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压水堆核电厂的运行核科学与工程学院2009年4月1Reactorvessel5Pressurizer9Feedwater13Exciter17Feedwaterpre-heater2Fuelelements6Steamgenerator10Highpressureturbine14Condenser18Concreteshield3Controlrods7Maincirculatingpump11Lowpressureturbine15Coolingwater19Coolingwaterpump4Controlroddrive8Freshsteam12Generator16FeedwaterpumpMSFWMSFWAB上充、安注（边界）上充、安注（边界）下泻（边界）波动管主蒸汽主蒸汽給水給水稳压器蒸发器第一讲核电厂运行特点1、核电厂运行的特点反应堆临界，停堆换料产生大量放射性物质堆芯余热●剩余裂变发热●剩余衰变发热裂变产物的衰变热)1.0exp()0(15.0)(tPtP−=])'([)0(105)(3aatttAPtP−−−+−×=时间范围Aa10-1~10112.050.0639101~1.5*10215.310.18071.5*102~4*10626.020.28344*106~2*10853.180.3350中子俘获反应产物的衰变热)0()]1041.3exp(106.1)1091.4exp(1063.1[)(6343PtttP−−−−×−×+×−×=核电厂系统、设备复杂大型核电厂具有250个系统，西屋公司阀门40000多个，火电厂阀门为4000多个。使用饱和蒸汽火电厂为过热蒸汽。饱和蒸汽热焓低，导致核电厂使用的蒸汽管道和阀门比火电厂大。压水堆核电厂运行具有汽轮机快速降负荷功能＊超温保护防止偏离泡核沸腾＊超功率保护防止燃料棒高的线功率密度压水堆核电载硼运行＊必须具有负的慢化剂温度；＊使控制棒在运行的上、下限之内，通量密度分布得到改善；问题：核电厂与火电厂有何区别？2、核电厂运行工况分类核电厂最终安全分析报告的事故分析中，把分析的事件分为四类：工况I：正常运行和运行瞬态工况II：中等频度事件工况III：稀有事件工况IV：极限事故工况I：正常运行和瞬态运行正常运行指在核电厂功率运行、换料、维修过程中频繁发生的事件。典型的事件：(1)稳态和停堆运行⊙功率运行⊙启动（或热备用）⊙热停堆⊙换料停堆⊙冷停堆（维修冷停堆，正常冷停堆）⊙次临界中间停堆(2)带有允许偏差运行⊙某些系统和部件不能工作⊙燃料元件包壳有缺陷⊙冷却剂中放射性活度过高⊙蒸汽发生器有泄漏⊙技术规格书中允许在运行过程中做的试验(3)运行试验⊙升温升压试验⊙负荷阶跃变化(10%FP)⊙负荷线性变化（5%FP/min)⊙甩负荷中等频度事件最坏的情况下，会使反应堆紧急停堆，但能很快恢复运行，不会扩展并引起更严重的事故。主要包括：⊙引起给水温度下降的给水系统失灵⊙引起给水流量增加的给水系统失灵⊙二回路蒸汽流量过度增加⊙正常给水流量丧失⊙控制棒组件下落⊙功率运行期间安全注射系统的误运行稀有事件极少发生，但一旦发生可能造成部分燃料损坏，使电站长期不能恢复运行。但事件所产生的放射性污染不会危害到隔离半径以外的公用地区，也不会失去冷却剂系统或安全壳的屏蔽功能。主要包括：⊙蒸汽系统小管道破裂⊙冷却剂强迫流量全部丧失⊙单个棒束控制棒组件在满功率下抽出⊙燃料误装载⊙冷却剂从小破裂管道和大管道裂缝流失⊙废气处理系统破坏⊙放射性废液系统泄漏和破坏极限事故对环境造成污染。单一极限事故不会相继引起对付事故所需要系统功能的丧失，如应急堆芯冷却系统和安全壳系统的丧失。⊙蒸汽系统大管道破裂⊙给水系统管道破裂⊙冷却剂泵轴卡住⊙冷却剂泵轴断裂⊙各种控制棒组件弹出堆外⊙一回路压力边界破坏引起失水事故⊙燃料装卸事故⊙乏燃料容器坠落第二讲压水堆核电厂的启动调试核科学与工程学院2009年5月1.启动调试的意义通过试验，验证建造、设备是否符合标准；通过瞬态和假想事故下运行特性检验，确保电厂可靠、安全运行，并为今后的设计建造、和施工提供参考；试验运行限值和运行条件，检验运行规程和事故处理规程是否恰当；通过调试启动，使电厂工作人员熟悉电厂性能和各种设备与系统的操作2.调试启动的主要阶段阶段A：预运行试验设备初步试验设备安装完毕后的单项试验，检查设备安装是否正确，能否达到设计所要求的性能；基本系统试验由设备组成的基本系统的功能检验；系统综合试验对相互并联的基本系统进行联合功能检查，主要包括：冷态试验和热态试验阶段B：装料，初始临界和低功率试验装料和次临界试验启动到初始临界,零功率试验低功率试验阶段C：功率试验不同功率下的实验，以检验核电厂能否按设计要求安全、可靠、连续的运行；试验中，功率逐渐逼近满功率（10%、25%、50%、75%、100%）3．预运行试验※管道冲洗核电厂各系统要求高清洁度，一般设备在出厂时即应达到清洁度的要求，但仍然存在杂质，主要来源有：现场加工的管道、大罐；安装过程中可能进入的异物；清洗要点：一回路利用除盐水清洗；注意压力和流量的变化，循环冲洗；水流速度至少等于正常运行时的流速；取样分析，直到水质达到目标；※管道水压试验对象：一回路低压辅助系统和二回路系统目的：耐压和泄漏率检查水压：一般采用1.5倍的设计压力．对于工作压力小于0.1MPa的管道，采用比工作压力高0.1MPa作为试验压力；※辅助系统的调试电气系统、供气系统、供水系统、通风系统、控制与检测系统、二回路冷态调试、三废处理系统、通信系统等4．系统综合试验(运行前试验)系统综合试验主要包括为保证堆芯首次装料、初次临界以及功率运行能安全进行所必须的试验，主要分为冷态试验和热态试验两个阶段。役前检查系统综合试验结束后，需打开压力容器顶盖，对冷却剂系统和设备进行一次全面检查，观察有无异常情况，作为以后定期检查的基准。堆内构件全部取出4.1冷态试验一回路主系统水压试验（同时可作主管道位移测量）对象：一回路冷却剂压力边界；目的：一回路的耐压和泄漏率检查；试验压力：一般取工作压力的1.5倍；水温要求：高于压力容器脆性转变温度38℃，防止在试压时脆性破裂；试验方法：试验时，用试验泵逐渐升压至试验压力，如能维持30分钟压力保持不变，则试验合格；合格后,将压力降到设计压力，检查密封面和焊缝有无漏洞和渗水现象,然后再缓慢卸压；如不合格，需降压检查、修理，并重新试验。一回路主系统的冷态调试试验目的：冷却剂泵和主系统的水力特性测试与振动测量；主系统冷态试验时间不能过长,否则导致系统温度因冷却剂泵作功而升高；4.2热态试验一回路系统升温升压依靠冷却剂泵产生的热量冷却剂系统达到正常运行温度在堆芯无燃料元件的情况下进行热态性能试验;一回路充水排气升温到90℃，加LiOH调节水质、加联氨溶解氧继续升温升压到15.5MPa，291.4℃；一回路升温速率限制在28℃/h，稳压器升温速率限制在35℃/h，单相时升压速率不超过0.4MPa/min升温升压时温度的控制：一回路平均温度低于180℃时，靠余热排出系统控制；高于180℃时，靠辅助给水系统和蒸汽排放系统；升温升压时压力的控制：系统压力在稳压器汽腔建立前靠化学、容积控制系统来调节，汽腔建立后由稳压器的电加热器和喷淋装置调节。冷却剂系统热态性能试验主要包括：稳压器压力和水位控制试验、冷却剂流量试验、一回路热损失测定、稳压器辐射热损失测定、冷却剂泄漏量测定化学和容积控制系统性能试验（1）上充下泄性能试验包括下泄流的测量、容积控制箱动作的正确性（2）容积控制箱水位控制性能试验汽轮机初始转动试验暖管，低速暖机，高速暖机其它，见表10－2稳压器压力控制系统设计参数：—稳压器压力整定值15.2MPa—比例电加热器全开15.0MPa—比例电加热器全关15.3MPa—备用电加热器开14.9MPa—备用电加热器关15.0MPa—比例喷雾阀全关15.4MPa—比例喷雾阀全开15.8MPa—动力卸压阀开16.1MPa—动力卸压阀关15.9MPa—高压停堆16.3MPa—低压停堆13.0MPa—安注信号动作12.5MPa—安注信号解锁13.2MPa—低压报警14.7MPa—高压报警16.0MPa—卸压管温度高报警65℃稳压器压力控制逻辑原理图5.装料、初始临界和低功率试验5.1燃料装载首次装料的准备工作(1)检查燃料组件及控制棒组件等(2)安装反应堆堆芯部件(3)压力容器内注水2000ppm硼水，以保证燃料满载而又无控制棒插入时活性区的有效增殖系数小于0.9停堆冷却泵循环，均匀硼浓度，每30分钟取水检查一次(4)增设核检测仪表三套BF3计数管以确保临界试验安全装料方法（1）核对燃料组件的富集度；（2）控制棒组件、可燃毒物组件预先插入；（3）根据燃料装载方案将燃料组件依次装入；（4）装载过程中，利用源量程测量通道和BF3计数器，对临界状态进行监督；平板装料（slabingloading)的优点：（1）结构稳定，燃料组件插入时倾倒可能性小；（2）源中子组件较早的装载到规定位置，简化装料步骤，临界安全性监督受中子源位置的影响小装卸料压水堆装卸料的特点①卸料时，由于经过辐照的燃料组件具有非常强的放射性，因此其运输和贮存必须在水下进行。②燃料组件之间间隙仅1mm，因此装卸料时必须有精确的自动定位系统，使燃料包壳不至损坏；③为提高电厂的经济性，应尽可能缩短换料时间。装卸料压水堆装卸料的特点①卸料时，由于经过辐照的燃料组件具有非常强的放射性，因此其运输和贮存必须在水下进行。②燃料组件之间间隙仅1mm，因此装卸料时必须有精确的自动定位系统，使燃料包壳不至损坏；③为提高电厂的经济性，应尽可能缩短换料时间。装卸料压水堆装卸料的特点①卸料时，由于经过辐照的燃料组件具有非常强的放射性，因此其运输和贮存必须在水下进行。②燃料组件之间间隙仅1mm，因此装卸料时必须有精确的自动定位系统，使燃料包壳不至损坏；③为提高电厂的经济性，应尽可能缩短换料时间。装卸料的主要过程1.压力容器的开启(1)反应堆冷停堆—反应堆停闭、降温降压到常温常压；(2)对安全壳进行辐射测量并换气；(3)移去防飞块屏蔽；(4)打开运输管道；(5)检查装卸料机；(6)拆除控制棒驱动机构及棒位指示系统的电源电缆。拆除热电耦及通风管；(7)松开压力容器螺栓，卸去螺栓杆。安装导向杆。(8)控制棒组件从驱动杆松开；(9)安装换料水池密封装置；(10)抬起压力容器顶盖，使其高于法兰，硼水充入换料水池、运输管道及运输隔室；然后将顶盖移至换料水池干贮存区；(11)当水位达到运输隔室中的指定高度时，打开运输隔室与贮存隔室之间的门；(12)取出控制棒组件驱动杆；(13)吊出上部堆芯支撑结构，并贮存到换料水池中；(14)从堆芯中抽出测量仪表，以便能装卸控制棒组件和燃料组件；(1)用装卸料机把带控制棒组件的燃料组件从堆芯取走，并利用控制棒组件更换设备抽出控制棒组件；(2)把燃料组件放在运输框架上，框架从垂直位置转到水平位置，由运输小车从运输管道送到乏燃料水池运输隔室；(3)燃料组件重新从水平位置转到垂直位置，由装卸料吊桥来接收并安放在贮存隔室中；2.乏燃料组件的取出和运输(1)关闭运输隔室和贮存隔室之间的门；(2)装入堆芯上部支撑结构，控制棒驱动机构到位并把控制棒驱动机构连接到驱动杆上；(3)检查压力容器密封平面的清洁度，更换顶盖密封；(４)压力容器顶盖下降，同时换料水池水位下降，将顶盖放在法兰上；(５)换料水池排空，冲洗并烘干；(６)取走压力容器螺栓孔塞块及导向杆，装入螺栓，并拧紧；(7)封闭运输管道；（８）安装，并接好控制棒棒位指示系统、热电耦、通风管；（９）冷却剂充满一回路系统，并进行密封试验；(１０)重新安装防飞块屏蔽（１１）检验控制棒驱动机构，并完成冷态控制棒落棒试验；3.压力容器封闭换料过程：换料水池乏燃料池停堆！运输管道充水装料安全准则（1）在运输和操作过程中，防止发生燃料组件损坏（2）燃料组件工艺运输系统和装卸料机