核電廠系統(tǒng)及設備

前言

　　核能的發(fā)展與和平利用是20 世紀最杰出的科技成就之一。在核能利用中，核電的發(fā)展相當迅速，已被公認為一種安全、經濟、可靠、清潔的能源。我國核電事業(yè)進入了前所未有的快速發(fā)展時期?！　”緯饕U述壓水堆核電廠的基本原理。鑒于我國已確定發(fā)展壓水堆核電技術，本書以我國已運行的1000?MW級電功率的壓水堆核電廠為背景，對壓水堆核電廠總體及主要系統(tǒng)設備進行了論述。全書共分10章。第1章緒論，介紹世界及我國核電的發(fā)展成就、我國發(fā)展核電的方針政策；第2章介紹壓水堆核電廠；第3章介紹反應堆本體結構、一回路系統(tǒng)及主要設備，對反應堆冷卻劑泵、穩(wěn)壓器和蒸汽發(fā)生器的作用、工作原理、結構、設計計算作了重點闡述；第4章介紹核島主要輔助系統(tǒng)；第5章介紹專設安全設施；第6章闡述核電廠熱力學基礎；第7章介紹核汽輪發(fā)電機組，在闡述一般汽輪機的工作原理、結構的同時，重點討論核電廠汽輪機組的特點；第8章介紹核電廠二回路熱力系統(tǒng)；第9章扼要介紹壓水堆核電廠的正常運行，本章使上述分門別類介紹的系統(tǒng)、設備形成一個有機整體，對核電廠系統(tǒng)及設備進行了動態(tài)展示，力求給讀者展現(xiàn)一座核電廠的總體圖像；第10章介紹輕水堆核電技術的發(fā)展與改進。　　本書是為核能科學與工程專業(yè)的本科生編寫的，力求結合我國核電實際對核電廠系統(tǒng)設備進行闡述。在對已運行核電廠進行介紹的同時，也對在建的二代改進型及第三代核電廠進行了介紹。本書注重對國際上壓水堆核電廠系統(tǒng)及設備不同風格的設計予以比較，以開闊學生的視野，使學生在比較中深化認識。教材還注意跟蹤世界新一代輕水堆核電廠設計的發(fā)展，反映國內外輕水堆核電廠新的設計思想和設計成果?！　”緯且槐竟こ绦詮?、適應面廣的基礎性教材。它不僅適用于核能科學與工程專業(yè)本科生、研究生，還適用于到核電廠工作的非核能科學與工程專業(yè)的人員，可作為核電廠運行和技術人員培訓的參考教材，作為從事核電廠設計、運行、管理及安全分析人員的參考書?！　”緯婕暗膶W科領域廣泛。限于編者學識水平，缺點、錯誤在所難免，歡迎讀者批評指正。

內容概要

　　《核電廠系統(tǒng)及設備（第2版）》主要闡述壓水堆核電廠的基本原理。以我國已運行的1GW級電功率的壓水堆核電廠為背景，對壓水堆核電廠總體及主要系統(tǒng)設備進行了論述。全書共分10章。第1章緒論；第2章介紹壓水堆核電廠；第3章介紹反應堆冷卻劑系統(tǒng)和設備；第4章介紹核島主要輔助系統(tǒng)；第5章介紹專設安全設施；第6章闡述核電廠熱力學基礎；第7章介紹核汽輪發(fā)電機組；第8章介紹核電廠二回路熱力系統(tǒng)；第9章扼要介紹壓水堆核電廠的正常運行；第10章介紹輕水堆核電技術的發(fā)展與改進。　　《核電廠系統(tǒng)及設備（第2版）》不僅適用于核能科學與工程專業(yè)本科生、研究生，還適用于到核電廠工作的非核能科學與工程專業(yè)的人員，可作為核電廠運行和技術人員培訓的參考教材，作為從事核電廠設計、運行、管理及安全分析人員的參考書。

書籍目錄

第1章 緒論11.1 世界核電的發(fā)展概況11.2 我國的核電發(fā)展情況41.2.1 發(fā)展核電是我國的基本方針41.2.2 中國核電建設進入新的發(fā)展時期4第2章 壓水堆核電廠62.1 概述62.2 核電廠總體及廠房布置122.2.1 廠址選擇122.2.2 總平面布置142.3 核電廠主要廠房設施162.4 核電廠設備安全功能及分級192.4.1 安全功能及分析方法192.4.2 安全分級192.4.3 抗震分類202.4.4 規(guī)范分級和質量分組212.5 核電廠安全設計原則22第3章 反應堆冷卻劑系統(tǒng)和設備253.1 反應堆冷卻劑系統(tǒng)253.1.1 系統(tǒng)功能253.1.2 系統(tǒng)描述253.1.3 系統(tǒng)的參數(shù)選擇273.1.4 系統(tǒng)布置293.1.5 系統(tǒng)的參數(shù)測量293.1.6 系統(tǒng)特性313.2 反應堆本體結構323.2.1 堆芯結構323.2.2 堆芯支撐結構363.2.3 反應堆壓力容器383.2.4 控制棒驅動機構413.3 反應堆冷卻劑泵433.3.1 概述433.3.2 屏蔽電機泵433.3.3 軸封泵443.3.4 葉輪泵的一般特性513.3.5 泵的全特性曲線583.4 蒸汽發(fā)生器653.4.1 概述653.4.2 蒸汽發(fā)生器的典型結構和工質流程663.4.3 蒸汽發(fā)生器的傳熱計算733.4.4 蒸汽發(fā)生器的水力計算793.4.5 蒸汽發(fā)生器的數(shù)學模型823.5 穩(wěn)壓器863.5.1 穩(wěn)壓器的功能863.5.2 穩(wěn)壓器及其附屬設備863.5.3 穩(wěn)壓器的工作原理903.5.4 穩(wěn)壓器壓力控制系統(tǒng)933.5.5 穩(wěn)壓器水位控制系統(tǒng)963.5.6 穩(wěn)壓器的設計準則993.5.7 穩(wěn)壓器的容積計算1003.5.8 穩(wěn)壓器瞬態(tài)過程分析模型101第4章 核島主要輔助系統(tǒng)1074.1 化學和容積控制系統(tǒng)1084.1.1 系統(tǒng)功能1084.1.2 設計依據(jù)1084.1.3 系統(tǒng)流程1134.1.4 系統(tǒng)設備布置1164.1.5 系統(tǒng)運行1174.2 反應堆硼和水補給系統(tǒng)1184.2.1 系統(tǒng)功能1184.2.2 設計依據(jù)1184.2.3 系統(tǒng)描述1184.2.4 補給量計算1194.2.5 補給方式122 4.3 余熱排出系統(tǒng)1234.3.1 系統(tǒng)功能1234.3.2 系統(tǒng)描述1234.3.3 系統(tǒng)運行1244.3.4 系統(tǒng)綜述1254.4 設備冷卻水系統(tǒng)1254.4.1 系統(tǒng)功能1254.4.2 系統(tǒng)描述1264.4.3 系統(tǒng)運行1294.5 重要廠用水系統(tǒng)1294.5.1 系統(tǒng)功能1294.5.2 系統(tǒng)描述1304.5.3 系統(tǒng)運行1304.6 反應堆換料水池和乏燃料池冷卻和處理系統(tǒng)1314.6.1 系統(tǒng)功能1314.6.2 系統(tǒng)描述1314.6.3 系統(tǒng)運行1334.7 廢物處理系統(tǒng)1334.7.1 概述1334.7.2 放射性廢水處理方法1344.7.3 氚的產生及性質1374.7.4 硼回收系統(tǒng)1384.7.5 廢水處理系統(tǒng)1414.7.6 廢氣處理系統(tǒng)1434.7.7 固體廢物處理系統(tǒng)1464.8 核島通風空調及空氣凈化1474.8.1 概述1474.8.2 設計原則1484.8.3 進風系統(tǒng)及其凈化處理1494.8.4 排風系統(tǒng)及其空氣凈化處理1514.8.5 通風系統(tǒng)主要設備及其性能1524.8.6 核島通風空調和空氣凈化系統(tǒng)簡介154第5章 專設安全設施1585.1 概述1585.2 安注系統(tǒng)1595.2.1 系統(tǒng)功能1595.2.2 系統(tǒng)描述1595.2.3 系統(tǒng)運行1625.2.4 安注系統(tǒng)的設計改進1645.3 安全殼系統(tǒng)1655.3.1 安全殼的功能1655.3.2 安全殼的形式1665.3.3 安全殼貫穿件1665.4 安全殼噴淋系統(tǒng)1675.4.1 系統(tǒng)功能1675.4.2 系統(tǒng)描述1675.4.3 系統(tǒng)運行1695.5 安全殼隔離系統(tǒng)1705.5.1 系統(tǒng)功能1705.5.2 系統(tǒng)設計1705.5.3 系統(tǒng)特點1705.5.4 系統(tǒng)運行和控制1715.6 可燃氣體控制系統(tǒng)1725.6.1 概述1725.6.2 系統(tǒng)描述1735.7 輔助給水系統(tǒng)1755.7.1 系統(tǒng)功能1755.7.2 系統(tǒng)描述1755.7.3 系統(tǒng)運行1785.7.4 系統(tǒng)的設計改進179第6章 核電廠熱力學1826.1 熱力學基礎1826.1.1 理想循環(huán)的研究1826.1.2 實際循環(huán)的分析方法1846.1.3 電廠熱力循環(huán)的分析1856.2 核電廠的熱經濟性指標1876.3 蒸汽參數(shù)對熱經濟性的影響1896.3.1 蒸汽初參數(shù)對循環(huán)熱經濟性的影響1896.3.2 蒸汽終參數(shù)的影響1916.4 回熱循環(huán)1936.4.1 給水回熱循環(huán)的熱經濟性1936.4.2 最佳回熱分配1956.4.3 最佳給水溫度1996.5 蒸汽再熱循環(huán)2016.5.1 概述2016.5.2 汽耗率與熱耗率2016.5.3 具有再熱的回熱加熱分配2036.5.4 最佳再熱壓力2046.6 二回路系統(tǒng)熱力分析2046.6.1 定功率分析方法2046.6.2 定功率法熱力分析舉例206第7章 核汽輪發(fā)電機組2147.1 概述2147.2 汽輪機的工作原理及分類2157.2.1 汽輪機級的工作原理及特點2157.2.2 汽輪機的分類2207.3 汽輪機中能量轉換過程2217.3.1 蒸汽在噴嘴中的流動和能量轉換2217.3.2 蒸汽在動葉柵中的流動和能量轉換2237.3.3 輪周效率和最佳速比2277.3.4 級內損失及相對內效率2317.3.5 長葉片2347.3.6 多級汽輪機2367.4 汽輪機的本體結構2407.4.1 轉子2407.4.2 汽缸與隔板2477.4.3 防蝕措施2497.5 汽輪機的總體結構2527.5.1 汽輪機的總體結構形式2527.5.2 核電廠飽和蒸汽汽輪機的總體配置2537.6 核電廠汽輪機的特點2557.6.1 核汽輪機組的一般特點2557.6.2 核汽輪機組的轉速選擇2567.7 汽輪機調節(jié)的基本概念2587.7.1 汽輪機調節(jié)的基本任務2587.7.2 汽輪機調節(jié)的手段2597.7.3 汽輪機的調節(jié)方式2607.8 汽水分離再熱器2617.8.1 概述2617.8.2 結構形式及流程2617.8.3 運行經驗及設計改進2647.9 凝汽器及其真空系統(tǒng)2657.9.1 概述2657.9.2 凝汽器傳熱的強化2677.9.3 凝汽器的結構2697.9.4 凝汽器的特性2717.9.5 凝結水過冷原因及改善措施2737.9.6 多壓凝汽器2757.9.7 凝汽器真空系統(tǒng)277第8章 核電廠二回路熱力系統(tǒng)2798.1 概述2798.1.1 系統(tǒng)的功能2798.1.2 典型的壓水堆核電廠二回路熱力系統(tǒng)2798.2 主蒸汽系統(tǒng)2838.2.1 概述2838.2.2 系統(tǒng)描述2838.2.3 系統(tǒng)特性2858.3 凝結水和給水回熱加熱系統(tǒng)2868.3.1 回熱加熱器2868.3.2 抽汽系統(tǒng)2888.3.3 疏水系統(tǒng)2888.3.4 排氣系統(tǒng)2908.3.5 卸壓系統(tǒng)2908.3.6 凝結水泵和給水泵2918.3.7 給水調節(jié)閥和隔離閥2968.4 給水除氧系統(tǒng)2978.4.1 概述2978.4.2 熱力除氧的原理2978.4.3 除氧器的類型及典型結構2988.4.4 除氧器的熱平衡和自生沸騰3038.4.5 除氧器的運行3048.4.6 真空除氧與熱力除氧的比較3078.5 蒸汽排放系統(tǒng)3088.5.1 概述3088.5.2 系統(tǒng)描述3088.5.3 系統(tǒng)特性3108.5.4 系統(tǒng)控制3118.6 蒸汽發(fā)生器水位控制系統(tǒng)3128.6.1 概述3128.6.2 蒸汽發(fā)生器水位控制3138.6.3 與蒸汽發(fā)生器水位有關的保護318 8.7 蒸汽發(fā)生器排污系統(tǒng)3198.7.1 概述3198.7.2 系統(tǒng)描述3198.7.3 系統(tǒng)運行3208.8 二回路水處理系統(tǒng)3208.8.1 二回路水處理方法3208.8.2 凝結水凈化3218.8.3 二回路水質要求322第9章 核電廠的運行3249.1 電廠的標準狀態(tài)3249.1.1 電廠的標準狀態(tài)定義3249.1.2 技術限制3269.2 核電廠控制保護功能介紹3279.2.1 停堆保護功能3299.2.2 安全設施觸發(fā)信號3299.2.3 允許3299.2.4 禁止信號 3319.3 核電廠的啟動3329.3.1 核電廠的冷啟動3329.3.2 核電廠的熱啟動3359.4 核電廠停閉3359.4.1 概述3359.4.2 從功率運行到冷停堆的主要過程336第10章 輕水堆核電技術的發(fā)展與改進33910.1 輕水堆核電技術發(fā)展現(xiàn)狀33910.2 AP1000核電廠34110.2.1 AP1000概況34110.2.2 AP1000的設計特點34210.2.3 AP1000的安全特性34610.2.4 AP1000的系統(tǒng)簡化35410.3 EPR核電廠35410.3.1 EPR堆本體一般特性35410.3.2 EPR的安全特性35710.3.3 EPR的經濟性與可靠性36210.4 先進的沸水堆核電廠36410.4.1 傳統(tǒng)的沸水堆核電廠36410.4.2 ABWR 核電廠設計特點36510.4.3 ABWR的安全性36910.4.4 ABWR的經濟性37010.5 固有安全堆37210.5.1 固有安全的概念37210.5.2 PIUS反應堆簡介37210.6 第四代核能系統(tǒng)375常用符號378附錄 1994年國際水和水蒸氣性質協(xié)會（IAPWS）發(fā)布的輕水熱力學性質國際骨架表381附表A 水和水蒸氣的比體積及其允差381附表B 水和水蒸氣的比焓及其允差384附表C 飽和線上水和水蒸氣的比體積（dm3/kg）和比焓（kJ/kg）386參考文獻388

章節(jié)摘錄

　　反應堆冷卻劑系統(tǒng)設備和管道的布置以反應堆壓力容器為中心，力求緊湊、簡單對稱。為了補償主管道的熱膨脹應力，蒸汽發(fā)生器和主泵采用擺動的支撐結構，以允許橫向位移。 　　蒸汽發(fā)生器的位置高于反應堆壓力容器管嘴所在的平面，以便使系統(tǒng)具有足夠的自然循環(huán)能力?！　±鋮s劑中存在裂變產物和腐蝕產物，對系統(tǒng)設備和管道有不同程度的污染。因此，在設備周圍設有隔墻，它們與安全殼墻構成了二次屏蔽。　　為了防止管道破裂后由于流體噴射導致的管道甩擊對周圍設備的危害，在高能管道上裝有限制器，對設備、管道進行實體隔離。主要設備（反應堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器、反應堆冷卻劑泵、穩(wěn)壓器等）和反應堆冷卻劑管道安裝在二次屏蔽墻內?！　?.1.5 系統(tǒng)的參數(shù)測量1. 溫度測量 反應堆冷卻劑冷熱管段溫度是重要的熱工參數(shù)，溫度測量的一次元件是電阻溫度計。寬量程的溫度測量由裝在套管內的電阻溫度計監(jiān)測。每條環(huán)路的冷熱管段各裝一支寬量程電阻溫度計，將它們置于伸入冷卻劑的套管內。由于不與冷卻劑直接接觸，測得的冷卻劑溫度有一定的滯后，僅用于指示。其量程為0～350℃. 　　用于電廠控制保護的溫度測量要求精確、響應快，采用浸入式的窄量程電阻溫度計。顯然，這種精密儀表不能直接插入主管道的高速流體中，因此在每個環(huán)路設置了測溫旁路管線。從冷、熱管段分別引一股流體到測溫旁路進行測量。圖3.2所示為測溫旁路示意圖?！　D3.2 一回路的測溫旁路　　從主管道引來的采樣水應具有代表性，熱管段上的取樣點是用三個互成120. 的取樣管嘴在管道同一截面上伸入主管道中。三個管嘴的采樣水混合在一起匯入測溫旁路，這樣的采樣水代表熱管段水?！　±涔芏蔚乃畯闹鞅玫南掠稳樱捎诒玫臄嚢枳饔檬顾靡曰旌?，僅需一根取樣管就可得到代表性的冷端水溫?！　睦錈峁芏我齺淼牟蓸铀?，合并到一條公共返回管線，在過渡段匯入主管道。返回管線上設有流量計，以監(jiān)測旁路管線是否有足夠的流量。若流量低則發(fā)出報警，說明此環(huán)路的溫度測量信號不可用。

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