核电站实习报告

　　2.1概述 2.2反应堆结构 2.3堆芯组成 2.4蒸汽发生器结构 2.5汽轮机结构 2.6除氧器 2.7田湾全数字化仪控系统 （1）训练从核电站业设计、施工、监理及系统运行管理等工作所必须的各种基本技能和实践动手能力； 2.1概述 核力装置是一个由各种仪器、系统、设备和机构组成的综合体，用于将核燃料裂变时放出的核能变换成电能、机械能和热能。核动力装置由两部分组成：一是 反应堆装置，其作用是使核燃料中的易裂变核素产生裂变，热量，并把热量 传递给工质（冷却剂）；二是汽轮发电机组（包括汽轮机和发电机），其作用是将 工质（蒸汽）热能转为机械能和电能，在大多数核动力装置中，作为工质的冷却 剂和蒸汽的回是分开的。其中，冷却剂回称为一回．水蒸气回称为二回 。一回是带放射性的，二回则是安全的。 田湾核电站一期工程建设的两台单机容量为100万千瓦级的俄罗斯ASE-91/99 型压水堆核电机组即为双回设计。其中，一回由1 个反应堆、1 台稳压器和 个环组成，如图1-1-1所示。 台蒸汽发生器、1台主泵和主管道。冷却剂在主泵的作用 下．按照从反应堆一蒸汽发生器一主泵一反应堆的流程在一回中循环流动。一 回内的压力由稳压器稳定在 15.7 MPa，在冷却剂通过反应堆堆芯时，吸收核 裂变出的热量，温度从 t=290加热到 t=322，因此冷却剂在正常情况下 处于欠饱和状态。被加热的 冷却剂然后沿主管道进入蒸汽发生器，并在蒸汽发生器的传热管内流动，将热量传递给传热管外侧的二回工质（给水），使给水沸腾，从而转变为饱和蒸汽， 蒸汽的压力为 28MPa，温度为278。同时’一回冷却剂被二回工质（给 水）冷却，温度从320下降到290，然后沿主管道重新进入堆芯。 在蒸汽发生器内产生的饱和蒸汽沿蒸汽管线进入汽轮机。蒸汽在流过汽轮机膨胀，使其热能转换成汽轮机转子旋转的机械能。由于汽轮机转子与发电机转 子通过联轴器连接在一起，因此汽轮机在转动的同时带动发电机转子旋转，继而 在发电机定子上产生电流，这样就将机械能转换成电能，如图1-1-2 所示。 由于随着蒸汽在汽轮机内的膨胀，蒸汽的湿度增加，而这有可能导致汽轮机零件的汽蚀磨损。所以，汽轮机分为高压缸和低压缸，并且在高压缸和低压缸之间 设置汽水分离再热装置，对蒸汽进行干燥和加热。干燥后的微过热蒸汽进入低压 缸，并最终排入凝汽器。 在凝汽器中布置有传热管，传热管内循环流动着海水，用于冷却汽轮机排出的乏蒸汽，使乏蒸汽转变为凝结水，同时保持凝汽器内为恒定的真空。海水的水温 通常在13～33，海水的循环依靠循环泵实现。 凝汽器中蓄积的蒸汽凝结水称为主凝结水，由凝结水泵抽出，经过低压加热器加入除氧器。低压加热器是利用从汽缸中抽出的蒸汽加热凝结水，有利于提高热 循环效率，同时也可将汽轮机内的水分带出，有利于汽轮机的安全运行。在田湾 核电站共设有四级低压加热器，其中一号低加为并列布置的4 个表面式加热器， 二号低加是一个混合式加热器，三号低加是一个表面式加热器，四号低加也是一 个表面式加热器。 在除气器中，利用汽轮机高压缸的抽汽将凝结水加热至饱和温度，使溶在水中的氧和二氧化碳等气体被出来并排出二回，避免金属设备腐蚀，可见除氧 器。经过除氧后的凝结水称为主给水。 主给水由主给水泵抽出，经过高压加热器加热后进入蒸汽发生器，高压加热器同样是利用从高压缸中抽出的蒸汽加热给水，有利于提高热循环效率。在田湾核 电站，高压加热器均为表面式加热器，共设有两级并且分AB 两个并列运行系列。 例如，A 系列依次布置有一个五号高加和一个六号高加，B 系列与 系列完全相同。 从以上对二回热力系统的描述可知：二回的工质从初始的饱和蒸汽，经过几个不同的热力过程后，仍然回到初始状态，这个周而复始的热力循环即是 朗肯循环。 如图1-1-3所示，朗肯循环由以下几个热力过程组成： 812，表示二的给水在蒸汽发生器中吸收一回冷却剂的热量后转变为饱和蒸汽的过程，是一个定压吸热过程。 23：表示饱和蒸汽在高压缸中膨胀，将蒸汽的内能部分地为转子旋转的机械能，是一个绝热膨胀过程。 34：表示高压缸的排汽在汽水分离再热器中的汽水分离过程，使蒸汽的湿度减小。 45：表示高压缸的排汽在汽水分离再热器中的再热过程，使蒸汽的内能增加。56：表示饱和蒸汽在低压缸中膨胀，将蒸汽的内能部分地为转子旋转 的机械能，是一个绝热膨胀过程。 核电厂的热循环效率，通常用表示，它是指工质完成一循环所做的静功与工质在循环中从高温热源吸收的热量的比值，它表示输入的热量转变为功的份额。 从朗肯循环可知，工质在循环中从高温热源吸收的热量q1 8所所围成的面积，工质在循环中向低温冷源 的热量 q2，是点 69107 所围成的面积；工质完成一个循环所做的净 功即是吸收的热量与的热量之差，因此，核电厂的热循环效率可以用下式表 由于q1与蒸汽的初始参数（温度、压力）有关，q2 与蒸汽的终参数有关，因 此初始参数越高，则热循环效率越高；终参数下降，初始参数不变，则热循环效 率越高。 由于核电厂蒸汽的初始参数低于火电厂蒸汽参数，因此核电厂的热循 环效率较低。为了提高热循环效率，核电厂普遍采用了给水回热循环。 汽发生器的给水温度，减少了给水在蒸汽发生器中的吸热q1。同时，可使抽汽不在凝气器中令凝放热，减少冷源损失 2。，因此在蒸汽初、终参数相同的条件 下，采用给水回热循环的热效率比朗肯循环高。 田湾核电站按照现行俄罗斯标准和IAEA标准设计有以下4 种运行工况： 正常运行工况是指电站所有系统和设备的状态符合所设计的正常运行限值和条件。正常运行工况包括有功率运行、最小可监测功率水平、热态、冷态、维修 冷停堆、换料冷停堆，加热和冷却8 个状态。 预期运行事件是指所有能够预期的机组正常运行的偏离，在运行期间发生一次或几次但是由于设计中了相应的措施，不会对安全重要部件造成大的， 不会导致事故状态。预期运行事件诸如：多台或者单台主泵停运、汽轮机主汽门 关闭或者外部负荷、蒸汽发生器安全阀、大气阀或者旁排阀意外打开等。 设计基准事故是指由设计中的初始事件引发的事故，设计有符合单一故障准则的安全系统以事故的后果。设计基准事故诸如：稳压器安全阀意外打开并且 停留在开、一回小破口、一回大破口、蒸汽发生器给水管破裂等。 芯熔化。超设计基准事故诸如：8小时和24 小时全部交流 （超过24小时）。 田湾核电站有以下3种运行模式’即“N”模式、“T” 系统控制机组负荷，使机组负荷保持在设定范围内，而反应堆功率控制系统调节控制棒的棒位，使反应堆的功率跟随机组负荷的变化而变化，从而主蒸汽 集管压力恒定。“T”模式是电站的主要运行模式。 (3)“C”模式（功率分布控制运行模式）：控制棒由MCDS 的功率分布控制器控 制，目的是进行反应堆功率分布控制。反应堆功率控制器监测主蒸汽集管压力， 当主蒸汽集管压力大于限值时，自动强制转换到“T”模式。 2.2反应堆结构 (3)在O～3000Mw 功率水平范围内能保持堆芯可控链式核裂变反应。 反应堆的组成部分如图1-2-1 所示，包括有：反应堆压力容器，堆芯吊篮，堆 芯围板，管组件、堆芯（燃料组件、控制棒组件、可燃毒物棒组件）、上部 组件、堆内监测仪表、钢结构、上部组件热屏蔽、支承环、止推环、支承衍 架、止推衍架、控制棒驱动机构，隔离波纹节、主密封件、接管区热屏蔽和生物 反应堆压力容器作为一回的压力边界，是防止堆芯内放射性裂变产物逸出的第三道 反应堆压力容器是由容器法兰，接管区段上壳段，接管区段下壳段，支撑壳段，上部圆筒壳段，下部圆筒壳段和椭圆底封头7 部分焊接而成，共有6 环焊缝，如 图1-2-2 所示。 堆芯吊篮是一个带椭圆形底的立体式圆筒体，其主要作用是：固定堆芯围板和燃料组件，使一回冷却剂以均匀的流量在堆芯内流动，同时依靠其金属壳体， 减少反应堆压力容器的入射中子量。 堆芯吊篮又法兰部分，多孔壳段，圆筒壳段，燃料组件支撑管，隔板，底封头，防断支撑等部件组成，如图1-2-5 所示。 堆芯围板安装固定在吊篮内，与吊篮一起装入或卸出压力容器，结构如图1-2-6所示。 反应堆压力容器内进行裂变链式反应的区域。堆芯通常由燃料组件、中子源、可燃毒物、慢化剂(根据需要)和控制棒组件等组成。它们之间流过冷却剂，以带 出裂变反应产生的热量。堆芯的主要性能参数见下表。 控制棒驱动机构的作用是驱动控制棒组件，是控制棒组件能够在堆芯中上下移动，实现反应堆启动、功率调节、剩余反应性补偿和停维；另外，通过传感 器，可以向主控室传送控制棒在堆芯的信号，见图1-2-9。 控制棒驱动机构主体由承压壳体、电磁部件、运动部件、驱动杆和步长器组成。 承压壳体是由不锈钢支撑的带法兰的套管，用于安置控制棒驱动机构的内、外部件，控制棒驱动机构在一回参数下工作。 运动部件安装在密封的承压壳内，通过与电磁部件之间的相互作用实现驱动枰和控制组件的移动。运动部件包括3 个主要部分：提升组件、固定组件以及弹簧 组件。其中： 锁紧线个）、提升线 个）以及可动棘爪。 个）、固定线个）以及固定棘爪。驱动杆上部分是一个带齿的 圆柱形套管，齿间间距为20 mm，可与运动部件中可动部件连接。在驱动杆下部 端头有夹持装置，可与控制棒组件星形构架连接。在驱动杆内布置有 13 磁不锈钢制成的分流器，各分流器之间由垫圈隔离，依靠分流器与步长传感器线圈之间的相互作用，形成驱动杆信号。步长器用于监测驱 动杆和控制棒组件的，它可以提供控制棒组件在堆芯每20mm行程的指 示，它通过控制棒驱动杆带动驱动杆内的分流器移动造成器内9 组电感 线圈电势的变化测出控制棒的棒位。 田湾电站界上首次设置了堆芯熔融物捕集和冷却装置（简称堆芯捕集器），以减轻堆芯熔化并熔穿反应堆压力容器的严重事故后果。堆芯捕集器的作用是包 容含有大量放射性裂变产物的堆芯熔融物和确保安全壳的完整性，从而使严重事 故后果降低到对周围居民和的限值水平。 如果没有堆芯捕集器，那么在这样的严重事故下，高温、高化学活性的堆芯熔融物就会与安全壳构筑物直接作用，使其密封完整性。在此情况下，不仅气 态和气溶胶放射性产物．而且大量长寿命的液态和固态放射性物质将释人， 这将导致灾难性的后果。因此，设置捕集堆芯熔融物并使其长期冷却的装置作为 预防措施是必要的，这种代价带来的潜在效益就是使核电站的安全性显著提高。 堆芯捕集器由托盘、通风集管、材料填料篮以及热交换器四部件组成，如图 1-2-10 所示。整个堆芯捕集器放置在反应堆本体的正下方。 在发生堆芯熔化的超设计基准事故时，堆芯捕集器投入运行。堆芯熔融物首先流至托盘表面，然后沿托盘流人填料篮，通过与材料之间的热物理一化学反 应（吸热反应），吸收部分热量，同时堆芯熔融换热物锆、铬、铝等氧化物组成 的熔渣上升浮于熔化金属上层，非挥发性裂变产物释出。另外，当堆芯燃料 组件出口汽一气混合物温度达到400时，员投入堆内构件检查井水应急使 用系统（JNB），即打开堆内构件检查并与堆芯捕集器连接管线上的门阀，使堆 内构件检查井中的蓄水（683m3）依靠重力（非动能）进入堆芯捕集器换热器组 件，通过水的沸腾蒸发冷却堆芯熔融物，蒸汽由排放通道排入安全壳。在熔融物 流出压力容器50min 后，员将乏燃料水池的蓄水引至熔融物表面，以冷却熔 融物。在事故发生 24 小时内，堆内构件检查井和乏燃料水池的蓄水足以满足熔 融物衰变余热并排出要求。在电力恢复后，通过JMN 系统和FAK 系统向堆内构 件检查井和乏燃料水池补水，以确保堆芯捕集器的长期冷却。堆芯捕集器中的物 质完全固化，需要至少10 个月的时间。 2.3堆芯组成 堆芯装载有163个燃料组件，每个燃料组件都是由上管座、下管座和燃料 棒束部分组成，如图1-3-1 所示。 燃料组件的结构允许向燃料组件中插入控制棒组件、可燃毒物棒组件、中子—温度测量通道以及装卸料专用工具，燃料组件的特性参数见表1-3-1。 堆芯中的燃料组件按照组成的不同分为两类，即标准型燃料组件和混合型燃料组件。其中，混合型燃料组件又分为含钆的燃料组件和不含钆的燃料组件，如图 1-3-2 所示。 号机组于2005 年10 18日开始堆芯首次装料，到 10 月26 日完成了全部的163 个燃料组件、85 个控制棒组件和42 个可燃毒物棒 组件的装载。 田湾核电站一期工程的2号机组于2007 月16日开始堆芯首次装料，到3 日完成了全部的163个燃料组件、85 个控制棒组件和42 个可燃毒物组件的装 2.4蒸汽发生器结构 田湾核电站一回冷却剂系统的每个环设置有1台蒸汽发生器ΠΓB-1000M， 其中KKS 代码为JEA10,20,30,40AC001，并且围绕反应堆布置在反应堆厂房内， 如图1-4-1 所示。 作为一回的压力边界，承受一回压力，并与一回其他压力边界共同构 在预期运行事件、设计基准事故工况以及过度工况下反应堆装置的可靠 2.5汽轮机结构 汽轮机是热动设备，属于正常运行设备，其作用是不断的将水蒸气流的热能转变为汽轮机转子转动的机械能。 的。汽轮饥级的结构如图1-7-1所示， 级分为冲动级和级两种类型。其中，冲动级又包括纯冲动级和带有一定度的冲动级。 级的度用ρ表示，是指动叶栅理想焓与级数的焓降之比，它表示蒸汽在动 叶栅中的膨胀程度。 (2)如果Oρ0.25，称为带有一定度的冲动级，即蒸汽不仅在喷嘴中 膨胀。叶栅中也膨胀，并产生附加的反作用力，推动叶轮旋转。 (3)如果ρ=0.4～0.6及以上，称为级，即蒸汽在喷嘴和动叶栅中都膨胀。 据级的工作原理，汽轮机分为冲动式汽轮机、式汽轮机和冲动联合式汽轮机。 田湾核电站采用K-1000-60/3000型汽轮机，是列宁格勒金属工厂在长期设计、 生产和运行高速汽轮机的经验基础上改进的。 K-1000-60/3000是汽轮机型号，其中： 田湾核电站K-1000-60/3000 型汽轮机由 个高压缸组成，如图1-7-2 所示。 2.6除氧器 进入蒸汽发生器的给水必须经过除氧．这是因为给水中含有氧气，将会使给水管管道汽发生器传热管以及汽轮机通流部分遭受腐蚀，缩短设备的寿命。防止腐 蚀最有效的办法是除去水中的溶解氧和其他气体，这一过程称为给水的除氧。 给水除氧的方式分为物理除氧和化学除氧两种。物理除氧是设置除氧器，利用汽轮机的抽汽加热除氧器中的凝结水，达到除氧的目的。化学除氧是在凝结水中 加入化学试剂极限除氧。 在田湾核电站的二回热力系统中设置有除氧器。如前所述，除氧器的主要作用就是 除去蒸汽发生器给水中的氧气及其他气体，给水的品质。同时，除氧器本身又是给水回加热系统中的一个混合式加热器，起到了加热给水，提高给水温度 的作用。 水中溶解气体量的多少与气体的种类、水的温度以及各种气体在水蔺上的分压力有关，除氧器工作原理是：把压力稳定的蒸汽（通常是汽轮机高压缸的抽汽） 送入除氧器，加热除氧器中的水。在加热过程中，水面上水蒸气的分压力逐渐增 加，而其他气体的分压力逐渐降低．水中的气体就不断地分离析出。当水被加热 到除氧器压力下的饱和温度时，水面上的空间全部被水蒸气充满，各种气体的分 压力趋于零，此时水中的氧气及其他其他即被除去。 如果第一个条件不满足，则气体不能全部从水中分离出来；如果第二个条件不满足，则已分离出来的气体会重新回到水中。因此，除氧器加热蒸汽的汽源也是 至关重要。 对于田湾核电站，除氧器在加热和启动阶段，加热蒸汽来自厂用蒸汽，而厂用蒸汽可以来自主蒸汽集管、辅助锅炉或者临近机组。在汽轮机启动后并且抽汽的 压力达到一定值时，加热蒸汽则来自汽轮机的抽汽。 还需要指出的是，气体从水中分离析出的过程并不是在瞬间能够完成的，需要一定的持续时间，气体才能分离出来。 田湾核电站除氧器为淋水盘式除氧器，主要由上部的除氧塔和下部的除氧水乡组成，如图1-8-12 所示。其中除氧塔是容积为150 m3，长度为3 m直径为2.2m 的圆筒状容器，除氧水箱是一个容积为400 m3，长度为3.8 m，直径为3.6 在除氧塔顶部装有4个射流喷嘴， 水滴’以增加水和蒸汽之间的接触面积，改善传热效果，提高除氧效率，在射流喷嘴的下方设置有筛状多孔的淋水盘，称为上部淋水盘。喷嘴出口的束状水流 首先落至上不淋水盘，除此之外，温度较低的除氧器补水、辅助给水泵的循环水 以及蒸汽发生器的排污水等也是直接送至上部淋水盘。因此上部淋水盘的作用即 是将凝结水及其他疏水和补水分解成细小的水滴。 在上部淋水盘下部还设置有一层筛状多孔的淋水盘，称为下部淋水盘。加热用的蒸汽从除氧塔两端经挡板送至下部淋水盘下部。加热蒸汽由下向上流动，与下 落的束状水流接触换热，将水加热至饱和温度，使水中的气体不断分离逸出，并 由塔顶的排气管排出，凝结水则至除氧塔底部。因此下部淋水盘的作用出了 分散水流外，还有展平水流和气流的作用，使水流与汽流充分接触。 在除氧塔和下部的除氧水箱之间设有连接管。除氧塔中的水经连接短管的水流通道进入除氧水箱。在除氧水箱中设置再沸腾管，可将一部分加热蒸汽从除氧水 箱的两侧引入除氧水箱的底部（正常水面以下）。设置再沸腾管的目的：一是在

　　核电站实习报告实习,核,核电,核电站,实习报告,核电厂,核 电站,瑞金核电站,福岛核电站,台山核电站