核电厂总体介绍及发电运行原理

中核集团核电秦山联营有限公司核电厂初级运行核电厂总体介绍及发电运行原理2009年2月5核电厂初级运行一、核能知识介绍核物理学中，原子核在其他粒子的轰击下产生新原子核的过程。在中子轰击下能引起裂变反应的原子核，一般为质量数大的重核(235u)。核反应裂变核裂变能裂变反应前后所释放出来的能量。在核反应堆内，主要以热能的形式出现。链式反应裂变中子在适当的条件下，会进一步引起其他核裂变而放出更多的裂变中子，如果反应能如此不断的继续下去，那么这种过程称为链式反映。6核电厂初级运行一、核能知识介绍反应堆临界在核反应堆系统中，中子的产生率和消失率之间保持严格平衡的状态。K=一代的中子数/上一代产生它的中子数；Ｋ＝１。指通过中子与材料原子之间的非弹性碰撞来降低中子能量，使高能快中子变为能被裂变原子俘获，并激发另一次裂变的热中子的材料。慢化剂温度效应反应堆在设计上具有负的温度系数，具有一定的内在自稳性。7核电厂初级运行一、核能知识介绍当由于某种原因使堆芯的温度升高，K减小，反应堆功率也随之下降，而功率的下降将导致反应堆的温度逐渐回到原始值；同理，当堆芯的温度下降，K增大，反应堆功率也随之增加，而功率的增加将导致反应堆的温度逐渐回到原始值。原因核反应堆就是一种可控的自持链式反应装置，而原子弹则是一种不可控的自持链式反应装置。8核电厂初级运行二、核电站介绍1.核电站工作原理核电厂用的燃料是铀。用铀制成的核燃料在“反应堆”的设备内发生裂变而产生大量热能，再用处于高压力下的水把热能带出，在蒸汽发生器内产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机带着发电机一起旋转，电就源源不断地产生出来，并通过电网送到四面八方。2.核电站分类目前世界上核电站常用的反应堆有压水堆、沸水堆、重水堆。9核电厂初级运行二、核电站介绍沸水堆这是一种直接沸腾的水堆。蒸汽从堆芯直接产生，就如一个锅炉产生蒸汽一样。它的外壳是一个钟罩型的压力容器。它与压水堆的区别是一回路水的压力比较低（约6.86MPa）。这样一来，一回路冷却水就在堆芯内发生沸腾，并将产生的蒸汽直接送汽轮机发电。10核电厂初级运行二、核电站介绍压水堆压水堆一般有两个水回路，中间是蒸汽发生器。它由核反应堆，一回路系统（高温高压），二回路系统及其他辅助系统组成。一回路水压力为15.5Mpa，在蒸汽发生器中，一回路水把热能传递给二回路并使二回路水获得能量转化为蒸汽，推动汽轮机发电。11核电厂初级运行二、核电站介绍重水堆其慢化剂和冷却剂都是重水。重水堆的结构与轻水堆不同，反应堆的堆本体是一个水平放置的圆筒形容器，称为排管容器。在容器内贯穿许多根水平管道，称为燃料管道。排管容器中盛有低温低压的重水慢化剂，燃料管道里装有天然铀燃料棒束和高温高压重水冷却剂。冷却剂通过燃料管道将热量带出来，经蒸汽发生器产生蒸汽，推动汽轮机发电。它的燃料棒是短型的，可以在不停堆的条件下实现换料。12核电厂初级运行三、核电厂系统简介压水堆核电站厂房布置13核电厂初级运行三、核电厂系统简介核电站厂区布置图14核电厂初级运行三、核电厂系统简介压水堆核电站原理流程图15核电厂初级运行1.核电厂系统构成核岛指核电厂中反应堆、一回路系统（反应堆冷却剂系统）及其辅助系统和厂房等。核岛和常规岛（是否带有放射性核素）常规岛指核电站中与核不相关的、与通常火电厂中相似的汽轮机系统、发电机系统及其辅助系统和厂房以及一些其它系统。三、核电厂系统简介16核电厂初级运行核岛反应堆一回路及辅助系统其它组成部分反应堆及一回路主系统和设备辅助系统各系统的控制保护和检测系统设备冷却水系统、公用水系统、紧急公用水系统一回路排水处理系统反应堆安全壳系统柴油发电机组核辅助厂房通风系统核燃料装换料和贮存系统17核电厂初级运行常规岛将蒸汽发生器中产生的饱和蒸汽送入汽轮机推动汽轮机转动从而带动与汽轮机相联接的发电机转动产生电能。常规岛汽轮机系统发电机系统循环水系统18核电厂初级运行汽轮机系统蒸汽和给水加热系统汽轮机辅助系统组成：由汽轮机、凝汽器、凝结水泵、低压加热器、除氧器、主给水泵和高压加热器等与核岛部分的蒸汽发生器组成封闭的汽水循环回路功能：将蒸汽发生器产生的蒸汽输送给汽轮机，将热能转变成机械能；带出核岛传出的热量，保证反应堆的冷却。19核电厂初级运行汽轮机系统蒸汽和给水加热系统汽轮机辅助系统主蒸汽系统(蒸汽发生器)、汽轮机（高压、低压）、汽水分离再热器系统、凝汽器抽真空系统、凝结水抽取系统、低压加热器系统、热力除氧器系统、主给水泵系统、高压加热器系统、给水流量调节系统、汽轮机旁路系统。20核电厂初级运行汽轮机系统汽轮机辅助系统功能：保证汽轮机等主要设备及热力循环安全和经济运行，尽最大可能将从核岛中传递过来的热能转变成机械能。21核电厂初级运行汽轮机系统汽轮机辅助系统包括：汽轮机轴封系统，汽轮机疏水系统，汽轮机调节油系统，汽轮机调节系统，汽轮机保护系统，汽轮机润滑、盘车系统，汽轮机排汽口喷淋系统，蒸汽发生器排污系统化学试剂注射系统等22核电厂初级运行发电机系统功能将汽轮机转移的机械能转变成电能，并输送给电网或提供厂用电；保证发电机的冷却核安全运行。发电机冷却系统：定子冷却水系统、密封油系统、氢气供应系统、氢气冷却系统输变电系统：发电机励磁和电压调节系统、输电系统、同步并网系统、主开关站-超高压配电装置以及发电机和输电保护系统等组成23核电厂初级运行循环水系统功能向凝汽器和电站其他系统提供冷却水，确保汽轮机凝汽器的有效冷却，将从汽轮机低压汽缸排出的乏汽凝结成水，带出未能转变成机械能的乏热。两条独立冷却回路，各50%的容量；取水、过滤处理、进水、排水、虹吸破坏系统。组成24核电厂初级运行四、核电厂特点1.核电厂与火电厂比较核电厂与火电厂都是由两部分组成，一部分是蒸汽供应系统，另一部分是汽轮发电机系统。两种电厂的汽轮发电机系统基本上是相同的，不同的是蒸汽供应系统。核电厂的蒸汽供应系统是由核燃料在反应堆内发生链式裂变反应，放出原子核能产生蒸汽；而火电厂的蒸汽供应系统是由煤或石油在锅炉内燃烧，放出化学能来产生蒸汽。核电厂在环境上优于火电厂，因为不放出二氧化碳、二氧化硫和氮的氧化物，不会造温室效应和酸雨，从而保护了人类赖以生存的生态环境。25核电厂初级运行2.核电厂的系统设置秦山二期工程共有300多个系统设置了三道物理屏障（燃料包壳、压力容器、安全壳）设计上考虑五个纵深防御层次专设安全系统（安注、安喷、辅助应急供水、安全壳隔离），专门针对严重事故发生后，依靠其系统功能的发挥将事故后果减到最小。四、核电厂特点26核电厂初级运行3.核电厂的纵深防御设计核电站的设计，建造和运行，采用了纵深防御原则，从设备上和措施上提供多层次的重迭保护，确保反应堆的功率能得到有效的控制，燃料组件能得到充分冷却，放射性物质能有效地包容起来不发生泄漏。纵深防御，包括五道防线，有了以上互相依赖相互支持的各道防线，核电站是非常安全的。四、核电厂特点中核集团核电秦山联营有限公司第一道屏障：燃料包壳第二道屏障：一回路压力边界第二层：不正常运行的控制和故障探测第三层：安全系统和保护系统第三道屏障：安全壳第四层：事故管理、包括包容结构的保护第五层：厂外应急响应正常运行系统安全和保护系统专设和特殊安全设施第一层：稳妥设计；质量保证；安全素养燃料芯块核电厂纵深防御简图28核电厂初级运行4.防止放射性物质外泄的三道屏障为了落实纵深防御原则，在放射性物质（裂变产物）和环境之间设置了三道屏障，只要其中有一道屏障是完整的，就不会发生放射性物质外泄的事故。第一道屏障—燃料包壳燃料芯块密封在锆合金包壳内，防止放射性物质进入一回路水中。四、核电厂特点29核电厂初级运行第二道屏障—一回路压力边界由核燃料构成的堆芯封闭在壁厚20厘米的钢质压力容器内，压力容器和整个一回路都是耐高压的，放射性物质不会漏到反应堆厂房中。第三道屏障—安全壳反应堆厂房是一个高大的预应力钢筋混凝土构筑物，壁厚近1米，内表面加有6毫米厚的钢衬，防止放射性进入环境。30核电厂初级运行1.三字经为了便于电厂设备运行维护管理，在设计时将电厂系统全部使用三个字母表示，如：RCP、RCV等。2.二字经为了将阀门、仪表、泵、风机等分别开，电厂在设计时编制两字代码来代表设备，如：BA、VP等。举例：1RRA013VP表示1号机组余热排出系统RRA第13号阀门，此阀门流过一回路冷却剂。五、常用标识介绍31核电厂初级运行3.房间代码ABCC1C2C3其中:“A”代表机组号：1—1号机组；2—2号机组；3—3号机组；4—4号机组；5—3/4号机组公用；8—3/4号机组共用；9—1/2号机组共用；0—1/2号机组公用BC组合代表厂房标识，一般情况只用一个字母表示，只有N（核辅助厂房）、M(汽机厂房)内部还需分区时，后面再加A,B,C,D,E,F以示区分。D—柴油机厂房K—核燃料厂房L—电气厂房M—汽轮机厂房N—核辅助厂房R—核反应堆厂房W—连接厂房四、常用标识介绍32核电厂初级运行3.房间代码ABCC1C2C3C1C2C3代表房间号，其中C1代表楼层，C2C3代表房号。对于核岛厂房C1是如此规定：C1=0，房间标高为-6.70mC1=1，房间标高为-3.40mC1=2，房间标高为0.00mC1=3，房间标高为+5.00mC1=4，房间标高为+8.00mC1=5，房间标高为+11.50mC1=6，房间标高为+15.50mC1=7，房间标高为+19.50mC1=8，房间标高为+24.00m举例：1R211表示1号机组反应堆厂房0m楼层编号11的房间五、常用标识介绍33核电厂初级运行4.图纸位置识别五、常用标识介绍QRRRSSSTTTUU其中：Q代表机组号;RRR代表系统名称；SSS代表相关的信息，如阀门号，设备号等,通常省去此信息；TTT代表图纸号，第一个T用F表示，第二个，三个T用数字表示，通常会省去一个T。如F2表示到相应系统的第二张图纸，F50表示到第50张图纸。UU代表图纸的坐标，第一个U用字母，第二个U用数字表示。如A7,B4.1RCPF1D2含义即：去RCP系统图的第1张坐标为D2的位置。34核电厂初级运行5.在工艺系统流程图，经常出现以下的符号标示五、常用标识介绍258表示的是安全壳贯穿件标号，其中的第一位数字，是表示楼层号C1