參數(shù)是？沸水堆允許反響堆中的冷卻劑沸騰，反響堆中產(chǎn)生的蒸汽直接進(jìn)入汽輪機(jī)做工，堆芯冷卻劑直接循環(huán)，因而沸水堆比壓水堆省一個(gè)中間換熱環(huán)節(jié)，省去了蒸汽發(fā)生器、穩(wěn)壓器等設(shè)備及相應(yīng)管道。與壓水反響堆相比，沸水反響堆的構(gòu)造更為簡(jiǎn)單，且大大降低了反響堆的工作壓力低和堆芯溫度，因此顯著提高了反響堆的平安性，降低了造價(jià)。但由于沸水堆的循環(huán)系統(tǒng)直接連接了堆芯和汽輪機(jī)，因此可能造成汽輪機(jī)受到放射性污染，給設(shè)計(jì)和維修帶來麻煩。介質(zhì)運(yùn)行方式：以沸騰輕水為慢化劑和冷卻劑并在反響堆壓力容器內(nèi)直接產(chǎn)生飽和蒸汽，并將產(chǎn)生的蒸汽直接給汽輪機(jī)發(fā)電。參數(shù)：核燃料：低濃度鈾，2%富集度；慢化劑：輕水；冷卻劑：輕水；回路：一個(gè)回路；堆芯：直流蒸發(fā)器；壓力：一回路5~7MPa。核電廠在其汽輪機(jī)方面與火電廠有什么不同？核電汽輪機(jī)的級(jí)數(shù)少而不設(shè)中壓缸，低壓缸功率占全功率的比例大，約為50%~60%，因此低壓缸的經(jīng)濟(jì)性對(duì)整個(gè)汽輪機(jī)有重要影響，當(dāng)功率增大到500-800MW時(shí)高壓缸要做成雙流的，汽輪機(jī)的排氣損失，別離再熱器和進(jìn)排氣管道的壓力損失對(duì)對(duì)汽輪機(jī)的經(jīng)濟(jì)性影響增大；汽輪機(jī)出口蒸汽容積流量過大，使得末級(jí)葉片增高，從而加大汽輪機(jī)徑向尺寸，并采用多排氣口結(jié)構(gòu)，使得汽輪機(jī)尺寸增大，重量增加；核電汽輪機(jī)是工作在濕蒸汽環(huán)境下的，濕度對(duì)汽輪機(jī)各級(jí)都有影響，大小水滴對(duì)汽輪機(jī)級(jí)的影響主要表現(xiàn)在對(duì)流通局部元件的沖蝕破壞作用，因此在汽缸內(nèi)壁要采取去濕措施，主要有增大軸向間隙，外置式別離器等；核電汽輪機(jī)多為定壓運(yùn)行，因此在蒸汽初、終參數(shù)不變的情況下，降低汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以顯著的提高汽輪機(jī)組的極限功率，采用半速機(jī)組的優(yōu)點(diǎn)是：半速機(jī)組的葉片的較長(zhǎng)，葉片端渦流損失影響較小，因此效率比全速機(jī)組高5%，目前對(duì)750~1000MW的飽和汽輪機(jī)組采用3000r/min，而對(duì)大于1000MW的核汽輪機(jī)多采用1500r/min。3.壓水堆核電廠的堆芯構(gòu)成和特點(diǎn)，反響堆壓力容器特點(diǎn)：答：〔1〕堆芯主要由燃料組件和堆芯功能組件構(gòu)成。燃料組件由燃料元件、定位格架和組件骨架等組件構(gòu)成。燃料元件呈17×17正方形排列。每個(gè)組件有289個(gè)位置，其中264個(gè)位置由燃料元件占據(jù)。 堆芯功能組件包括控制棒組件，可燃毒物組件，阻力塞組件，初級(jí)中子源棒組件和次級(jí)中子棒組件等。a、控制棒組件分為兩類，一類由24根帶吸收劑的棒束組成，所用吸收材料為銀銦鎘合金，這類合金稱為黑棒束組件；另一類是灰棒束組件，有8根棒的吸收劑為銀銦鎘合金，其余16根為不銹鋼做吸收材料的灰棒。b、可燃毒物組件由裝在不銹鋼包殼管中的含硼玻璃管組成，成分是B2O3+SiO2用于抵消堆芯第一次裝料大局部過剩的后備反響性。c、阻力塞組件是下端呈子彈頭形的短不銹鋼棒，用于封閉不帶有控制棒組件，可燃毒物組件或中子源棒組件中的控制導(dǎo)向管，以便減少冷卻劑的旁路。d、初級(jí)中子源棒組件為監(jiān)督初始堆芯裝料和反響堆啟動(dòng)提供所需的中子源，次級(jí)中子源棒組件用于反響堆滿運(yùn)行兩個(gè)月后的反響堆停堆后再啟動(dòng)，它由疊放在一根不銹鋼管中銻-鈹芯塊組成，銻在堆內(nèi)吸收中子活化后放出的γ射線。 反響堆壓力容器位于反響堆廠房中心，設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮一回路冷卻劑的高壓和高溫，主管道斷裂事故和地震等作用。由于壓力容器所容納的反響堆本體放射性極強(qiáng)，故在材質(zhì)要求、制作、檢驗(yàn)及在役檢查等方面都比常規(guī)壓力容器要嚴(yán)格得多。反響堆壓力容器支撐、包容堆芯和堆內(nèi)構(gòu)件，工作在高壓、高溫含硼水介質(zhì)和放射性輻照條件下，壽命不少于40年。反響堆本體材料為低碳鋼。4、壓水堆核電廠的反響性控制的目的和方式：答：反響性是反響堆中沒有任何控制毒物下，反響堆超臨界的正反響性系數(shù)，用以調(diào)節(jié)功率，補(bǔ)償負(fù)的反響性系數(shù)，運(yùn)行燃耗及裂變產(chǎn)物積累。其大小與反響堆的類型、運(yùn)行工況和換料周期有關(guān)。目的：控制反響性就是設(shè)法“吃掉”反響堆過大的反響性，使其在提升功率時(shí)較緩慢，以核平安可以接受的速度將功率提升到所要求的水平；也可以按照所要求的速度降低功率水平；還要求能控制堆功率在某所要求的功率水平長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，即長(zhǎng)期維持增值系數(shù)等于1.反響控制的方法：大多是靠改變堆芯吸收物質(zhì)數(shù)量來實(shí)現(xiàn)反響堆控制的。主要靠改變冷卻劑及慢化劑中的中子強(qiáng)吸體—硼的濃度以及改變控制棒在堆內(nèi)的位置來改變堆芯吸收體數(shù)量。5、穩(wěn)壓器的功能及分類：答：穩(wěn)壓器的根本功能：是建立并維持一回路系統(tǒng)的壓力，防止冷卻劑在反響堆內(nèi)發(fā)生溶劑沸騰。此外，作為一回路系統(tǒng)的緩沖容器，吸收一回路系統(tǒng)水容積的迅速變化。穩(wěn)壓器在電廠穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，將一回路壓力維持在恒定壓力以下；在一回路系統(tǒng)瞬態(tài)時(shí)，將壓力變化限制在允許值內(nèi)；在事故時(shí)，防止一回路系統(tǒng)超壓，維護(hù)一回路的完整性。分類：按原理和結(jié)構(gòu)形式的不同，穩(wěn)壓器分為兩類，即氣罐式穩(wěn)壓器和電加熱式穩(wěn)壓器。核電廠水工況的總要求：核電站水化學(xué)工況的選擇及實(shí)施，對(duì)核電站的平安可靠運(yùn)行有重大影響。在選擇和實(shí)施水化學(xué)工況時(shí)，既要考慮到核電站整體，也要考慮到反響堆類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、參數(shù)以及核電站放射性對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響。①盡可能減少沉淀物在回路中的積累；②保持冷卻劑和蒸汽發(fā)生器工作介質(zhì)的物理-化學(xué)特性；③將放射性水平控制在允許標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。7、核電站一回路水工況的作用：答：〔1〕控制冷卻劑中放射性核素的積累； 〔2〕減少在燃料元件包殼外表形成疏松的且易被沖刷的沉淀物； 〔3〕能有效地除去冷卻劑中各種雜質(zhì)； 〔4〕能維持冷卻劑中所必須的反響性調(diào)節(jié)劑和pH值調(diào)節(jié)劑的濃度；抑制冷卻劑的輻照分解，降低輻照分解氣相產(chǎn)物O2的濃度。8.核電站一回路的水化學(xué)有哪四種？作用分別是什么？答：〔1〕Zn工況：可延緩合金的應(yīng)力腐蝕破裂和受輻射的影響〔2〕氫工況：有效抑制冷卻劑的輻照分解，抑制氯或氯化性基因，抑制氯腐蝕〔3〕硼酸工況：維持冷卻劑中的反響性調(diào)節(jié)劑〔4〕氫氧化鋰工況：調(diào)節(jié)冷卻劑的PH調(diào)節(jié)劑。9.化容系統(tǒng)組成包括那幾個(gè)局部？各局部特點(diǎn)？化容系統(tǒng)的功能是什么？答：化容系統(tǒng)的組成包括：下泄管線，凈化段，上充管線及軸封水回路。 化容系統(tǒng)的各局部特點(diǎn)： a下泄流管線:正常流量：13.6m3/h,金國(guó)光下泄隔離閥進(jìn)入再生熱交換器的殼內(nèi)，冷卻至140℃，在經(jīng)過節(jié)流板，將壓力降至約2.4MPa，進(jìn)入下泄熱交換器的管側(cè)，由殼側(cè)的設(shè)備冷卻將下泄流溫度降到46℃左右，最后經(jīng)過溫控三通閥進(jìn)入凈化段。 b凈化段:凈化段的離子交換樹脂的正常工作溫度范圍46~62.5℃。為使離子交換樹脂免受高溫，在凈化段入口設(shè)置了溫控三通閥。 c上充管線:設(shè)有流量調(diào)節(jié)閥，按穩(wěn)壓器水位控制系統(tǒng)的要求改變上充流量。上充流經(jīng)過再生熱交換器的吸收下泄流的熱量，在匯入一回路前被加熱到冷卻劑冷段的主流溫度。 d軸封水回路：上充泵流量的一局部，進(jìn)入主泵的軸封水回路。密封水進(jìn)過流量控制閥和過濾器后進(jìn)入主泵軸封水回路。 化容系統(tǒng)的主要功能： 〔1〕通過改變反響堆冷卻劑的硼質(zhì)量濃度，對(duì)堆芯進(jìn)行反響性控制。 〔2〕維持穩(wěn)壓器的水位，控制一回路系統(tǒng)的水容量。 〔3〕對(duì)反響堆冷卻劑的水質(zhì)進(jìn)行化學(xué)控制和凈化，減少反響堆冷卻劑對(duì)設(shè)備的腐蝕，控制反響堆冷卻劑中裂變產(chǎn)物和腐蝕產(chǎn)物的含量，降低反響堆冷卻劑的放射性水平。 〔4〕向反響堆冷卻劑泵提供軸封水。 〔5〕為反響堆冷卻劑系對(duì)統(tǒng)提供充水和水壓試驗(yàn)手段。 〔6〕對(duì)于上充泵兼作高壓安注泵的化容系統(tǒng)，事故時(shí)用上沖泵向堆芯注入應(yīng)急冷卻水。10、硼與水的補(bǔ)給系統(tǒng)概況及向化容系統(tǒng)的補(bǔ)給方式：答:概況:反響堆硼與水的補(bǔ)給系統(tǒng)是化容控制系統(tǒng)的一個(gè)支持系統(tǒng)，它輔助化容系統(tǒng)完成主要的功能，此外，該系統(tǒng)還有假設(shè)干附加功能。1〕系統(tǒng)功能：①為改變反響堆冷卻劑硼質(zhì)量分?jǐn)?shù)，向化容系統(tǒng)提供硼酸和除氣鹽水，輔助化容系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)容積控制。②為進(jìn)行水質(zhì)的的化學(xué)控制提供化學(xué)藥品添加設(shè)備。③為換料水儲(chǔ)存箱、安注系統(tǒng)的硼注入罐提供硼酸水和補(bǔ)水，為穩(wěn)壓器卸壓箱提供噴淋冷卻水，為主泵軸封蓄水管供水。2〕系統(tǒng)要求：反響堆硼與水的補(bǔ)給系統(tǒng)是一個(gè)兩臺(tái)機(jī)組共用的系統(tǒng)。對(duì)于硼酸補(bǔ)給，三個(gè)儲(chǔ)存量各為81m3的硼酸箱，每個(gè)機(jī)組一個(gè)，第三個(gè)共用。對(duì)于補(bǔ)給水的供給，要求兩個(gè)容器各為300m3的除氣除鹽水箱為兩臺(tái)機(jī)組共用。兩個(gè)硼水箱所容4%硼酸的量，足以保證同時(shí)一個(gè)機(jī)組在壽期初冷停而為另一個(gè)機(jī)組在壽期末的換料冷停所需的硼酸溶液里，這局部是與平安相關(guān)的，在某些事故下需要向反響堆緊急注硼。3〕系統(tǒng)組成;主要由水補(bǔ)給子系統(tǒng)、硼酸補(bǔ)給子系統(tǒng)、化學(xué)添加子系統(tǒng)組成。補(bǔ)給方式：硼與水的補(bǔ)給系統(tǒng)向化容系統(tǒng)的補(bǔ)給方式有5種，分別是自動(dòng)補(bǔ)給，稀釋，快稀釋，硼化及手動(dòng)補(bǔ)給。a.自動(dòng)補(bǔ)給：自動(dòng)補(bǔ)給方式補(bǔ)給與一回路冷卻劑硼質(zhì)量分?jǐn)?shù)相同的含硼水，它主要用于容積控制，不改變一回路的硼的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。b.稀釋于快稀釋：將硼酸補(bǔ)給給管線隔離，向一回路參加除氣除鹽水，就是