核电厂系统与设备
Nuclear Power Plant System and Equipment
核岛主要辅助系统
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压水堆核电厂一回路辅助系统分类
一回路辅助系统 是核电厂核岛的重要组成部分。它
不仅对反应堆动力装臵的正常运行是不可缺少的，而 且在事故情况下，为核电厂提供必要的安全措施。在
任何情况下，它都能使反应堆安全地停堆，并能把核
• 控制轴向功率偏差
• 控制R棒（温度调节棒）位在调节带内
• 保证停堆深度
（4） 反应性慢变化的控制措施
加硼
稀释
除硼
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下泄
002BA
030VP
排出含硼水V升
TEP
下泄
002BA
030VP
排出含硼水V升
TEP
上充
注入纯水V升
REA
上充
注入硼酸V升
REA
稀释
下泄
030VP
002BA
硼化
下泄
TEP 除硼段
废气处理系统、固体废物处理系统等。
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本章（教材第四章）仅介绍第一类： 一回路辅助系统（RCV、REA、RRA） 辅助冷却水系统（RRI、SEC 、PTR）
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化学容积和控制系统
一、RCV系统的主要功能：
1、容积控制 2、化学控制
3、反应性控制
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1、容积控制
（1）一回路水容积变化的原因


水容积随温度的变化而变化（热工学角度看）
不可避免的泄漏(一号密封、主泵2#轴封等） （水力学角度看）
（2）水容积变化的影响
一回路水容积变化→稳压器水位的变化
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容 积
•
1.4m3/1000kg
可见，当一回路 的水从冷态升温 到热态时，水的 比体积约增加 40%
温度
300 0C
水的比容随温度的变化关系曲线
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（3）容积控制的目的
• 吸收稳压器不能全部吸收的一回路水容积的
电厂释放的放射性物质数量限制在规定的限值内。
对于不同的核电厂堆型，一回路辅助系统的设臵
和分类方法是不同。典型的压水堆核电厂通常设臵 20多个一回路辅助系统。这些系统按其基本功能可
分为三类。
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（一）反应堆装置的流体系统
这类辅助系统的基本功能是为反应堆正常运
行服务，包括启动、停堆、功率运行、调试、 换料和检修等。
属于这一类系统的有：安全注射系统、安全壳、
安全壳喷淋系统、安全壳通风系统、安全壳隔 离系统、空气净化及消氢系统和蒸汽发生器辅 助给水系统等。
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（三）放射性废物处理系统
这类辅助系统用于收集、运送、贮存、处理
放射性废物，以防止污染环境，保证厂区内
外人员受到的剂量在允许范围内。
属于这类的系统有：放射性废液处理系统、
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（2）化学控制的目的
• •
限制腐蚀，控制在最低限度。
将一回路水的化学和放射性指标维持在规
定的范围内。
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（3）化学控制的原理
• 注入化学试剂，控制pH值（注入7LiOH，中和硼酸） • 控制氧含量（机组启动时注入N2H4；正常运行时向容控箱 充入氢气，氢达到一定浓度以抑制水辐照分解生成氧）
N2 H4 O2 2H2O N2
变化，从而将稳压器的液位维持在整定值上。
（4）容积控制的方法
• • 上充补水，补偿一回路水的收缩和泄漏（硼和水补 下泄排水，吸收一回路水的膨胀，下泄流排往容控 给REA系统执行）
箱或TEP（硼回收）系统
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容积控制原理
原理：通过上充下泄将稳压器的液位维持 在“程序液位”。
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2、化学控制
（1）一回路的化学问题
• 物理腐蚀（结垢） 燃料包壳破损 • 化学腐蚀（侵蚀） 高温 + 高氧含量 + 低pH值 腐蚀进程加速 化学反应加快 影响热传输，形成热点，导致
腐蚀产物受中子辐却剂的放射性来自：① 水及其中杂质的活化；② 裂变产物的释放；③ 腐蚀产物的活化；④ 化学添加物的 活化。 水作为冷却剂在一回路的高温高压和强辐射场中循环, 它除了载热和慢化中子外,还发生一系列的反应：水和其 中杂质的中子活化反应,水的辐射分解,水对材料的腐蚀及 腐蚀产物的活化、迁移和沉积,裂变产物从破损的燃料元 件中逃逸及其随冷却剂的转移等。这些都导致水质恶化、 回路中放射性增高及结构材料损坏等不良后果。
2.4MPa
002RF 013VP
0.2MPa 450C
1400C
291.40C
温度
RCV系统的冷却和降压过程
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附属功能：
1、向外扫气，定期排放积聚在容积控制箱
内气垫中的裂变气体产物；
2、在设备预加热操作时，用氮气清除水中
排出的溶解氧，或在反应堆停闭期间，
使用氮气以降低一回路水中氢浓度。
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• 净化一回路水（过滤+除盐）
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化学控制原理
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(4)化学控制的温度和压力问题
• 离子交换树脂不能承受60 0C以上的温度； • 需将下泄流的压力降至0.2—0.5MPa； • 为防止汽化，必须是先降温，后降压。
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压 力 15.5MPa
001EX
•
饱 和 曲 线
001-003DI
禁 止 区
属于这一类系统的有：化学和容积控制系统、
堆芯余热排出系统、设备冷却水系统、硼和 补给水系统、硼回收系统、乏燃料水池冷却 及净化系统、取样系统等。
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（二）专设安全设施
专设安全设施是核电厂安全纵深防御的重要组
成部分。在设计基准事故时，用以确保反应堆
安全停堆，并控制放射性和能量释放，尽量限 制其后果，使周围居民安全和健康不受损害。
3、反应性控制（中子毒物控制）
（1） 反应性变化的原因
•燃料消耗； • 裂变产物、毒物（135氙、149钐等），它们 是吸收中子的毒物，并且浓度随功率变化而变 化； • 一回路冷却剂温度变化的温度效应。 （2）反应性控制
• 硼酸溶液的化学补偿
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（3）反应性控制的目的
• 补偿燃耗和毒物带来的负反应性
002BA
MN
补充硼水浓度 与一回路相同
上充
REA
上充
REA
除硼
自动补给
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硼酸控制反应性的优缺点：
优点：
硼酸溶于水中，不需要任何额外空间就能起到吸 收中子的作用，可省去大量控制棒，简化了堆芯布 臵和反应堆压力容器顶部结构。
可溶性硼酸均匀弥散在慢化剂中,消除了采用控 制棒时造成的堆芯内中子通量密度不均匀现象。
反应堆运行时,控制棒几乎可以全部抽出堆芯, 使堆芯功率分布均匀,对提高燃耗深度有利。
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缺点：
由于改变冷却剂硼浓度是通过向一回路注入浓
硼酸或纯水同时排出等量的一回路水来实现的，
这一过程一般需要几分钟到几十分钟才能完成。 因此,这种办法对反应性调节速度较慢，因而仅 适于控制较慢的反应性变化。电厂升温过程中反 应性的变化、燃耗引起的反应性变化和裂变产物