核电站仪表岗前培训第一章至第三章.ppt

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1、 授课教师 苏杰1.1 压水堆核电厂基本结构及流程压水堆核电厂基本结构及流程l信息功能：监测核电厂的有关参数，及信息功能：监测核电厂的有关参数，及时提供给操作员；对数据进行处理和存时提供给操作员；对数据进行处理和存储。储。信息功能主要包括信息功能主要包括1）监测反应堆的中子通量水平及其变化率；）监测反应堆的中子通量水平及其变化率；2）监测堆内中子通量分布及温度场分布；）监测堆内中子通量分布及温度场分布；3）监测核电厂的区域辐射剂量和工艺过程辐射剂量；）监测核电厂的区域辐射剂量和工艺过程辐射剂量；4）监测核电厂的工艺过程参数；）监测核电厂的工艺过程参数；5）检测设备的状态、位置、运动速度；）检测

2、设备的状态、位置、运动速度；6）监测燃料元件包壳的破损；）监测燃料元件包壳的破损；7）监测冷却剂的纯度；）监测冷却剂的纯度；8 ) 监测反应堆及设备事故的状态；监测反应堆及设备事故的状态；9）设备潜在故障的诊断及报警；）设备潜在故障的诊断及报警；10）供电的监测与报警；）供电的监测与报警；11）火灾的监测与报警；）火灾的监测与报警；12）异常、故障或事故的声光报警；）异常、故障或事故的声光报警；13）系统间的信息传输；）系统间的信息传输；14）计算机的信息处理及存储；）计算机的信息处理及存储；15）环境监测。）环境监测。l控制功能：控制核电厂在规定的工况下运控制功能：控制核电厂在规定的工况下运

3、行。行。 主要包括：主要包括：（1）现场控制；）现场控制；（2）远距离控制；）远距离控制；（3）自动控制。）自动控制。 核电厂控制可核电厂控制可 分为两个部分：分为两个部分：反应堆功率控制和过程控制反应堆功率控制和过程控制主要的控制系统有：主要的控制系统有：反应堆功率控制系统；反应堆功率控制系统；一次冷却剂过程参数监测及控制系统；一次冷却剂过程参数监测及控制系统；二次冷却剂过程参数监测及控制系统；二次冷却剂过程参数监测及控制系统；汽轮机控制及保护系统；汽轮机控制及保护系统；发电机控制及保护系统；发电机控制及保护系统；换料控制系统；换料控制系统；核电厂信息处理系统。核电厂信息处理系统。l保护功能

4、保护功能:用于保护核电厂、环境及人员的安用于保护核电厂、环境及人员的安全。当核电厂出现事故时，保护核电厂的主要全。当核电厂出现事故时，保护核电厂的主要设备、人员的安全，控制放射性对环境的影响。设备、人员的安全，控制放射性对环境的影响。主要包括：主要包括：1）当核电厂出现异常瞬态事件时，立即触发安）当核电厂出现异常瞬态事件时，立即触发安全停堆，防止瞬态事件的进一步发展；全停堆，防止瞬态事件的进一步发展；2）当核电厂出现事故时，除立即触发停堆外，）当核电厂出现事故时，除立即触发停堆外，还触发有关的专用安全设施动作，来终止或缓还触发有关的专用安全设施动作，来终止或缓解事故的动作；解事故的动作；3）设

5、置安全连锁，防止因操纵员误操作而造成）设置安全连锁，防止因操纵员误操作而造成事故工况；事故工况；4）对执行安全功能的设备进行故障诊断，保证）对执行安全功能的设备进行故障诊断，保证它们的安全功能不受影响。它们的安全功能不受影响。 反应性定义为上一代与下一代中子数的反应性定义为上一代与下一代中子数的相对变化，即相对变化，即增殖因数增殖因数k上一代中子数新生一代中子数k212NNN kk1 压水堆中引起反应性变化的主要是压水堆中引起反应性变化的主要是燃料、慢化剂和毒物。燃料、慢化剂和毒物。1）燃料温度系数）燃料温度系数 燃料温度的上升导致燃料有效吸收燃料温度的上升导致燃料有效吸收截面增大，中子吸收增

6、大。截面增大，中子吸收增大。 238U的燃料温度系数总是负的。的燃料温度系数总是负的。2）慢化剂温度系数）慢化剂温度系数 慢化剂水的温度升高，水膨胀，密度减慢化剂水的温度升高，水膨胀，密度减小，慢化能力减弱，反应性变小；而硼毒作用小，慢化能力减弱，反应性变小；而硼毒作用将随硼密度减小而下降，使反应性增大。将随硼密度减小而下降，使反应性增大。 压水堆在功率运行时，要求慢化剂温度系压水堆在功率运行时，要求慢化剂温度系数是负的。数是负的。3）慢化剂压力系数）慢化剂压力系数4）慢化剂汽泡系数）慢化剂汽泡系数5）中毒效应）中毒效应 氙和钐吸收大量热中子而引起放氙和钐吸收大量热中子而引起放映性的变化。映性

7、的变化。自稳性：自稳性：反应堆出现内、外扰动时，反应堆能维反应堆出现内、外扰动时，反应堆能维持原功率水平的特性。例如反应堆引入一个正持原功率水平的特性。例如反应堆引入一个正的反应性扰动，由于温度效应产生一个负反应的反应性扰动，由于温度效应产生一个负反应性，抵消了正反应性扰动。性，抵消了正反应性扰动。自调性：自调性：负荷变化时，反应堆自身能迅速达到热负荷变化时，反应堆自身能迅速达到热平衡。平衡。 例如例如 汽轮机负荷突然变化的过程，体现出压汽轮机负荷突然变化的过程，体现出压水堆的自调特性。水堆的自调特性。1. 反应性控制的目的反应性控制的目的 反应性控制，就是采取各种有效的控制方反应性控制，就是

8、采取各种有效的控制方式，在确保安全的前提下，控制反应堆的剩式，在确保安全的前提下，控制反应堆的剩余反应性。余反应性。 (1)满足反应堆长期运行的需要满足反应堆长期运行的需要 ;(2)使反应堆在整个堆芯寿期内，保持平坦的功使反应堆在整个堆芯寿期内，保持平坦的功率分布，使功率峰因子尽可能的小率分布，使功率峰因子尽可能的小 ;(3)适应外界负荷的变化适应外界负荷的变化; (4)反应堆出现事故反应堆出现事故 ,能通过保护系统迅速落棒停能通过保护系统迅速落棒停堆，并保持一定的停堆浓度堆，并保持一定的停堆浓度 。 常用控制棒组件、加装可燃毒物棒和在冷常用控制棒组件、加装可燃毒物棒和在冷却剂中加入硼酸等联合

9、的控制方法却剂中加入硼酸等联合的控制方法 。（1）控制棒控制棒 ：用于控制反应堆快速的反应用于控制反应堆快速的反应性变化性变化 。 停堆；停堆； 在功率运行范围内，由慢化剂温度变在功率运行范围内，由慢化剂温度变化引起的反应性变化；化引起的反应性变化； 由负荷变化引起的反应性变化：由负荷变化引起的反应性变化： 与功率系数有关的反应性变化等。与功率系数有关的反应性变化等。 在慢化剂中加入一定浓度的可溶性中子吸收剂在慢化剂中加入一定浓度的可溶性中子吸收剂B。通过调节溶液中硼酸浓度或溶液总体积来补偿反应性。通过调节溶液中硼酸浓度或溶液总体积来补偿反应性。 硼酸浓度控制有自动补偿、稀释、快速稀释和加硼酸

10、浓度控制有自动补偿、稀释、快速稀释和加浓等方式。浓等方式。伴随着反应堆的启动运行，由于从冷态到热态伴随着反应堆的启动运行，由于从冷态到热态运行中的温度变化以及燃耗、中毒等引起的比运行中的温度变化以及燃耗、中毒等引起的比较缓慢的反应性下降，采用稀释的方法调节；较缓慢的反应性下降，采用稀释的方法调节；停堆、换料及补偿氙的衰变引起的反应性增加，停堆、换料及补偿氙的衰变引起的反应性增加，需要加浓调节。需要加浓调节。 压水堆采用在堆内装入中子吸收截压水堆采用在堆内装入中子吸收截面较大的物质，把它作为固定不动的控面较大的物质，把它作为固定不动的控制棒装入堆芯，用以补偿堆芯寿命初期制棒装入堆芯，用以补偿堆芯

11、寿命初期的剩余反应性。的剩余反应性。一般为含硼玻璃棒。一般为含硼玻璃棒。 在首次燃料循环开始时，它具有降在首次燃料循环开始时，它具有降低对慢化剂中硼酸浓度的要求的作用。低对慢化剂中硼酸浓度的要求的作用。在第一寿期终了换料时，可燃毒物棒就在第一寿期终了换料时，可燃毒物棒就去掉。去掉。 核电厂负荷运行方式主要有两种：核电厂负荷运行方式主要有两种：基本负荷（模式基本负荷（模式A)运行方式和负荷跟踪运行方式和负荷跟踪（模式（模式G)运行方式运行方式1. 基本负荷（模式基本负荷（模式A)运行方式运行方式 两种模式的比较两种模式的比较 在机组采取比较缓慢的负荷跟踪运行时，在机组采取比较缓慢的负荷跟踪运行时

12、，可以采用模式可以采用模式A。这种情况下调硼操作所排出。这种情况下调硼操作所排出的慢化剂数量比采用模式的慢化剂数量比采用模式G要少得多。而在快要少得多。而在快速的负荷跟踪运行时，情况正好相反。速的负荷跟踪运行时，情况正好相反。 在燃料循环末期，用模式在燃料循环末期，用模式A不可能进行快不可能进行快速的负荷跟踪运行。模式速的负荷跟踪运行。模式A适合于带基本负荷适合于带基本负荷运行的机组，功率调节性能较差，但在运行过运行的机组，功率调节性能较差，但在运行过程中设备受到的热应力较小，这将无疑地有利程中设备受到的热应力较小，这将无疑地有利于安全和机组的寿命。于安全和机组的寿命。 采用模式采用模式G功率

13、调节系统操作方式，可以功率调节系统操作方式，可以使机组具有灵活的功率调节性能。在任何情况使机组具有灵活的功率调节性能。在任何情况下机组可以参与负荷跟踪和电网调频运行。下机组可以参与负荷跟踪和电网调频运行。 所谓核电厂稳态运行方案是指反应所谓核电厂稳态运行方案是指反应堆及动力装置在稳态运行条件下，以负堆及动力装置在稳态运行条件下，以负荷功率或反应堆功率为核心，各运行参荷功率或反应堆功率为核心，各运行参数，如，温度、压力和流量等应遵循的数，如，温度、压力和流量等应遵循的一种相互关系的特性。一种相互关系的特性。 核电厂的输出功率核电厂的输出功率PH与蒸汽发生器与蒸汽发生器一次侧和二次侧的温度差有如下

14、联系：一次侧和二次侧的温度差有如下联系：反应堆输出功率反应堆输出功率Pn可表示为可表示为核电厂运行的目标是使核电厂运行的目标是使PH Pn )()(savgsHTTUAP2/ )(chavgTTT)(chpnTTFCPlTavg恒定运行模式恒定运行模式是指压水堆核电厂一次冷是指压水堆核电厂一次冷却剂平均温度在整个功率范围内保持恒却剂平均温度在整个功率范围内保持恒定不变的运行方式。定不变的运行方式。 l当一次冷却剂流量保持不变时，二回路当一次冷却剂流量保持不变时，二回路的输出功率的输出功率P2 )(2savgTTKP 这种运行方式的优点这种运行方式的优点 适应反应堆的自调特性，稳定性好。另外，适

15、应反应堆的自调特性，稳定性好。另外，由于由于Tavg恒定，冷却剂容积变化小，稳压器的恒定，冷却剂容积变化小，稳压器的尺寸相对可以小。尺寸相对可以小。 缺点缺点 要保持要保持Tavg恒定不变，随着恒定不变，随着P2增加，增加，Ts就就要下降，因此要下降，因此Ps（蒸汽发生器压力）也要下降。（蒸汽发生器压力）也要下降。蒸汽发生器出口温度蒸汽发生器出口温度Ts下降会使汽输机效率降下降会使汽输机效率降低，低， Ps不能低于设计要求的最低值。不能低于设计要求的最低值。 蒸汽压力恒定是指在整个运行过程中，蒸汽压力恒定是指在整个运行过程中，蒸汽发生器的蒸汽压力蒸汽发生器的蒸汽压力Ps保持不变，运行方式保持不

16、变，运行方式如图如图1-9所示。所示。 优点优点有利于汽轮机的运行有利于汽轮机的运行 缺点缺点一次冷却剂的平均温度一次冷却剂的平均温度Tavg变化较大，它将产生变化较大，它将产生如下后果：如下后果： 必须采用一个比较大的稳压器必须采用一个比较大的稳压器 ；一回路排出待处理的液体容量比较大；一回路排出待处理的液体容量比较大； 调节棒组件移动的范围较大。调节棒组件移动的范围较大。 3.一次冷却剂平均温度随功率线性变化的一次冷却剂平均温度随功率线性变化的运行方式运行方式 平均温度随功率成线性变化的程序运行方平均温度随功率成线性变化的程序运行方式是一种热和机械制约之间的折衷方式。现在，式是一种热和机械制约之间的折衷方式。现在，大多数压水堆核电厂均采用此种稳态运行方案。大多数压水堆核电厂均采用此种稳态运行方案。 Tavg随功率的变化可由下式描述：随功率的变化可由下式描述： Tavg= Tav0+KP2 由于核电厂的特殊性，决定了它的由于核电厂的特殊性，决定了它的传感器传感器及及保护保护系统系统有特别的设计要求，而其它系统则与常规电厂无有特别的设计要求，而其它系统则与常规电厂无大的区别。大的区别。