核電站水化學(xué)工況考試題目

一、十個概念：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)即以汽輪機發(fā)電機組設(shè)備為主的系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中主要實現(xiàn)蒸汽獲得、沖轉(zhuǎn)汽輪機、帶動發(fā)電以及對乏汽進行冷卻等功能。由汽輪機，發(fā)電機，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?。其在運行時，能在消耗易裂變核素的同時生產(chǎn)易裂變核素，且能使所產(chǎn)多于所耗，實現(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)生蒸汽推動汽輪機做功?！静捎瞄g接循環(huán)的反響堆動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keff之比。用此無量綱數(shù)(符號“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，是一個非贏利的能源和電力科研機構(gòu)、協(xié)調(diào)組織，經(jīng)費由美國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，以及核能發(fā)電、新技術(shù)開發(fā)利用、環(huán)境保護等方面的研究，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，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汽輪發(fā)電機組發(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。對其主要要求是：慢化能力強，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印⒘u基自由基和水化電子，它們在刺跡中的濃度很高(約1mol/L數(shù)量級)，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散，直至均勻分布在水介質(zhì)中。當(dāng)無溶質(zhì)存在時，擴散出來的自由基產(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是什么，其介質(zhì)運行方式和參數(shù)是？沸水堆允許反響堆中的冷卻劑沸騰，反響堆中產(chǎn)生的蒸汽直接進入汽輪機做工，堆芯冷卻劑直接循環(huán)，因而沸水堆比壓水堆省一個中間換熱環(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。但由于沸水堆的循環(huán)系統(tǒng)直接連接了堆芯和汽輪機，因此可能造成汽輪機受到放射性污染，給設(shè)計和維修帶來麻煩。介質(zhì)運行方式：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。核電廠在其汽輪機方面與火電廠有什么不同？核電汽輪機的級數(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)濟性對整個汽輪機有重要影響，當(dāng)功率增大到500-800MW時高壓缸要做成雙流的，汽輪機的排氣損失，別離再熱器和進排氣管道的壓力損失對對汽輪機的經(jīng)濟性影響增大；汽輪機出口蒸汽容積流量過大，使得末級葉片增高，從而加大汽輪機徑向尺寸，并采用多排氣口結(jié)構(gòu)，使得汽輪機尺寸增大，重量增加；核電汽輪機是工作在濕蒸汽環(huán)境下的，濕度對汽輪機各級都有影響，大小水滴對汽輪機級的影響主要表現(xiàn)在對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；核電汽輪機多為定壓運行，因此在蒸汽初、終參數(shù)不變的情況下，降低汽輪機的轉(zhuǎn)速，可以顯著的提高汽輪機組的極限功率，采用半速機組的優(yōu)點是：半速機組的葉片的較長，葉片端渦流損失影響較小，因此效率比全速機組高5%，目前對750~1000MW的飽和汽輪機組采用3000r/min，而對大于1000MW的核汽輪機多采用1500r/min。3.壓水堆核電廠的堆芯構(gòu)成和特點，反響堆壓力容器特點：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。每個組件有289個位置，其中264個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，初級中子源棒組件和次級中子棒組件等。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、初級中子源棒組件為監(jiān)督初始堆芯裝料和反響堆啟動提供所需的中子源，次級中子源棒組件用于反響堆滿運行兩個月后的反響堆停堆后再啟動，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)計時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，故在材質(zhì)要求、制作、檢驗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，補償負(fù)的反響性系數(shù)，運行燃耗及裂變產(chǎn)物積累。其大小與反響堆的類型、運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期穩(wěn)定運行，即長期維持增值系數(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)運行時，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，將壓力變化限制在允許值內(nèi)；在事故時，防止一回路系統(tǒng)超壓，維護一回路的完整性。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)工況的選擇及實施，對核電站的平安可靠運行有重大影響。在選擇和實施水化學(xué)工況時，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、參數(shù)以及核電站放射性對環(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)組成包括那幾個局部？各局部特點？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： a下泄流管線:正常流量：13.6m3/h,金國光下泄隔離閥進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，進入主泵的軸封水回路。密封水進過流量控制閥和過濾器后進入主泵軸封水回路。 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，對堆芯進行反響性控制。 〔2〕維持穩(wěn)壓器的水位，控制一回路系統(tǒng)的水容量。 〔3〕對反響堆冷卻劑的水質(zhì)進行化學(xué)控制和凈化，減少反響堆冷卻劑對設(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統(tǒng)提供充水和水壓試驗手段。 〔6〕對于上充泵兼作高壓安注泵的化容系統(tǒng)，事故時用上沖泵向堆芯注入應(yīng)急冷卻水。10、硼與水的補給系統(tǒng)概況及向化容系統(tǒng)的補給方式：答:概況:反響堆硼與水的補給系統(tǒng)是化容控制系統(tǒng)的一個支持系統(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)實現(xiàn)容積控制。②為進行水質(zhì)的的化學(xué)控制提供化學(xué)藥品添加設(shè)備。③為換料水儲存箱、安注系統(tǒng)的硼注入罐提供硼酸水和補水，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：反響堆硼與水的補給系統(tǒng)是一個兩臺機組共用的系統(tǒng)。對于硼酸補給，三個儲存量各為81m3的硼酸箱，每個機組一個，第三個共用。對于補給水的供給，要求兩個容器各為300m3的除氣除鹽水箱為兩臺機組共用。兩個硼水箱所容4%硼酸的量，足以保證同時一個機組在壽期初冷停而為另一個機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;主要由水補給子系統(tǒng)、硼酸補給子系統(tǒng)、化學(xué)添加子系統(tǒng)組成。補給方式：硼與水的補給系統(tǒng)向化容系統(tǒng)的補給方式有5種，分別是自動補給，稀釋，快稀釋，硼化及手動補給。a.自動補給：自動補給方式補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：將硼酸補給給管線隔離，向一回路參加除氣除鹽水，就是