AP1000核辅助系统

AP1000核辅助系统目录1化学和容积控制系统（CVS）2正常余热排出系统（RNS）3设备冷却水系统（CCS）4厂用水系统（SWS）5核取样系统（PSS）6启动给水系统（FWS）7乏燃料池冷却系统8燃料操作与贮存系统1化学和容积控制系统（CVS）1.1系统功能化学和容积控制系统（化容系统）完成如下非安全相关的功能：(1)净化——利用离子交换器和过滤器去除杂质，保持反应堆冷却剂的纯度和放射性活度在规定的范围内；(2)反应堆冷却剂系统（RCS）的水装量控制和补给——在电厂正常运行时，保持RCS的水装量和稳压器的程控液位；(3)调硼和化学控制——在电厂启动、停闭、或补偿燃耗时调节硼浓度，满足反应性的控制要求。调节反应堆冷却剂中氢氧化锂的浓度，以控制PH值；1化学和容积控制系统（CVS）1.1系统功能(4)氧控制——在电厂功率运行期间，保持反应堆冷却剂中溶解氢的含量，在电厂冷启动阶段向RCS添加化学物；以控制氧的浓度；(5)RCS的充水和压力试验——系统完成RCS启动前的充水和RCS密封性的水压试验。电厂调试阶段或RCS大修后的压力较高的强度性水压试验由临时的水压试验泵完成，系统提供接头；(6)稳压器辅助喷雾——系统为稳压器提供辅助喷雾，以降低RCS的压力；(7)供应含硼水——为其他系统提供含硼水。1化学和容积控制系统（CVS）1.2系统描述与常规的压水堆电厂相比，AP1000的化容系统有较大的简化，其主要特点如下：(1)全密封式的主泵无轴密封结构，取消了主泵轴封水系统；因此化容系统不需保持连续的上充流和下泄流；(2)为补偿RCS的正常泄漏，补水泵根据稳压器的程控液位信号间断运行；(3)系统利用运行主泵的压头作为净化流的驱动力，在安全壳内实现高压净化；(4)负荷跟踪期间，RCS不调节硼浓度，取消了硼回收系统；(5)取消了化学和容积控制箱，实现高压加H2。1.2系统描述化容系统由再生式热交换器、下泄热交换器、离子交换器、过滤器、补水泵、水箱、管道、阀门和仪表等组成。系统净化回路的高压设备布置在安全壳内，利用主泵的压头提供RCS的旁路净化流。净化流从一台主泵的出口引出，经再生式热交换器和下泄热交换器冷却，降温至54.4℃后再经一台混床、一台阳床和过滤器；然后返回再生式热交换器，被加热后再进入主泵的入口。系统补水和下泄的设备布置在安全壳外，补水泵的吸入口接有硼酸贮存箱和化学物添加箱等设备。出口接有过滤器和高压加H2管路。1化学和容积控制系统（CVS）1化学和容积控制系统（CVS）1化学和容积控制系统（CVS）1.2系统描述1.净化化容系统离子交换器的功能主要是去除放射性的腐蚀产物和离子状的裂变产物。系统的净化能力是根据在燃料设计基准破损率下，RCS的活性低于规定限值的原则确定。两台混床中一台正常运行，另一台备用。一台阳床为间断运行，当燃料元件破损或需要降低RCS的PH值时投入阳床。反应堆冷却剂中铯136的浓度应低于1μCi/cm3。如果反应堆冷却剂裂变产物的浓度较高，化容系统的下泄流可通过节流孔板降压，然后排入放射性废液处理系统的脱气装置，除去放射性裂变气体。脱气后的含硼水进入暂存箱，由补水泵送回RCS，以实现循环除气。1化学和容积控制系统（CVS）1.2系统描述2.容积控制正常运行时补水泵根据稳压器程控液位的死区自动间断运行，补偿RCS某一时间段内的正常泄漏。共有两台补水泵，一台运行，另一台备用。每台补水泵能补偿内径Ф9.5mm管子或蒸汽发生器一根传热管破裂后的泄漏量。事故下可手动启动备用泵，以增加补水量。因此化容系统的补水具有纵深防御功能，减少非能动安全注射系统投入的概率。1化学和容积控制系统（CVS）1.2系统描述3.硼浓度调节RCS的硼浓度调节是为了补偿启堆、停堆、换料和燃耗引起的反应性变化。RCS的硼化和稀释采用2.5%的硼酸溶液或去离子水，以补给和下泄的充排方式进行。2.5%浓度的硼酸溶液由硼酸制备箱制备。4.PH值控制控制RCSPH值的化学添加剂为氢氧化锂（Li7OH），功率运行时，Li7的浓度是变化的。寿期初由于硼的辐照分解产生较多的Li7，需要间断投入阳床，以除锂控制PH值。寿期末RCS的硼浓度低，需要添加Li7OH，以提高PH值。1化学和容积控制系统（CVS）1.2系统描述5.氧控制在启动阶段，RCS升温升压初期，向RCS添加化学物除氧。功率运行时向RCS加H2，以减少燃料和一回路内表面的腐蚀，溶解H2的浓度应25cm3(STP)/kgH2O。在计划停堆前24小时，可降至15cm3/kg左右。为此需利用放射性废液处理系统的脱气装置进行的RCS的除气操作。系统设有一台加锌(Zn）剂量泵，连续向RCS添加醋酸锌，维持冷却剂中锌的浓度（5-40ppb），以减少RCS内表面氧化膜的溶解，从而降低电厂职业辐射剂量。6硼酸溶液补给需要供应硼酸溶液的设备有：非能动安全注射系统的堆芯补水箱、安注箱和换料水箱（IRWST），及乏燃料池等。1化学和容积控制系统（CVS）1.3化学容积控制系统主要参数净化流量22.7m3/h补水泵数量×流量设计扬程2×31.8m3/h1768m加锌剂量泵数量×流量设计扬程1×0.011m3/h2250m系统入口温度280.7℃（100%功率下）291.7℃（0功率下）下泄流去废液系统温度54.4℃硼酸贮存箱容积265m32正常余热排出系统（RNS）2.1系统功能1.安全相关功能(1)在反应堆停堆冷却的第二阶段，保持反应堆冷却剂系统（RCS）压力边界的完整性；(2)事故后，为了长期保持安全壳的水装量，提供安全壳补水的通路。2.执照申请的相关功能（为概率安全评价）(1)降低功率运行和停堆工况下发生界面系统（旁路安全壳）LOCA的概率；(2)在发生概率极低的堆芯熔化，而且反应堆压力容器熔穿的严重事故下，提供安全壳向乏燃料池卸压放气的通路。2正常余热排出系统（RNS）2.1系统功能3.其他非安全功能(1)RCS的停堆冷却：在停堆冷却的第二阶段，将RCS从176.7℃降到51.7℃。(2)停堆净化：在换料工况下，向化容系统提供净化流，以保持RCS和换料水池的水质指标。(3)冷却安全壳内置换料水箱（IRWST）：需要时，RNS提供IRWST的冷却，保持IRWST的正常温度不高于48.9℃，事故后若非能动余热排出（PRHR）热交换器投入运行，RNS保持IRWST的水温低于沸点。2正常余热排出系统（RNS）2.1系统功能3.其他非安全功能(4)事故后向RCS补水：自动卸压系统（ADS）动作后，RNS可将乏燃料运输容器装载坑的水补入RCS，以防止堆芯补水箱水位继续下降而触发ADS第4级卸压阀的动作和IRWST的非能动注射。(5)事故后的恢复：在非能动余热排出系统成功地缓解事故后，允许由PRHR热交换器切换至RNS排出堆芯和RCS的热量。(6)RCS的低温超压保护：在电厂启动、停闭和换料运行期间为RCS提供低温超压保护。(7)乏燃料池的冷却：提供备用的乏燃料池的冷却手段。2正常余热排出系统（RNS）2.2系统描述正常余热排出系统无能动的安全相关功能，并不要求缓解设计基准事故。RNS安全壳内设备和管路的设计压力与RCS相同，其设备等级为A级（安全1级），贯穿安全壳的设备为B级（安全2级）；其余安全外的为C级（安全3级），这部份的设计压力为6.21MPa，其最终破裂强度高于RCS的全压。2正常余热排出系统（RNS）2.2系统描述1.系统流程RNS为两个机械系列，每个系列各有一个泵和一台热交换器。一个系列的失效仅延长冷却时间，不妨害RCS的冷却。RNS的入口总管和出口总管为两个系列共用。RNS泵的入口总管从RCS热段引出后有坡度连续向下，防止泵的入口管积气，提高了泵运行的可靠性。RNS的出口有小流量保护的管路。2正常余热排出系统（RNS）2正常余热排出系统（RNS）2.2系统描述2.主管道半水位（半管）工况(1)与常规的压水堆不同，AP1000RCS主管道热段的水平标高低于冷段的。其好处是AP1000为维修蒸汽发生器在下腔室内装管嘴密封盖，RCS疏水的允许热段水位比传统的高得多，此外，由于主管道的冷段高于热段，主泵电机允许在主管道半水位工况下拆卸。AP1000正常余热排出系统（RNS）(2)RNS自RCS引出的接管嘴为阶梯形。降低了出现旋涡的热段水位。试验表明，即使出现旋涡，最大含气量不超过5%。(3)一旦NRS泵失效，根据热段的窄量程低2液位信号，自动打开IRWST的出口阀，向RCS非能动补水。2正常余热排出系统（RNS）正常余热排出系统主要参数从RCS到安全壳外侧隔离阀设计压力17.24MPa安全壳外的其余部份设计压力6.21MPaRNS投入运行时的RCS压力3.1MPaRNS投入运行时的RCS温度176.7℃设备冷却水正常供水温度35℃设备冷却水最高供水温度43.3℃3设备冷却水系统（CCS）3.1功能设备冷却水系统（设冷水系统）是闭式回路的冷却水系统，在电厂正常运行工况下，将各设备的热量传给厂用水系统，被设冷水冷却的用户为非安全设备，均无事故缓解功能。但下列用户具有非安全的纵深防御功能：(1)正常余热排出系统（RNS）的热交换器和泵(2)化容系统补水泵的小流量冷却器(3)乏燃料池热交换器3设备冷却水系统（CCS）3.1功能其他的非安全相关功能：(1)提供放射性液体释放至环境的屏障(2)提供厂用海水泄漏至安全壳和反应堆系统的屏障(3)为各非安全设备提供冷却水，以保证电厂的正常运行(4)非能动余热排出（PRHR）热交换器动作后，为RNS热交换器提供冷却水，以冷却换料水箱（IRWS）的水(5)在非能动堆芯冷却系统（PXS）缓解事故后的恢复阶段，向RNS的热交换器提供冷却水，以冷却堆芯。3设备冷却水系统（CCS）3.2系统描述设冷水系统为非安全相关系统，但它是保证电厂正常运行的重要系统，因此系统采用多重的可靠设备，并简化系统，以保证系统运行的可靠性。系统设有两个机械系列，每个系列各有一台泵，一台热交换器。两个系列共用出口总管和入口总管。出口总管有一支管通向安全壳，以供水至主泵和下泄热交换器等设备，另有支管分组通向安全壳外的其他设备。安全壳内设冷水系统的运行压力高于安全壳的设计压力0.31MPa（表），以避免安全壳气体向系统的泄漏。设冷水正常供水的温度不超过35℃，最低温度不低于15.6℃。3设备冷却水系统（CCS）3设备冷却水系统（CCS）3.2系统描述在入口总管上接有一个波动箱，波动箱能补偿设冷水温度变化引起的容积变化，并能补偿系统的泄漏。水箱的容积是按30分钟内泄漏率为11.36m3/h的补偿能力设计。波动箱根据低水箱信号自动补水。闭式的冷却回路由波动箱通大气。为防止各用户传热面上积垢和减少腐蚀，系统需添加缓腐剂。两台设冷水泵为卧式离心泵，每台的设计流量为2035m3/h，扬程为97.5m。两台设冷水热交换器为板式结构，板材为奥氏体不锈钢。热交换器内设冷水的运行压力高于厂用水的压力，以防止厂用海水漏入设冷水系统。4厂用水系统（SWS）4.1功能厂用水系统为开式的海水冷却系统。系统的海水用作设备冷却水系统（设冷水系统）热交换器的冷却水。被加热后的海水最终将热量通过常规岛循环水的排水口排入大海。厂用水系统通过设冷水系统冷却下列有纵深防御功能的非安全相关的热交换器。(1)正常余热排出热交换器(2)乏燃料池冷却热交换器(3)化容系统补水泵的小流量热交换器4厂用水系统（SWS）4.2系统描述厂用水系统为非安全相关系统，但具有纵深防御功能；因此系统遵守单一故障准则，设置多重设备，保证系统运行的可靠性。即使一个能动设备故障，或失去正常电源，并同时失去一台柴油发电机组的情况下，厂用水系统不失去冷却功能。AP1000厂用水系统（SWS）系统有两台100%容量的海水泵、自动反洗滤网及相应的管道、阀门和仪表。海水泵位于循环水泵房。海水在取水口通过栏污栅、检修闸门及旋转滤网清除大部份悬浮性物质后，进入循环水系统的进水池厂用水泵的吸入口。然后，厂用水被送入汽轮机厂房，经自动反洗滤网后进入设冷水热交换器。被加热的海水最后经循环水系统的排水